Una revisión crítica acerca de la transferencia de calor en lechos rellenos con flujo bifásico ascendente (up-flow)

MARÍA JOSÉ TAULAMET; OSVALDO MIGUEL MARTÍNEZ; GUILLERMO FERNANDO BARRETO; NÉSTOR JAVIER MARIANI

Jornada; Séptimas Jornadas de Investigación, Transferencia, Extensión y Enseñanza 2023; 2023

Los sistemas de lecho relleno con flujo de dos fases fluidas se utilizan en una variedad de procesos, como absorción, destilación, absorción con reacción química y/o procesos catalíticos. En cualquiera de las aplicaciones mencionadas existen distintas posibilidades referidas al sentido de circulación de las corrientes de fluido dentro del lecho.En particular en los reactores catalíticos, los sistemas upflow resultan atractivos fundamentalmente por cuanto permiten alcanzar una distribución más uniforme del líquido, debido al alto hold-up de líquido, al mojado completo y al mejor mezclado, permitiendo una mayor transferencia de masa gas-líquido. Generalmente, esto favorece a aquellas reacciones en la cuales el reactivo limitante se encuentra presente en la fase líquida. Por las razones aludidas son seleccionados frecuentemente para estudios a escala laboratorio y piloto, pudiendo mencionarse su empleo en el tratamiento de efluentes acuosos y en el procesamiento de reacciones de hidrogenación e hidrodesulfurización.Para el análisis, diseño, simulación o cambio de escala de este tipo de reactores es necesario conocer, además del sistema de reacciones involucradas y sus parámetros cinéticos, las características fluidodinámicas de cada fase en el reactor y disponer de una correcta evaluación de los parámetros de transporte que afectan su comportamiento, entre los cuales se destacan los vinculados al proceso de transferencia de calor. Debido a la importancia que adquiere en estas situaciones una correcta evaluación de la transferencia de calor, es necesario disponer de herramientas confiables que permitan llevar a cabo la estimación de los parámetros que posibilitan tal evaluación.El objetivo de esta contribución es presentar las conclusiones sobre una revisión de la bibliografía abierta disponible sobre el tema y proponer nuevas correlaciones para los parámetros de transferencia de calor en reactores catalíticos con flujo bifásico ascendente.Dado que en la mayor parte de los trabajos se emplea un modelo bidimensional pseudohomogéneo para la interpretación de los datos experimentales, la revisión se centró en los dos parámetros que presenta el mismo: la conductividad térmica efectiva radial y el coeficiente de transferencia de calor en la pared. La comparación, por un lado, entre los resultados proporcionados por las correlaciones disponibles, y, por el otro, con la información experimental relevada, permitió alcanzar algunas conclusiones:- La información experimental disponible es limitada respecto a los fluidos utilizados (normalmente, agua y aire) y a la geometría de las partículas estudiadas (generalmente, esferas). - Se detectaron importantes inconsistencias en algunas correlaciones, lo que las torna prácticamente inaplicables. - El volumen de información experimental es mucho menor al de los sistemas downflow. Si bien esta situación limita la posibilidad de elaborar correlaciones capaces de representar una base de datos experimentales extensa, ha sido factible proponer nuevas correlaciones para los parámetros en los regímenes separado, burbuja y pulsante, que mejoran la capacidad predictiva respecto a las actualmente disponibles.