EVALUACIÓN POR CFD DEL COMPORTAMIENTO HIDRODINÁMICO EN REACTORES DE LECHO FIJO CON BAJA REALACIÓN DE ASPECTO

DANIELA A. ASENSIO; MARIANA T. ZAMBON; GUILLERMO BARRETO; GERMÁN D. MAZZA

San Rafael, Mendoza

Congreso; CONGRESO LATINOAMERICANO DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS; 2012

Facultad de Ciencias de la Industria, Universidad Nacional de Cuyo

Resumen: Los reactores de lecho fijo (RLF) constituyen uno de los equipos másutilizados en los procesos químicos. Los lechos de baja relación de aspecto, típicos deaplicaciones de reactores catalíticos con transferencia de calor hacia las paredes, comolos utilizados por ejemplo en el proceso de reformado de gas natural, revisten particularinterés. Cuando se analizan estos reactores, la caída de presión y el flujo de calortransferido a través del tubo deben ser evaluados rigurosamente. Por esta razón lograruna simulación apropiada, rápida y confiable del comportamiento de estas unidades esun requerimiento permanente.En este trabajo se utiliza la fluidodinamica computacional (CFD) como herramientade simulación para la obtención de información precisa que permita la evaluaciónconfiable de los principales parámetros de operación de estos lechos fijos.El sistema analizado consiste en un arreglo singular de partículas esféricas con relaciónde aspecto 3.92 (diámetro del tubo/diámetro de partícula), contenido en un tubo desección circular. Esta disposición permite, utilizando un arreglo estructurado,representar un lecho con una porosidad similar a la de un arreglo random.Sólo es necesario simular por CFD una fracción de la altura total del lecho, ya que sepuede aplicar la condición de contorno frontera periódica a las secciones de entrada ysalida de la corriente de gas (ya que se cumple que dichas secciones songeométricamente idénticas). Para alcanzar la condición de periodicidad en el casoanalizado se requirieron siete estratos de partículas.Se utilizó la licencia académica del programa ANSYS 13.0, en la modalidad 3D,llevándose a cabo diferentes simulaciones con el objetivo de obtener, para un rango decondiciones de operación comprendido entre Rep 100 y 2000, los valores de pérdida decarga.Se presentan y analizan los valores calculados y se los compara con los resultadosobtenidos a partir de correlaciones existentes en bibliografía.Adicionalmente, se analiza la concordancia con resultados de trabajos previosobtenidos para geometrías donde, a modo de simplificación, las paredes del cilindro seconsideraron planas. De este modo se puede determinar, para el arreglo simulado, lainfluencia de la geometría del tubo.