Estudio numérico de la fluidización en estado inerte de un gasificador de lecho fluidizado burbujeante

Abstract

La tesis se desarrolla en base a un módulo ya construido de gasificador de lecho fluidizado burbujeante UDEP, que consiste en un reactor y un ciclón. Este sistema no logra una correcta fluidización de las partículas de su lecho, impidiendo de esta manera que el proceso de gasificación se lleve a cabo de forma óptima debido a la ausencia de transferencia de calor física y energética entre el material inerte y la biomasa. Por ese motivo, esta investigación, no solo se analiza el comportamiento fluidodinámico de un lecho bifásico, sino también la geometría de la entrada de alimentación de aire al gasificador, puesto que también es un factor de suma importancia para lograr la fluidización. En el estudio se determinará la velocidad de mínima fluidización de las partículas de un lecho de arena bajo determinadas condiciones y se comparará con los resultados experimentales de Zhang. Esto mediante la intersección de las gráficas correspondientes a la caída de presión versus velocidad superficial del aire, tanto del lecho fijo como del lecho fluidizado, generadas a partir de los datos obtenidos de las simulaciones en el ANSYS y procesados por el MATLAB. Posteriormente, con un modelo de fluidización ya validado, se realizarán simulaciones con lechos de dos materiales inertes: la alúmina y la bauxita, con alturas de lecho fijo distintas y sometidos a velocidades de entrada del aire superiores a la de mínima fluidización, para poder analizar la caída de presión, la expansión de su lecho fluidizado y el régimen de fluidización en el que se encuentran. Por último, se realizaron simulaciones correspondientes a mejorasen la geometría de la alimentación de aire del gasificador Udep, para así optimizar la uniformidad del flujo de aire en la sección transversal del gasificador. Finalmente, se concluyó que la geometría del sistema de alimentación de aire del gasificado es un factor clave para lograr que el flujo de aire llegue uniformemente a la entrada del gasificador y que el valor de la velocidad sea uniforme.