Escoamento

LEITO FIXO

      O leito de partículas (leito fixo) é utilizado no escoamento de fluidos. Em muitas operações industriais a fase fluida escoa através de uma fase sólida particulada (fase sólida estacionária). As também chamadas colunas empacotadas são usadas para reações com catalisadores, adsorção de um soluto, absorção, leito de filtração, etc.

      Um leito fixo tem como objetivo, principalmente, promover o contato íntimo entre as fases envolvidas no processo, sendo elas: fase fluida gasosa e/ou líquida com a fase estacionária/partículas ou entre diferentes fases fluidas.

      Em um leito fixo o fluido passa através de um leito de partículas, em baixas velocidades, apenas passando através dos espaços vazios existentes entre as partículas estacionárias.

      O material de empacotamento pode ser: esferas, partículas irregulares, cilindros, diversos tipos de materiais disponíveis para comercialização.

Podemos citar algumas aplicações de Leitos Fixos de Partículas:

·      Processos de adsorção;

·      Processos de absorção de gases;

·      Coluna de destilação com recheio;

·      Extração líquido-líquido;

·      Leitos de reação catalítica;

·      Filtros de resina de troca iônica.

 Figura 1: Desenho esquemático do funcionamento de um leito fixo.

LEITO FLUIDIZADO

      Considera-se fluidização ou leito fluidizado a condição na qual as partículas estão completamente suspensas na forma de um fluido mais denso, apresentando um comportamento equivalente a de um fluido.

      A suspensão das partículas ocorre quando há alta vazão, ao ponto em que as forças de fricção entre as partículas e o fluido contrabalançam o peso das partículas.

      A eficiência na utilização de um leito fluidizado depende em primeiro lugar do conhecimento da velocidade mínima de fluidização. Abaixo desta velocidade o leito não fluidiza; e muito acima dela, os sólidos são carregados para fora do leito.

      Geralmente, leitos fluidizados industriais se caracterizam por intensa movimentação ao longo do leito, o que propicia as altas taxas de transferência de calor e massas nesses sistemas.

Processos físicos que usam leitos fluidizados incluem secagem, mistura, granulação, cobertura, aquecimento e resfriamento. Todos estes processos tiram proveito das excelentes capacidades de mistura do leito fluida. A boa mistura de sólidos conduz a boa transferência de calor, uniformidade de temperatura e facilidade de controle do processo.

      Entre os processos químicos que utilizam leitos fluidizado estão: hidrogenação so etileno, queima do minério de sulfeto, quebra de hibrocarbonetos, anidrido ftálico acrilonitrila, entre outros.

 

Figura 2: Sistema de fluidização: a) leito fixo, b) leito fluidizado.

 

      A diferença é que o leito fixo é utilizado quando há menores velocidades, assim, os sólidos permanecem no local enquanto o fluido passa através dos espaços vazios no material. Já no leito fluidizado, como a velocidade do fluido é aumentada, o reator irá atingir um estágio onde a força do fluido sobre os sólidos é suficiente grande para equilibrar o peso do material sólido. Esta etapa é conhecida como fluidização incipiente e ocorre na velocidade de mínima fluidização. 

 Referências:

“Escoamento em Meios Porosos – Leito Fixo”. Universidade Federal de Santa Catarina, EQA 5313 – Turma 645 – Operações Unitárias de Quantidade de Movimento.

MEDEIROS, Petruccio Tenório. “Física Industrial II – Apostila Geral”.

Manutenção & Suprimentos. “Como funciona um reator de leito fluidizado”. Disponível em: <http://www.cimm.com.br>. Acesso: 18 outubro 2014.

UNICAMP. “Leito Fluidizado”. Disponível em: <www.fluidizacao.com.br>. Acesso: 18 outubro 2014.