El presente Trabajo de Título tuvo por objetivo diseñar y construir un modelo físico a
escala del lecho empacado que utilizará la futura planta piloto de conversión continua de cobre,
perteneciente al proyecto Fondef D04I1307 “Nuevo proceso continuo de conversión
de mata a cobre Blister” destinada a procesar 5 (ton/h) de mata de cobre líquida.
Con el modelo físico se pretendió simular las condiciones fluidodinámicas de operación
de la planta (sin considerar transferencia de masa ni de calor), buscando obtener relaciones entre
los parámetros de operación y la respuesta fluidodinámica del lecho, midiendo datos de caída de
presión y de retención dinámica de líquido de la columna (holdup dinámico).
La escala de construcción del modelo físico corresponde a 1:10 con respecto a la planta
piloto, y se diseñó bajo el concepto de similitud geométrica. Se evaluó el comportamiento del
lecho para diferentes diámetros de relleno, utilizando esferas de vidrio de 5, 10 y 15 (mm) de
diámetro, estudiando también el comportamiento de trozos de ladrillo refractario clasificados
como relleno. La mata de cobre se simuló con agua y el aire enriquecido con cilindros de aire
industrial.
Bajo condiciones de lecho seco (sin flujo de agua en contracorriente al aire), se obtuvo
curvas de flujo de aire v/s caída de presión, las cuales se adecuaron bastante bien a lo predicho
teóricamente por la ecuación de Ergun, lo que indicó que el arreglo experimental y los
instrumentos de medición operaban correctamente. Además se consiguió establecer que la
ecuación es aplicable a la planta piloto.
Para condiciones de flujo de agua y aire en contracorriente se pudo concluir que un
menor diámetro de partícula otorga mayor holdup dinámico, y por lo tanto mayor tiempo de
residencia, además de provocar una mayor caída de presión. Por otro lado, un diámetro grande
de partícula genera una baja caída de presión, acompañada de menores tiempos de residencia y
un menor aprovechamiento de la superficie sólida disponible para contactar las fases de líquido
y gas. Los ladrillos refractarios permitieron, en un comienzo, bajos niveles de holdup dinámico,
para posteriormente dar paso a la aparición súbita de la condición de inundación (condición de operación máxima de la columna empacada). Esto se asocia a la diferencia en la interacción del
agua con la superficie del ladrillo refractario y a la desigualdad entre la geometría esférica y la
geometría irregular de los ladrillos. En todos los arreglos se alcanzó en algún punto la condición
de inundación (flooding), esto permitió determinar el límite máximo de operación para la
columna con diferentes rellenos.
Finalmente se intentó escalar los resultados a los esperables para la planta piloto, no
obstante, la diferencia entre los números adimensionales pertinentes al modelo físico y al
prototipo (planta piloto) indicó una imposibilidad de confiar en los resultados de un eventual
escalamiento. Esta restricción no impidió realizar una estimación para determinar si se dará o
no la condición de flooding bajo los parámetros de operación de la columna piloto. De acuerdo
a los resultados de esta aproximación se concluyó que la columna operará lejos su condición de
capacidad máxima.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/103052 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Urzúa Guerra, Pablo Waldo |
| Contributors | Gracia Caroca, Francisco, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología, Riveros Urzúa, Gabriel, Warczok, Andrzej |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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