L valve study through dimensionless numbers

Estudio de una válvula L a través de números adimensionales

Válvula L es un tubo en forma de L diseñado para manejar partículas sólidas entre dos reservorios. Este dispositivo utiliza la inyección de gas y su geometría para el control del flujo de sólidos. La aplicación de este tipo de válvula se da en procesos mecánicos que se utiliza para el transporte de partículas, como líneas de transporte neumático y lechos fluidizados circulantes. El objetivo de este trabajo es desarrollar una correlación con la tasa de flujo de masa por medio del análisis de números adimensionales y de datos experimentales. Este estudio considera solamente la influencia de la geometría de la válvula L, la inyección de gas y el cambio de las propiedades de las partículas. El Banco de pruebas ha sido diseñado con dos válvulas L de acrílico (34 y 70 mm de diámetro). Perlas de vidrio fueron utilizados (Sauter diámetro 0,8 mm, densidad efectiva 1.580 kg/m3, grupo D de la clasificación Geldart), y accionados por aire comprimido. Aplicando el teorema PI de Buckingham a las variables importantes del proceso, se obtuvieron tres números adimensionales. Después de una batería de pruebas, se calcularon π1, π2 y π3 para cada ensayo. El flujo de masa es una variable de π1. Entonces, se elaboró un gráfico y se descubrió la ecuación de la línea de tendencia para cada conjunto de datos trazados, en base a π1, π2 y π3. Números adimensionales fueron reemplazados por sus respectivas ecuaciones y se aisló el flujo de masa de sólidos.

INTRODUCCIÓN

Los dispositivos de control de flujo de sólidos se utilizan en procesos industriales en los que es necesario manipular sólidos, como en el transporte neumático y en los lechos fluidizados [1]. La característica esencial es mover los sólidos, sin que se produzca un reflujo de gas, una tarea difícil si es necesario transferir entre reactores a diferentes presiones [2].

Estos dispositivos se dividen en dos categorías: válvulas mecánicas (válvulas rotativas, de tornillo, de mariposa y de corredera) y válvulas no mecánicas (válvula L, válvula J y válvula V) [1]. Las válvulas no mecánicas no tienen partes móviles en contacto con las partículas sólidas y su acción se realiza mediante la inyección de un gas portador para transportar los sólidos a través de la curva y la sección horizontal de la válvula L [2].

La principal diferencia entre una válvula mecánica y una no mecánica es que en una válvula mecánica el área del orificio se controla mecánicamente, mientras que en una no mecánica se controla neumáticamente mediante aireación [1].