Estudio fluidodinámico de reactores multifásicos mediante técnicas de análisis no-invasivas

• Autores: Fraguío, María Sol
• Año de publicación: 2010
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Cassanello Fernández, Miryan Celeste; Somacal, Héctor
• Materia: COLUMNAS DE BURBUJEO; LECHOS FLUIDIZADOS TRIFASICOS; RADIOACTIVE PARTICLE TRACKING; ANALISIS DE SERIES TEMPORALES; TEORIA DEL CAOS; TEST DE DIKS; BUBBLE COLUMNS; THREE PHASE FLUIDIZED BEDS; RADIOACTIVE PARTICLE TRACKING; TIME SERIES ANALYSIS; CHAOS THEORY; DIKS´S TEST
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Este trabajo presenta un estudio sobre algunos aspectos de la fluidodinámica de sistemas multifásicos utilizando técnicas que no perturban el movimiento de los fluidos y/o el sólido presentes. El objetivo es caracterizar y/o monitorear la fluidodinámica en sistemas de interés industrial, particularmente, columnas de burbujeo bifásicas y lechos fluidizados trifásicos. Para el estudio de los sistemas multifásicos involucrados en este trabajo se midieron y analizaron series temporales provenientes de experimentos de densitometría, de tomografía de emisión de partículas únicas, generalmente llamada ”Radioactive Particle Tracking” (RPT), y de fluctuaciones de presión. Se utilizaron técnicas estadísticas básicas y un test estadístico que permite tener en cuenta las características caóticas de los sistemas para determinar transiciones de régimen de flujo y/o monitorear un cambio brusco en la fluidodinámica del sistema. El análisis de las diversas series temporales registradas permitió proponer procedimientos de identificación de transiciones del régimen de flujo subyacente, habiéndose obtenido concordancia entre las predicciones que surgen del análisis de series temporales de distintas variables características. Asimismo, el análisis de series temporales durante una perturbación indica que es posible diagnosticar el inicio de la misma con un procedimiento similar al empleado para identificar transiciones de flujo. Por otra parte, además de haber implementado por primera vez la técnica de RPT en Argentina, se estudiaron exhaustivamente distintos aspectos de la misma y se exploró la posibilidad de utilizarla para obtener información en sistemas donde estén ocurriendo cambios en la fluidodinámica debido a una perturbación. Se cuantificaron por primera vez los errores en las determinaciones de posiciones y velocidades ”instantáneas” y se encontró que, para una columna de burbujeo con el sistema agua – aire, es posible utilizar una calibración realizada con la columna llena de líquido y sin circulación de gas para reconstruir las posiciones del trazador cuando la columna opera tanto en régimen homogéneo como heterogéneo.
This work presents a study of some fluid dynamic features in multiphase systems using techniques that do not disturb the behavior of the fluids or solids, in order to characterize or monitor the fluid dynamic in usual industrial systems, such as bubble columns and three phase fluidized beds. For the study of the multiphase systems involved in this work, time series from experiments of densitometry, single particle emission tomography, commonly known as Radioactive Particle Tracking (RPT), and pressure fluctuations were measured and analized. Diferent basic statistic techniques and a statistical test that allows taking into account the chaotic behavior of the multiphase systems were used to classify flow regime transitions and monitor a change in the system fluid dynamics. Analysis of different characteristic variables time series allowed suggesting procedures for flow regime transition identification. Good agreement was found between the predictions arising from the application of the statistic test to the different time series. Likewise, a perturbation could be sucessfully diagnosed from a similar time series analysis. Besides implementing the RPT technique for the first time in Argentina, different aspects of the technique were further investigated. Moreover, application of the technique to obtain information from systems where hydrodynamic changes due to a perturbation are taking place was explored. Errors in the positions and instantaneous velocities determinations were quantified for the first time. For an air-water bubble column, it was found that the use of a calibration carried out in a different hydrodynamic condition does not increase the inherent error of the technique. Hence, doing the calibration in the column with liquid and no gas circulation allows reconstructing the tracer positions measured when the column is operated in the homogeneous and heterogeneous flow regimes.
Fil: Fraguío, María Sol. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.