La fluidización es un proceso en el que un gas o líquido se sopla hacia arriba y de manera uniforme a través de un lecho de partículas sólidas con la fuerza suficiente para hacer que las partículas se eleven y se muevan dentro de su contenedor. Las partículas se mezclan bien entre sí y con el líquido o el gas. Esta mezcla proporciona un medio excelente para la transferencia de calor o la transferencia de masa del gas o líquido a los sólidos y viceversa. Esta es la razón por la que los lechos fluidizados se utilizan en una variedad de aplicaciones industriales, incluida la fabricación de polímeros, el refinado de petróleo, la combustión y otros procesos que involucran operaciones físicas, químicas y biológicas. La mayoría de las aplicaciones utilizan gas, en lugar de líquido, como sustancia fluidificante.
El flujo de gas en fluidización ejerce una fuerza ascendente sobre el lecho. A una velocidad muy baja, esta fuerza es demasiado débil para mover las partículas. A medida que aumenta la velocidad, se alcanza un punto en el que la fuerza hacia arriba es un poco mayor que la fuerza de gravedad hacia abajo que actúa sobre el lecho. Este es el inicio de la fluidización.
Las partículas comienzan a separarse unas de otras y a vibrar. Si la velocidad del gas continúa aumentando, las partículas se separarán más y se moverán con más fuerza. Velocidades muy altas harán que las partículas se arremolinaran violentamente alrededor del contenedor. Por lo tanto, la fluidización se puede ajustar para proporcionar una variedad de condiciones del lecho, desde suave hasta turbulento.
Un lecho fluidizado con gas en realidad se comporta como un líquido. Imagine que se deja caer un objeto pequeño y pesado en un recipiente que contiene un lecho fluidizado con gas. El objeto se hundirá hasta el fondo del recipiente. El mismo objeto que se deja caer sobre un lecho fijo o no fluidizado simplemente quedará donde aterriza sobre la superficie sólida.
El comportamiento fluido del lecho es importante desde el punto de vista de la ingeniería. La mezcla de gas y sólido se puede transportar como un fluido; por ejemplo, se puede canalizar de un lugar a otro. Además, el movimiento del lecho se puede describir y predecir utilizando ecuaciones matemáticas de la hidrodinámica, el estudio del movimiento de fluidos.
Algunos procesos de fluidización se dirigen específicamente a las partículas sólidas y las cambian para lograr un producto final o un propósito en particular. Las partículas pueden secarse, tostarse, quemarse o alterarse física, química o biológicamente de otro modo mientras se fluidizan. En otros casos, las partículas sirven como catalizador, lo que significa que ayudan a que se produzcan las reacciones, pero en realidad no se modifican por las reacciones o parte de los productos finales. Los procesos catalíticos fluidizados se utilizan comúnmente en el procesamiento del petróleo, por ejemplo, para producir gasolina a partir de petróleo.