El documento describe un experimento sobre lechos empacados realizado por estudiantes. El objetivo era observar el cambio en la caída de presión cuando se añadían esferas en la salida de una manguera. midieron el caudal, calculando luego la presión usando la ecuación de Ergun modificada para un flujo vertical. Concluyeron que las esferas causaron un cambio en el flujo y presión debido a los huecos entre ellas.

1. Instituto Tecnológico de Mexicali
Practica: Lechos empacados
Materia: Laboratorio integral I
Profesor: Norman Rivera Pasos
Fecha:
del 2015
Integrantes:
Amador Liera Karen Esperanza
Ceballos Soto Alexandra
García Aguilera Paulina
García Flores Víctor Emmanuel
Meza Alvarado Jair Alexis
Meza Green Leonardo Alfonso
Martínez Moreno Miroslava
Navarro Orrantia Alicia

2. Título:
“Lechos Empacados”
Objetivo
Diseñar un experimento en el cual podamos observar el cambio en la caída de
presión cuando el sistema cuenta con un lecho empacado.
Introducción
La torre o lecho empacado es un sistema de mucha utilidad en procesos
industriales la cual consiste en una columna cilíndrica que contiene una entrada
de líquido y un espacio de distribución en el fondo, una entrada de líquido y un
dispositivo de distribución en la parte superior, una salida en la parte superior,
una salida de líquido en el fondo y el empaque o relleno de la torre. El líquido
entra en el espacio de distribución que está debajo de la sección empacada y
se va elevando a través de las aberturas o intersticios del relleno, así se pone
en contacto con el líquido descendente que fluye a través de las mismas
aberturas.
La forma de material que conforma este medio puede ser esférica o muy
irregular.
En esta práctica ya una vez definido el lecho empacado se utilizara para medir
la caída de presión utilizando agua como fluido que se añadirá dentro del lecho
empacado que este contiene en la parte interior cuerpos de ebullición que
adoptan la forma geométrica esférica, se tomara la temperatura del líquido, la
densidad, la viscosidad a esa temperatura del líquido y el diámetro por donde
saldrá el fluido del lecho empacado.

3. Marco teórico
Es un sistema compacto, el cual es atravesado por un flujo (líquido o gas). Este
sistema se conforma de partículas sólidas, con propiedades físicas y químicas
similares. La velocidad del flujo que atraviesa el lecho define el tipo de lecho. Si
esta es menor a la velocidad de arrastre o sustentación, se lo denomina lecho
empacado, porque sus partículas se mantienen en reposo. Los empaques
incrementan la caída de presión, en el sistema y en consecuencia, cambios en
la dirección de la velocidad del fluido por el efecto de las fugas. En un lecho de
partículas con flujo ascendente, la circulación de un gas o un líquido a baja
velocidad no produce movimiento de las partículas. El fluido circula por los
huecos del lecho perdiendo presión. Esta caída de presión en un lecho
estacionario de sólidos viene dada por la ecuación de Ergun. La resistencia al
flujo de un fluido a través de los huecos de un lecho de sólidos es la resultante
del rozamiento total de todas las partículas del lecho. El rozamiento total por
unidad de área es igual a la suma de dos tipos de fuerza: i) fuerzas de
rozamiento viscoso y ii) fuerzas de inercia. Para explicar estos fenómenos se
hacen varias suposiciones:
a) las partículas están dispuestas al azar, sin orientaciones preferentes,
b) todas las partículas tienen el mismo tamaño y forma y
c) los efectos de pared son despreciables. La pérdida fraccional para flujo a
través de lechos rellenos puede calcularse utilizando la expresión de Ergun:
∑ 𝐹 = 150𝜇𝑢0 𝐿 𝑑 𝑝 2 𝜌 ∗ (1 − 𝜖)2 𝜖3 + 1.75𝑢0 2 𝐿 𝑑 𝑝 ∗ (1 − 𝜖) 𝜖3 Donde: 𝜌:
Densidad del fluido
𝜇: Viscosidad del fluido
dp : diámetro de partícula
L: altura de lecho. (Longitud del lecho).
𝜖: Porosidad del lecho.
u0 : velocidad superficial del fluido.

4. Material
Cantidad Material
2 Vasos de precipitado de 500ml
2 Soporte universal
2 Pinzas
1 Mangueras
canicas
Procedimiento:
1. Hicimos un sistema cerrado con embutirá de plástico y un vaso de
precipitado
2. Se le conecto un manguera sostenida por soportes universales
3. Se colocaron canicas con una malla en la salida de la manguera
4. Se inhalo por la manguera el agua
5. Cuando el agua empezó a caer, se llenó cierta cantidad un vaso de
precipitado por el cual se pudo medir el caudal.
Análisis
En nuestra práctica la dificultad que se nos presentó fue que los materiales no
se ajustaban bien a lo que queríamos , también a la posición de las mangueras
no nos salía el experimento , pero lo solucionamos de manera que las manguer
as quedarán en una buena posición haciendo que el fluido pasará como debía
y respecto a los balines primero utilizamos canicas y como la manguera tenía u
n diámetro interno muy pequeño comparado al de la canica , el fluido pasaba c
on bastante dificultad, era mínimo lo que pasaba casi nada , así que cambiamo
s las canicas por esferas más pequeñas, estas fueron mejores para nosotros p
orque el fluido paso con menos dificultad dándonos unos mejores resultados
Cálculos
Volumen de huecos = volumen sin relleno – volúmenes de los sistemas
Volumen de huecos = (1.5m x 0.0001 m2) – (1.31 x 10-7 m3)
Volumen de huecos = 1.47x10-7m3
Superficie mojada = (superficie de las esferas x número de esferas) + interior
del tubo

5. Superficie mojada = (1.2x10-7 x 20) + .036m2
Superficie mojada = 0.036
E= Volumen de huecos / Volumen de tubería sin relleno
E= .93
Pared del interior del tubo = 2d x L
Pared interior del tubo = .001m2
Rh= 0.93/0.036
Velocidad con lecho = Q/Área
Velocidad del lecho = 0.0189m/s
Numero Re= (0.006m x 0.0189m/s x 1000kg/m3 ) / 8.9x10-4 kg/ ms
Numero Re = 127.4 = Flujo laminar
F= (1-.93)2 / (.93)3 = 4753m
G0= pvd = (1000 kg/m3)(.018 m/s)= 18 kg/m2s
P en tubo vertical = ½ E( V de lecho)2 (L/ Rh ) flujo + PGz
P= 3534
Conclusión
Básicamente replicamos el experimento de la ecuación de Bernoulli con la varia
ción de que al final de la manguera utilizada en el experimento la llenamos hast
a cierto punto con cuerpos de ebullición , gracias a estos se pudo percibir un ca
mbio en el flujo y presión, debido a los huecos y el espacio ocupado por las esf
eras. Calculamos la presión sin embargo tuvimos que cambiar la ecuación pues
nuestro experimento lo llevamos a cabo en forma vertical y no horizontal como l
o propone la teoría.