Que Son Los Modelos Mecanisticos

¿QUE SON LOS MODELOS MECANISTICOS? E S U N M O D E L O M AT E MÁ M ÁT I CO CO Q U E E X P L I C A E L C O M P O R TA M I E N TO TO D E L F L U J O M U LT I F A S I C O E N T U B E R Í A , I N C O R P O R A N D O T O D A S L A S VA R I A B L E S Q U E E S TÁ N I N V O L U C R A D A S E N E S T E F E N Ó M E N O . C O M P L E M E N TA N D O L A P A R T E T E Ó R I C A C O N D A T O S D E C A M P O L AB A B OR O R AT AT OR O R I OS O S A PR P R OP O P IA I A DO D O S, S , E ST S TA A P RO R O X IM I M AC A C IÓ I Ó N P RO R O DU D U CE C E M ÉT É T O DO DO S D E P RE R E DI D I CC C C I ÓN Ó N Q UE U E R EP E P RE R E S EN E N TA TA U N A DE D E LA L A NT N T O S IG I G NI N I FI F I CA C AT IV I V O S OB OB R E L A S C O RR R R E L AC A C I ON O N E S E M P ÍR Í R I CA C A S G E N ER E R A LI L I Z AD A D AS AS

El objetivo es determinar el patrón e flujo e un sistema sistema dado. Luego para cada patrón e flujo se desarrolla el modelo matemático apropiado, el cual predice la hidrodinámica el flujo y la transferencia de calor para este.

El modelo mecanistico pionero mas empleado para la predicción e patrón e flujo en tuberías horizontales fue presentado por Taitel y Dukler. Su estudio comprende tres transiciones principales entre los patrones e flujo:

TRANSICIÓN ESTRATIFICADO- NO ESTRATIFICADO

La ecuación que predice la transición estratificado es:

TRANSICIÓN INTERMITENTE- BURBUJA DISPERSA

ESTRATIFICADO SUAVE- ESTRATIFICADO ONDULADO

Modelo de dos fases  El

modelo unificado de TUFFP es un modelo mecanístico para predecir patrones de flujo en transición, gradientes de presión, “holdup” de líquido y características de flujo “slug ” en tubería de gas – liquido. El modelo fue validado para todos los ángulos de inclinación.

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El concepto del principio fundamental es la condición de las acciones del flujo “slug ”, para los límites de transición con los otros patrones de flujo. Los patrones de transición desde flujo “slug ” a flujo estratificado y/o anular son predicho utilizando la solución de la ecuación de momento para flujo “slug ”. La zona total de la película es tratada como el volumen de control y el intercambio de momento entre el cuerpo de “slug ”, y la zona de la película es introducida dentro de la ecuación combinada de momento.

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Este es desarrollado para flujo de dos fases en tuberías horizontales y cerca de la horizontal (±15°). El modelo primero predice el patrón de flujo y calcula las características de flujo como “holdup” de líquido y caída de presión, para flujo estratificado, anular, intermitente y burbuja. El modelo es validado con bases de datos de tuberías horizontales.

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El modelo fue comparado con cuatro correlaciones empíricas para flujo horizontal, obteniendo excelentes resultados para los patrones de flujo predichos, pero uno de los inconvenientes resulta en el flujo anular, debido a que el modelo atribuye correlaciones para flujo vertical en este patrón de flujo.

Aplicación e los modelos mecanisticos

ANSARI ET AL

Para predecir el patrón de flujo, uso de estudios de Taitel y Barnea.

Taitel desarrollo un mapa de patrones de flujo usando como ejes las velocidades superficiales de gas y de liquido. Barnea lo modifico para aplicarlo a flujos inclinados

Para flujo de burbujas y anular

MODELO UNFICADO DE DOS FASES (TUFFP)

Predice patrones de flujo en transición, gradientes de presión, hold up del liquido y características en tubería de gas/liquido. El modelo fue valido para todos los ángulos de inclinación.

TULSA Predice caídas de presión y hould up de liquido en flujo vertical ascendente para flujo de dos fases. Para flujo tipo: tapón, churn y anular

HOLD UP DE LIQUIDO

Se define como la relación entre el volumen de un segmento de tubería ocupado por el liquido y el volumen total de ese segmento.

TECNICAS DE MODELACION

Los modelos desarrollados para sistema de dos fases fueron independientes del patrón de flujo. Estos modelos ignoran la configuración del flujo y es tratado como flujos de una sola fase.

MODELO DE FLUJO HOMOGENEO La mezcla de dos fases es tratada como pseudofase, con velocidad y propiedades físicas promedios, son determinados desde las propiedades del gas y liquido de una fase a través del colgamiento del liquido. Las suposiciones para este modelo son: No existe deslizamiento Velocidades de liquido y vapor iguales No existe transferencia de masa entre fases Se alcanza un equilibrio térmico

MODELO DE FLUJO SEPARADO

Puede ser analizada utilizando métodos de flujo de una sola fase, tales como el factor de fricción o coeficiente de transferencia de calor, las dos fases pueden tener diferentes propiedades y diferentes velocidades.