Unidad III Flujo Multifasico en Tuberias Horizontales

UNIDAD III FLUJO MULTIFASICO EN TUBERIAS HORIZONTALES

Se considera fujo en tubería horizontal, el fujo que fuye por una tubería cuya elevación no supera los ±5 grados. Aunque se han realizado uchas descripciones y tipi!caciones de los patrones de fujo "Alves de!nió ocho regíenes, #egance y Aterton de!nieron tres categorías$, actualente actualente se usan las categorías de!nidas por %eggs y %rill las cuales son de!nidas a continuación. continuación. 3.1 CORRELACIONES Correlación De Baer

&os apas de regíenes de fujo son usados para predecir los patrones de fujo en una tubería horizontal. 'no de los prieros apas que se dise(aron )ue creado por %a*er en +5-, s tarde odi!cado por Scoot ostrado en la siguiente )igura, )igura, en la cual los ejes son /l 01 y /l 120 /g1 donde /l y /g son el )lujo sico del líquido y del gas respectivaente y el paretro 1 y 2 son3

4n la siguiente !gura se uestra el apa de regíenes de fujo de %a*er. 4n l se puede observar que las transiciones de un patrón de fujo a otro no son abruptas, pero la transición ocurre en todo ese rango.

Correlación De !o"ier # O$er%

4n +67 /ovier 8 9er propusieron un apa de patrones de fujo, ejorndolo s tarde para ajustarla a odi!caciones de dietro y a las propiedades de los fuidos. /ovier y Aziz sugieren una odi!cación de las coordenadas para aplicarlo a otros tipos de fuido di)erentes al aire:agua. ;ecoiendan los siguientes paretros de corrección3

4stos paretros son usados para ultiplicar las velocidades super!ciales de los fuidos de la siguiente anera3

y < < son usados en )ora noral con el apa odi!cado de patrones de fujo.

Correlación De Man&'ane

4n +6=, >andhane propone un apa de patrones de fujo en el cual, con base en las coordenadas de &og ?S& vs &og ?S/, se localizan los liites de transición. 4l apa dise(ado por >andhane usa coo ejes de coordenadas las velocidades super!ciales del líquido y del gas "?sl ?s ?sg$.

>andhane introduce los siguientes )actores de corrección para las di)erentes propiedades )ísicas de los fuidos3

#onde @ / y @ & estn epresadas en lb0)t- , B / y B & estn epresados en centripoises, y C en dinas0c. Day que tener en cuenta que estos )actores se aplican a las transiciones individuales, antes que a los ejes del apa.

Correlación De Tai(el # D)ler

4n Eaitel y #u*ler se desarrolló un odelo en el a(o +F6 para las transiciones de regíenes de fujo horizontal, este odelo puede ser usado para elaborar apas de regíenes de fujo para fuidos y dietro de tuberías particulares. 4n l presenta un anlisis teórico, la teoría de la inestabilidad de Gelvin: Delholtz, para predecir las transiciones que ocurren entre los patrones de fujo. Hara esto ellos deuestran que cada transición est controlada por un par di)erente de grupos adiensionales. Ion este odelo, generalizado se convirtieron en los prieros en la predicción analítica de los patrones de fujo.

Correlación De Be**+ # Brill

4n %eggs y %rill se realizó un apa de patrones de fujo en el cual los ejes de coordenadas son el nJero de Kroude "LK;$ contra la )racción de líquido entrante 1&. 4ste apa se caracteriza por presentar los cuatro patrones de fujo propuestos por ellos, sin tener en cuenta los di)erentes regíenes de fujo.

3., MODELOS MECANISTICOS

4l fujo ulti)sico en tuberías se caracteriza por involucrar un gran nJero de variables y por presentar di)erentes características coo3 los di)erentes patrones de fujo, resbalaiento entre )ases, ovilidad de la inter)ace gas: líquido así coo trans)erencias de asa y de calor. #ebido a la coplejidad del anlisis, la )ora inicial de abordar este problea )ue desarrollar las correlaciones epíricas a partir de eperientos prcticos, generalente carentes de bases )ísicas. 4stas correlaciones presentan varios probleas, principalente en cuanto a los rangos de aplicación respecto de las variables de control, coo lo son3 los gastos de operación, la geoetría de fujo y las propiedades de los fuidos. Hor otra parte, las )ronteras de los apas de

patrones de fujo, las cuales se de!nían Jnicaente en )unción de las velocidades super!ciales, en realidad son uy sensibles a otros paretros.  Eabin se notó que las correlaciones para deterinar el colgaiento en los di)erentes tipos de fujo eran inadecuadas para todo el rango, así coo la consideración de que las dos )ases fuyen coo una ezcla hoognea.

-a(rón De Fl)o Se*re*a&o.

4l fujo segregado es aquel en el que las )ases se encuentran, en su ayor parte, separadas. Se subdivide en tres regíenes3 fujo estrati!cado, fujo ondular y fujo anular. 4l priero se caracteriza porque el líquido va fuyendo por la parte baja de la tubería, ientras el gas fuye a lo largo del tope de la tubería, con una inter)ase lisa entre las )ases. Mste rgien ocurre cuando las tasas de las )ases son relativaente bajas. A tasas s altas la inter)ase coienza a ondularse, originndose el fujo ondular. Hor Jltio el fujo anular ocurre cuando hay tasas altas de gas y tasas relativaente altas de líquido. Mste fujo consiste de una capa !na de líquido en las paredes de la tubería y una )ase gaseosa con peque(as gotas de líquido fuyendo por la parte central de la tubería. Se de!nen los patrones de fujo ulti)sico coo una descripción cualitativa de la distribución de las )ases en la tubería. #escribe la )ora en que se distribuyen las )ases en un segento de tubería. 4l patrón de fujo es infuenciado por la geoetría de la tubería, por las propiedades )ísicas de la ezcla "densidad, tensión super!cial, viscosidad$ y por las tasas de fujo. Iuando la tubería posee una inclinación ayor que ±5 grados, ya sea por la topogra)ía del terreno o por razones de conveniencia, no se puede considerar la tubería coo una tubería horizontal. Aunque los patrones de fujo en tubería inclinada se consideran coo si )uera una tubería horizontal "los patrones de %eggs y %rill$, se tiene que los valores de las caídas de presión y holdup son di)erentes y son s coplicados de deterinar.

-a(rón De Fl)o In(er$i(en(e.

 4l patrón de fujo interitente es aquel en el cual el gas y el líquido fuyen alternadaente a travs de la tubería. Se divide en dos regíenes de fujo3 fujo bache y fujo tapón. 4l fujo bache consiste en grandes baches de líquido alternado con burbujas de gas a alta velocidad llenando la ayor parte de la tubería. 4l fujo tapón se distingue por el fujo de grandes burbujas de gas a lo largo de toda la tubería.

Hatrón #e Klujo #istribuido. 4ste fujo se caracteriza por una )ase que se encuentra dispersa en la otra y se divide en dos regíenes3 fujo tipo burbuja y fujo tipo niebla o disperso. 4l fujo tipo burbuja. 4l fujo tipo niebla se presenta a altas tasas de gas y bajas tasas de líquido y consiste en gas con gotas dispersas de líquido. 4ste rgien de fujo es considerado seejante al fujo anular, por lo que uchos apas de patrones de fujo usan el nobre niebla:anular para denotar estos regíenes.