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 regíenes, #egance y Aterton de!nieron tres categorías$, actualente actualente se usan las categorías de!nidas por %eggs y %rill las cuales son de!nidas a continuación. continuación. 3.1 CORRELACIONES Correlación De Baer
&os apas de regíenes de fujo son usados para predecir los patrones de fujo en una tubería horizontal. 'no de los prieros apas que se dise(aron )ue creado por %a*er en +5-, s tarde odi!cado por Scoot ostrado en la siguiente )igura, )igura, en la cual los ejes son /l 01 y /l 120 /g1 donde /l y /g son el )lujo sico del líquido y del gas respectivaente y el paretro 1 y 2 son3
4n la siguiente !gura se uestra el apa de regíenes de fujo de %a*er. 4n l se puede observar que las transiciones de un patrón de fujo a otro no son abruptas, pero la transición ocurre en todo ese rango.
Correlación De !o"ier # O$er%
4n +67 /ovier 8 9er propusieron un apa de patrones de fujo, ejorndolo s tarde para ajustarla a odi!caciones de dietro 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. ;ecoiendan los siguientes paretros de corrección3
4stos paretros son usados para ultiplicar las velocidades super!ciales de los fuidos de la siguiente anera3
y < < son usados en )ora noral 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 liites de transición. 4l apa dise(ado por >andhane usa coo ejes de coordenadas las velocidades super!ciales del líquido y del gas "?sl ?s ?sg$.
>andhane introduce los siguientes )actores de corrección para las di)erentes propiedades )ísicas de los fuidos3
#onde @ / y @ & estn epresadas en lb0)t- , B / y B & estn epresados en centripoises, y C en dinas0c. Day que tener en cuenta que estos )actores se aplican a las transiciones individuales, antes que a los ejes del apa.
Correlación De Tai(el # D)ler
4n Eaitel y #u*ler se desarrolló un odelo en el a(o +F6 para las transiciones de regíenes de fujo horizontal, este odelo puede ser usado para elaborar apas de regíenes de fujo para fuidos y dietro de tuberías particulares. 4n l presenta un anlisis teórico, la teoría de la inestabilidad de Gelvin: Delholtz, para predecir las transiciones que ocurren entre los patrones de fujo. Hara esto ellos deuestran que cada transición est controlada por un par di)erente de grupos adiensionales. Ion este odelo, generalizado se convirtieron en los prieros en la predicción analítica de los patrones de fujo.
Correlación De Be**+ # Brill
4n %eggs y %rill se realizó un apa de patrones de fujo en el cual los ejes de coordenadas son el nJero de Kroude "LK;$ 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 regíenes de fujo.
3., MODELOS MECANISTICOS
4l fujo ulti)sico en tuberías se caracteriza por involucrar un gran nJero de variables y por presentar di)erentes características coo3 los di)erentes patrones de fujo, resbalaiento entre )ases, ovilidad de la inter)ace gas: líquido así coo trans)erencias de asa y de calor. #ebido a la coplejidad del anlisis, la )ora inicial de abordar este problea )ue desarrollar las correlaciones epíricas a partir de eperientos prcticos, generalente carentes de bases )ísicas. 4stas correlaciones presentan varios probleas, principalente en cuanto a los rangos de aplicación respecto de las variables de control, coo lo son3 los gastos de operación, la geoetría 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 Jnicaente en )unción de las velocidades super!ciales, en realidad son uy sensibles a otros paretros. Eabin se notó que las correlaciones para deterinar el colgaiento en los di)erentes tipos de fujo eran inadecuadas para todo el rango, así coo la consideración de que las dos )ases fuyen coo una ezcla hoognea.
-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 regíenes3 fujo estrati!cado, fujo ondular y fujo anular. 4l priero 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 rgien ocurre cuando las tasas de las )ases son relativaente bajas. A tasas s altas la inter)ase coienza a ondularse, originndose el fujo ondular. Hor Jltio el fujo anular ocurre cuando hay tasas altas de gas y tasas relativaente 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 coo una descripción cualitativa de la distribución de las )ases en la tubería. #escribe la )ora en que se distribuyen las )ases en un segento de tubería. 4l patrón de fujo es infuenciado por la geoetría 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 coo una tubería horizontal. Aunque los patrones de fujo en tubería inclinada se consideran coo si )uera una tubería horizontal "los patrones de %eggs y %rill$, se tiene que los valores de las caídas de presión y holdup son di)erentes y son s coplicados de deterinar.
-a(rón De Fl)o In(er$i(en(e.
4l patrón de fujo interitente es aquel en el cual el gas y el líquido fuyen alternadaente a travs de la tubería. Se divide en dos regíenes 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 regíenes3 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 rgien de fujo es considerado seejante al fujo anular, por lo que uchos apas de patrones de fujo usan el nobre niebla:anular para denotar estos regíenes.
