Flujo en Tuberías

5/8/2018 Flujo en Tuberías - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN PATRONES DE FLUJO

Autor: José Manuel Hernández Cruz 1

“PATRONES DE FLUJO PARA TUBERÍAS HORIZONTALES Y VERTICALES”

1. INTRODUCCIÓN

El flujo multifásico es definido como el flujo simultáneo de numerosas fases, siendo el flujobifásico el caso más simple. Las variables más importantes manejadas en este estudio son: flujovolumétrico de gas y líquido, propiedades físicas de las fases, diámetro e inclinación de la tubería,presión de operación, hold-up, caída de presión y régimen de flujo. Este último ha sido la variablemás importante de estudio, debido a que ésta afecta directamente los valores de hold-up y caída depresión.

El hold-up se define como la relación de volumen ocupado por un gas en un segmento de tubería y elvolumen total del segmento de la misma. El uso, medida y cálculo del hold-up ha tenido profundoscambios durante el tiempo. De todos los métodos que existen el más usado, simple y preciso, ha sidoel método de cierre rápido de válvula de bola. Varios autores lo han usado para obtener correlacionesempíricas para el cálculo del hold-up, como las correlaciones de Beggs and Brill, quienes trabajaroncon tuberías de 1 a 11/2 pulgadas y 90 pies de longitud, variando el ángulo de inclinación de lamismas desde –90º hasta +90º, para el sistema aire-agua (Beggs and Brill, 1991).

El patrón de flujo se refiere a cómo se distribuyen las fases al fluir simultáneamente a través de unatubería, es decir, a la forma que adopta el flujo bajo determinadas condiciones de caudal (Beggs yBrill, 1991).

2. PATRONES DE FLUJO PARA TUBERÍAS VERTICALES

2.1 Flujo de burbuja:

La tubería se encuentra prácticamente llena de líquido y la fase de gas libre se presenta enpequeñas burbujas las cuales se mueven a diferentes velocidades exceptuando aquellas que por sudensidad tienen pequeños efectos en el gradiente de presión. La pared de la tubería esta siempre en

contacto con la fase líquida (Fig.1)(Beggs and Brill, 1991).

Figura 1. Patrón de Flujo

BUBBLE.





2.2 Flujo Slug:

La fase gaseosa es más significativa. Sin embargo la fase líquida sigue siendo continua, lasburbujas de gas coalescen y forman tapones o slugs los cuales ocupan prácticamente toda lasección transversal de la tubería. El líquido que rodea la burbuja puede moverse a bajasvelocidades en forma descendente. El gas y el líquido tienen efectos significativos en la caída depresión (Fig.2) (Beggs and Brill, 1991).

2.3 Flujo de transición o churn:

Es cuando ocurre el cambio de la fase líquida continua a la fase de gas continua. Las burbujas degas pueden unirse y el líquido puede entrar en la burbuja. Aunque los efectos del líquido sonsignificantes, dominan los de la fase gaseosa (Fig.3) (Beggs and Brill, 1991).

Figura 2. Patrón de Flujo SLUG.


CHURN.





2.4 Flujo anular:

La fase gaseosa es continua y la mayor parte del líquido se introduce en ésta en forma de gotitas.La pared de la tubería esta cubierta por una película de líquido y la fase gaseosa controla la caída depresión (Fig. 4) (Beggs and Brill, 1991).

3. PATRONES DE FLUJO PARA TUBERÍAS HORIZONTALES

3.1 Flujo segregado:

3.1.1 Estratificado liso : se caracteriza por una separación completa de las fases, en lacual el líquido fluye por el fondo de la tubería y el gas por la parte superior de lamisma. (Fig. 5)

3.1.2 Estratificado ondulado: se produce al aumentar la velocidad del gas conrespecto a la que se tenía en el estratificado liso, produciendo ondas en la interfasegas – líquido. (Fig. 5)

3.1.3 Anular: éste se evidencia al manipular grandes caudales de gas. Usualmente seobservan gotas de líquido desplazándose a través del centro gaseoso y, aconsecuencia del efecto de la gravedad, la película del fondo de la tubería esgeneralmente más gruesa que la superior. (Fig. 5)


ANNULAR.

Fig. 5. Patrón de FlujoSegregado y sus divisiones.





3.2 Flujo distribuido:

3.2.1 Burbuja dispersa: se observan pequeñas burbujas de gas esparcidas en laparte superior de la tubería.

3.2.2 Flujo niebla o neblina: se observan pequeñas burbujas de líquido esparcidas enel gas.

3.3 Flujo intermitente:

3.3.1 Burbuja elongada o tapón de gas: se caracteriza por presentar burbujas en

forma de bala que tienden a moverse a lo largo de la parte superior de la tubería.

3.3.2 Flujo slug o tapón de líquido: en este régimen, se forman grandes burbujas degas que son transportadas rápidamente a lo largo de la tubería, observándose,generalmente, cierta cantidad de líquido fluyendo bajo ellos. Dicho líquido es empujadohacia el tope de la tubería formando tapones de líquido entre los bolsillos de gas(Hewitt, 1978). Además, este patrón presenta un vórtice característico el cual sedenomina zona de mezcla donde el gas se disuelve en el cuerpo del líquido (Torres,2001).

Fig. 6. Patrón de Flujo

Distribuido y sus divisiones.

Fig. 7. Patrón de FlujoIntermitente y sus divisiones.

Fig. 8. Patrones de Flujo Multifásico en una tubería horizontal.





BIBLIOGRAFIA:

PAPERS:

a)

b)

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