Thesis
Estudio experimental de patrones de flujo bifásico gas-líquido en tuberías horizontales y ligeramente inclinadas
Autor
Mahmoud H., Mubayed.
Institución
Resumen
El flujo bifásico es encontrado frecuentemente en la industria petrolera, química, nuclear, en plantas termoeléctricas, etc. En la industria petrolera el flujo de gas y de líquido a lo largo del sistema de producción puede ser cualquier combinación de una fase de gas natural, una fase líquida de hidrocarburo y una fase de agua, con características únicas que crean complicaciones que no se encuentran en otras industrias. El estudio experimental de este tipo de flujo contribuye de manera efectiva a la comprensión de este fenómeno. Por otra parte, la adquisición de datos experimentales
es necesaria para el desarrollo y/o validación de modelos y correlaciones que permitan cuantificar los parámetros necesarios para el diseño de procesos y equipos donde este tipo de flujo esté presente. El objetivo general de esta investigación es realizar un estudio experimental y teórico para evaluar diferentes modelos empíricos y mecanicistas
comúnmente utilizados para predecir patrones de flujo bifásico isotérmico permanente
de gas y de líquido en tuberías horizontales y ligeramente inclinadas. Para la
consecución de este objetivo el trabajo se desarrolla en dos etapas claramente definidas. La primera etapa conduce a la construcción de un circuito experimental capaz de operar con flujo bifásico de gas y de líquido en tuberías para cualquier ángulo de inclinación, mientras que la segunda etapa está dirigida a realizar un estudio experimental de patrones de flujo bifásico de gas y de líquido en tuberías horizontales y ligeramente inclinadas. Se realizaron 740 experimentos de flujo bifásico aire-agua de los cuales 191 corresponden a tubería horizontal, 302 corresponden a flujo ascendente para inclinaciones de 1, 5 y 10 grados y 247 corresponden a flujo descendente para inclinaciones de -1, -5 y -10 grados. Las distribuciones espaciales de los experimentos incluyen los patrones de flujo estatificado liso y ondulado, flujo tapón, flujo anular y flujo burbuja dispersa. Se desarrollan mapas de patrones de flujo experimentales para cada ángulo de inclinación y se evalúa la precisión de las predicciones de 5 modelos mecanicistas y 2 modelos de correlación utilizados comúnmente en la literatura especializada para determinar patrones de flujo bifásico de gas y de líquido en tuberías. En general los modelos seleccionados tienen un porcentaje de acierto mayor de 68 % con respecto al patrón de flujo experimental.