Flujo multifasico

5.4 MODELOS MECANÍSTICOS
5.4 MODELOS MECANÍSTICOS

MUCHOS DE LOS CONCEPTOS Y CORRELACIONES QUE ORIGINALMENTE FUERON DESARROLLADOS PARA SU APLICACIÓN DENTRO DE LA INGENIERÍA PETROLERA, SEAN GENERALIZADOS PARA SU EMPLEO CON OTROS FLUIDOS DIFERENTES AL ACEITE Y GAS NATURAL, LO QUE HA FAVORECIDO QUE TENGAN ACTUALMENTE DIVERSAS ÁREAS DE APLICACIÓN Y UNA AMPLIA INVESTIGACIÓN SOBRE EL TEMA.APLICACIONES DE LOS MODELOS MECANISTICOS
Líneas de conducción de petróleo y gas de gran distancia

La explotación de la energía geotérmica
La producción de petróleo y gas en plataformas marinas

La investigación sobre explotación de recursos de los suelos marinos

LA TECNOLOGÍA DEL FLUJO MULTIFÁSICO FUE TOMANDO IMPORTANCIA Y SE LLEGÓ A LA CONCLUSIÓN DE QUE REQUERIRÍA DE UN ANÁLISISCOMBINADO DE LOS ASPECTOS TEÓRICOS Y EXPERIMENTALES, PARA LOGRAR UN MEJOR ENTENDIMIENTO DE LOS MECANISMOS DINÁMICOS COMPLEJOS EXISTENTES EN EL FLUJO MULTIFÁSICO, DANDO ASÍ LA PAUTA AL DESARROLLO DE LOS MODELOS MECANÍSTICOS.

5.4.1 MODELO PARA PREDECIR LA TRANSICIÓN DE LOS PATRONES DE FLUJO SEGÚN XIAO

Para este trabajo se implantó el modelo de Xiao utilizando la teoría de Barnea (1987), para abarcartodo el rango de inclinación, pero se valida solamente para inclinaciones de ± 45⁰ Se utiliza la teoría de Chen (1996) para la determinación del factor de fricción interfacial en flujo estratificado y la de Fabre y Line (1994) para la determinación de la velocidad de traslación en flujo intermitente.

TRANSICIÓN ESTRATIFICADO – NO ESTRATIFICADO
SE UTILIZA LA TEORÍA DE TAITEL Y DUKLER (1976)BASADA EN LA DE KELVINHELMHOTZ, QUE ANALIZA LA ESTABILIDAD DE ONDAS FINITAS EN TUBERÍAS. LA ECUACIÓN QUE PREDICE SATISFACTORIAMENTE LA TRANSICIÓN ESTRATIFICADO– INTERMITENTE ES:

TRANSICIÓN INTERMITENTE – BURBUJA O BURBUJAS DISPERSAS
CONSIDERA QUE LOS MECANISMOS QUE GOBIERNAN ESTA TRANSICIÓN SON POR UN LADO, EL PROCESO DE TURBULENCIA EL CUAL SEPARA LAS BURBUJAS DE GAS EVITANDO SU COALESCENCIA,Y POR OTRO, LOS EFECTOS DE LA FUERZA DE TENSIÓN SUPERFICIAL ACTUANDO PARA PRESERVAR LA CONFIGURACIÓN DE FLUJO BURBUJA. EL CRITERIO DE TRANSICIÓN ES EXPRESADO COMO:

5.4.2 Modelo para predecir la transición de los patrones de flujo según Barnea

BARNEA (1987), UTILIZÓ LOS SIGUIENTES CRITERIOS Y MECANISMOS PARA IDENTIFICAR Y MODELAR LAS PRINCIPALES FRONTERAS DE TRANSICIÓN ENTRE LOS PATRONES DEFLUJO.

TRANSICIÓN ESTRATIFICADO – ANULAR
A ALTOS ÁNGULOS DE INCLINACIÓN DESCENDENTES APROXIMADAMENTE -80⁰, EL NIVEL DE LÍQUIDO ES PEQUEÑO Y LA VELOCIDAD REAL DEL LÍQUIDO ES ALTA, BAJO ESTAS CONDICIONES PUEDE OCURRIR LA SEPARACIÓN DE GOTAS DE LÍQUIDO DESDE LA INTERFASE TURBULENTA, DE TAL MANERA QUE AL DEPOSITARSE SOBRE LA PARED SUPERIOR, FORMA ALREDEDOR DE LA PARED UNA PELÍCULA ANULAR. LATRANSICIÓN PARA FLUJO ANULAR DADA POR BARNEA ES:

TRANSICIÓN ANULAR – INTERMITENTE
ESTA TRANSICIÓN SE SUPONE QUE OCURRE CUANDO EL NÚCLEO DE GAS ES BLOQUEADO EN CUALQUIER LUGAR POR LA FASE LÍQUIDA. EL BLOQUEO DEL NÚCLEO DE GAS SE PUEDE DEBER A DOS POSIBLES MECANISMOS:
A) INESTABILIDAD DE LA PELÍCULA DE LÍQUIDO, DEBIDO AL DESCENSO PARCIAL DEL LÍQUIDO CERCA DE LA PARED CAUSANDO EL BLOQUEO EN LAENTRADA.

B) BLOQUEO DEL NÚCLEO DE GAS COMO RESULTADO DE UN SUMINISTRO GRANDE DE LÍQUIDO EN LA PELÍCULA, SUFICIENTE PARA FORMARY MANTENER ESTABLE UN PUENTE DE LÍQUIDO

SUBREGIONES EN FLUJO ESTRATIFICADO
LOS CRITERIOS PARA FLUJO ESTRATIFICADO LISO Y ESTRATIFICADO ONDULADO SON LOS MISMOS A LOS UTILIZADOS EN EL MODELO DE XIAO (1990), PERO PARA EL RANGO COMPLETO DEL ÁNGULO DE INCLINACIÓN.

5.4.3CARACTERIZACIÓN HIDRODINÁMICA DE LOS PATRONES DE FLUJO
DESPUÉS DE CALCULAR EL PATRÓN DE FLUJO A PARTIR DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN, ES NECESARIO DETERMINAR LAS CARACTERÍSTICAS HIDRODINÁMICAS PARA EL PATRÓN DE FLUJO DETERMINADO, POR ESO SE DESARROLLAN MODELOS SEPARADOS.

5.4.3.1 MODELO PARA FLUJO ESTRATIFICADO
EN EL FLUJO ESTRATIFICADO, LA GRAVEDAD CAUSA QUE EL LÍQUIDO FLUYA EN EL FONDO...