Flujo Multifasico

CAPÍTULO 3 FLUJO MULTIFÁSICO EN TUBERÍAS HORIZONTALES

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OBJETIVO Y CONTENIDO
Objetivo: Conocer métodos para calcular caídas de presión en flujo multifásico horizontal.

Contenido: 3.1 Correlaciones
3.2 Modelos Mecanísticos

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OPTIMIZACIÓN DE LA SIMULACIÓN DE FMTH
FINALIDAD: Optimizar el diseño de la sección en particular y del sistema en general, para obtener la máximaproducción con las menores pérdidas de energía.

CAPACIDAD DE FLUJO

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Longitud y diámetros de tubería. Grado de inclinación. Regímenes de flujo. Propiedades de los fluidos. Condiciones de presión y temperatura.

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CORRELACIONES DE FMTH
Numerosos autores han presentado métodos experimentales de cálculo, conocidos también correlaciones para evaluar el gradiente de presión entuberías horizontales.

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Bertuzzi, Tek y Poettman Eaton, Andrews y Knowless (1966) Beggs y Brill (1973) Dukler (1964)

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GRADIENTE DE PRESIÓN TOTAL Para flujo horizontal, el gradiente de presión debido al cambio de elevación es igual a cero por lo que tenemos la siguiente expresión.

 p   p   p         L T  L  f  L  ac p  v 2  v 2      f 2g c d 2 g c L  L T

 
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GRADIENTE DE PRESIÓN TOTAL
Se ha adoptado la ecuación anterior para evaluar las características del flujo de dos fases y posteriormente determinar el gradiente de presión total. La variación de las características de flujo se elimina al suponer que la mezcla gas-líquido es homogénea en un intervalo pequeño de tubería.

 v m v  p      f tp 2 gc d2 g c L  L T
2 m m 2 m

 

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CÁLCULO DE LA CAÍDA DE PRESIÓN EN TUBERÍAS HORIZONTALES
En el flujo de fluidos a través de tuberías, existen tres problemas a resolver:

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CÁLCULO DEL GASTO CONSIDERANDO COMO INCOGNITA LA PRESIÓN DE DESCARGA
1.- Suponer un gasto y calcular la p2 2.- Repetir el procedimiento para otros gastos supuestos. A mayor gasto menor p2 3.- Graficar qvs p2 4.- Obtener de la gráfica el gasto correspondiente a la presión de descarga deseada.

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CÁLCULO DEL DIÁMETRO
Para calcular el diámetro se puede proceder de la siguiente manera: 1.- Suponer un diámetro de tubería y obtener p2 2.- Repetir el procedimiento para diferentes diámetros. A mayor diámetro mayor p2 3.- Graficar d vs p2 4.- De la gráfica obtener el diámetro correspondientede la presión de descarga deseada.

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PROCEDIMIENTO GENERAL DE CÁLCULO PARA EL CASO DE FLUJO ISOTÉRMICO
1. Se inicia con una presión p1 conocida a la entrada de la tubería. En este punto L=0. _ 2. Suponer una caída de presión Δp y calcular p y p2 dela siguiente forma:

3. Determinar las propiedades de los fluidos (Rs, σ, Bo, Z, Bg, μo, μg, ρo y ρg) a las condiciones medias deescurrimiento. Si la μom se tiene como dato de campo, está deberá ser tomada en lugar del valor obtenido con la correlación Beal. 4. Calcular las velocidades superficiales y los gastos másicos de las fases, así como el colgamiento sin resbalamiento. 5. Determinar el colgamiento del líquido y la densidad de la mezcla. 6. Si las pérdidas por aceleración no se consideran despreciables, determinar su valor.IADL

PROCEDIMIENTO GENERAL DE CÁLCULO PARA EL CASO DE FLUJO ISOTÉRMICO
7. Obtener el valor del factor de fricción de dos fases. 8. Aplicando la ecuación correspondiente determinar el valor del gradiente de presión Δp/ΔL y con éste, el ΔL correspondiente a la Δp supuesta. 9. Reemplazar L por L + ΔL; si este valor es menor que la longitud total, hacer p1 = p2 y repetir el procedimiento desde elpaso 2. Si L es igual o mayor que la longitud total, el cálculo se termina, obteniéndose la presión final por interpolación si es necesario.

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PROCEDIMIENTO GENERAL DE CÁLCULO PARA EL CASO DE FLUJO NO ES ISOTÉRMICO
Los pasos 5, 6 y 7 dependen del método que se esté empleando para el cálculo del perfil de presión. Cuando el flujo no es isotérmico se tienen que incluir los siguientes...