libro patron de flujo

DETERMINACIÓN DE LA CAÍDA DE PRESIÓN PARA FLUJOS BIFÁSICOS
EN TUBERÍAS VERTICALES
Estefanía Hernández,Tamara Salazar y Kelly Vargas
Miniproyecto de Ingeniería Química
dirigido por
Luis Matamoros
Departamento de Termodinámica y Fenómenos de Transporte
RESUMEN
Se determinó la caída de presión experimental de tres tuberías de diferentes diámetros dispuestas
verticalmente en dos sistemasbifásicos: agua – aire y solución de glicerina – aire. A través del modelo de
Chokshi et al (1996) se calculó la caída de presión para estos sistemas y se comparó con la obtenida
experimentalmente para así verificar la eficiencia del modelo.

INTRODUCCIÓN
El flujo multifásico se define como el flujo simultáneo de
varias fases. Normalmente, para el estudio de este fenómeno se
trabaja con flujosbifásicos gas-líquido, principalmente por ser el
caso más sencillo y el más utilizado.
Después de varios estudios realizados por diferentes
investigadores se han obtenido diversos modelos mecanísticos
que permiten determinar los patrones de flujos y la caída de
presión de diversos sistemas. Sin embargo, debido a la
complejidad de los flujos bifásicos siempre es necesario
comparar losresultados obtenidos de los modelos con los datos
experimentales para verificar que se ajusten al sistema en
estudio.

3)

4)

Flujo Churn. en este tipo de flujo se produce un
incremento en las velocidades de los flujos de gas y
líquido, la interfase gas-líquido se vuelve caótica y
todo el líquido se vuelve espumoso. Se observa un
comportamiento caracterizado por oscilaciones y
pulsaciones.Flujo Anular. en este tipo de flujo, el líquido fluye en
la pared de la tubería como una película de líquido y la
fase gaseosa fluye en el centro. Por lo general, algo de
la fase líquida es contenida como gotas entrantes en el
centro del gas. En el caso extremo de muy alto flujo de
gas y muy bajo flujo de líquido, puede ocurrir un
rompimiento parcial de la película de líquido.

CAÍDA DEPRESIÓN EN TUBERÍAS VERTICALES
PATRONES DE FLUJO
Los patrones de flujo se definen como las
distribuciones geométricas de las fases que ocurren en un
sistema de flujo multifásico.
Cuando se estudian flujos bifásicos ascendentes en
tuberías verticales, se tienen diferentes modelos para determinar
los patrones de flujo que rigen al sistema.
La mayoría de los modelos mecanísticos consideran laclasificación de los patrones de flujo establecida por Hewitt y
Hall (1970) que definen sólo cuatro patrones: Burbuja, Slug,
Churn y Anular.
Según Furukawa y Fukano (2000), los patrones de
flujo se definen como:
1)
2)

Flujo Burbuja. es aquel que tiene pequeñas burbujas de
gas dispersas en un flujo continuo de líquido.
Flujo Slug. este patrón de flujo está caracterizado por
burbujaslargas en forma de balas con una suave
interfase gas-líquido y un largo mayor al del diámetro
de la tubería , y un flujo intermitente con slugs de
líquido los cuales contienen pequeñas burbujas de gas.

El cálculo de la caída de presión se expresa de la
siguiente manera:

æ dP ö æ dP ö
æ dP ö
æ dP ö
ç
÷=ç
÷ +ç
÷ +ç
÷
è dZ ø è dZ ø G è dZ ø F è dZ ø AC

(1)

donde los subíndicesG, F y AC representan la componente
gravitacional, friccional y aceleracional respectivamente.
Para el cálculo de la caída de presión se realiza un
balance de energía en una sección de la tubería en donde la
diferencia de energía potencial se expresa a través de la
componente gravitacional; la energía disipada por el fluido a
través de la tubería y debido a la fricción se expresa por lacomponente friccional; y la diferencia de la energía cinética se
representa por la componente aceleracional.
Es importante señalar que cuando las propiedades de
los fluidos se consideran prácticamente constantes para una
sección axial de tubería, la componente aceleracional de la caída
de presión se puede despreciar.

Al igual que para la determinación de los patrones de
flujo, se han...