Logica Difusa

40. SBAI- Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente , São Paulo, SP, 08-10 de Setembro de 1999

MÉTODO DE DETERMINACIÓN DE PATRONES DE FLUJO EN TUBERíAS
VERTICALES A TRAVÉS DE LÓGICA DIFUSA
Yamilet Sánchez Montero', Jenny Montbrun Di-Filippo\ Marcos G. Ortíz" y Alexis L. Bouza Vlncero''
'Departamento de Procesos y Sistemas, 3Departamento de Termodinámica y Fenómenos de Transferencia,
Universidad Simón Bolívar, Caracas, 89000, Venezuela .
2Coming, Inc. Telecomunication Products Division, Corning, NY, USA
ysancheziêusb.ve, montbrun@usb.ve, drkmntn@yahoo.com, AIexis.Bouza@usb.ve

Resumen: Muchos procesos en las industrias petrolera,
química, de refrigeraci ón, entre otras, requieren de fIujos en
cocorriente de un gas ' y de un líquido , de dos líquidos
inmiscibles , y/o de dos líquidosinmiscibles y un gas fluyendo
en tubos verticales, horizontales o inclinados, siendo un desafío
suentendimiento y análisis para el efectivo diseiío y
mantenimiento de tuberías y equipos. Sin embargo, en la
actualidad, no existen correlaciones ni modelos que permitan
modelar las transiciones de un régimen de flujo a otro sin que
se definan de manera abrupta y tajante , muy distinto a lo que seobserva en la realidad, lo que acarrea frecuentemente
problemas de oscilaciones numéricas y resultados sin
significado físico cuando es necesario simular el
comportamiento de un flujo bifásico en tuberías. En este
trabajo se usa los principios de la Teoría de Lógica Difusa para
describir las transiciones entre los distintos patrones de flujo .

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INTRODUCCIÓN

Para flujo en cocorriente de un gas y unlíquido de baja a
moderada viscosidad, pueden ser distinguidos un número de
diferentes patrones de flujo, los cuales pueden fluctuar desde el
extremo de burbuja de gas dispersa en una fase líquida
continua con una velocidad deI gas relativamente baja, a gotas
de líquido dispersa en una fase continua de gas. Es importante
seiíalar que tanto para el caso de flujo en tuberías horizontales
como entuberías verticales, es posible encontrar en una misma
tubería diferentes patrones de flujo (Alves, 1954), (Mandhane y
Aziz , 1974). Los patrones de flujo pueden ser resumidos en un
mapa de flujo, en el cual 'se presentan las características
morfológicas deI arreglo de los componentes y son,
generalmente, el resultado de la recopilación de datos
experimentales . obtenidos a partir de un gran númerode
observaciones de dichos patrones. Las transiciones o fronteras
entre un patrón de flujo y otro no están bien definidas, ya que
la distinción entre los mismos tiene una dependencia cualitativa
y varía de observador en observador. De hecho, las fronteras
son arbitrarias porque se basan en lo que el experimentador ve,
y no en los parámetros que caracterizan al flujo tales como
viscosidad y flujomásico (Wallis, 1969).

Palabras Claves: Patrón de flujo , multifásico, lógica difusa,
método.
Abstract: Many industrial processes require the concurrent
flow ·of multiphase mixtures of Iiquid-gas, liquid-liquid, or
even liquid-gas-solid (i.e.: oil, water, gas, and sand in the
petroleum industry , water and solids in the food industry, and
water and steam in the power industry) in horizontal ,vertical,
ar inclined ducts or arrays of ducts. To-date, mechanistic
rnathematícal models capable of describing such flows do not
exist, making the analysis and design of equipment a difficult
challenge, and having to resort to experimental data whose
applicability is often questionable and an approximation at
best. In particular, the character of the flow itself can vary
within the system, and theempirical tools used to predict flow
regime transition assume that lhe transition is abrupt and
instantaneous. This abrupt assumption is not only unrealistic
but it is lhe source numerical oscilIations and instabilities when
the flow ís being simulated in lhe computer. In this papel', we
approach lhe modeling of a' multiphase flow system from its
measurable parameters and use fuzzy logic concepts...