Flujo Bifsico en Tuberas VerticalesDefiniciones Bsicas.Caractersticas de Flujo.Patrones de Flujo.Correlaciones de Calculo.

Flujo BifsicoEl flujo bifsico se encuentra en numerosos procesos industriales, tales como: bioreactores, transporte de hidrocarburos en tuberas, etc.El flujo bifsico se presenta en la industria petrolera principalmente durante la produccin y transporte de aceite y gas, tanto en tuberas horizontales como en inclinadas y verticales.

Flujo BifsicoEn el flujo de dos fases, el problema bsico de ingeniera, es calcular la distribucin de la presin en el conducto en cuestin, cuya dependencia puede ser esquematizada de la siguiente manera:

Flujo BifsicoLa geometra del conducto (tubera) Las propiedades fsicas de las fases Las condiciones prevalecientes en el sistema La ubicacin espacial de la tuberaEl empleo del mtodo adecuado que permita calcular el perfil de presiones a lo largo de la tubera

Patrones de FlujoLa clasificacin de los patrones de flujo presenta ciertas variaciones segn el criterio del autor que se considere.

Patrones de FlujoLa determinacin de los patrones de flujo es un problema central en el anlisis de flujo bifsico. Realmente todas las variables de diseo de flujo son frecuentemente dependientes del patrn de flujo existente. Las variables de diseo son la cada de presin, el colgamiento de lquido, los coeficientes de transferencia de calor y masa, etc.

Flujo BurbujaFlujo Bubbly ocurre a tasas relativamente bajas de lquido, y es caracterizado por deslizamiento entre fases de gas y lquido.Flujo de Burbuja Dispersa en cambio, ocurre a tasas relativamente altas de lquido, logrando esta fase arrastrar las burbujas de gas de tal forma que no exista deslizamiento entre las fases.

Flujo SlugUna delgada pelcula lquida fluye corriente abajo entre la burbuja y la pared de la tubera. La pelcula penetra en el siguiente tapn lquido y crea una zona de mezcla aireada por pequeas burbujas de gas.

Flujo ChurnCaracterizado por un movimiento oscilatorio, los lmites no estn bien claros entre las fases. Ocurre a mayores tasas de flujo de gas, donde el tapn de lquido en la tubera llega a ser corto y espumoso.

Flujo AnularLa fase lquida se mueve ms lenta como una pelcula alrededor de la pared de la tubera y como gotas arrastradas por el gas.La pelcula lquida alrededor de la pared de la tubera es aproximadamente uniforme.

DEFINICIONES BASICASColgamiento de Liquido y Gas sin resbalamiento.Colgamiento de Liquido y Gas con resbalamiento.Densidad de Lquidos.Densidad Bifsica.Velocidad del Gas.Viscosidad.Tensin Superficial.

Colgamiento de LiquidoLa fraccin de lquido es definido como la razn del volumen de un segmento de tubera ocupado por lquido al volumen total del segmento de tubera.

Colgamiento de GasEl remanente del segmento de tubera es ocupado por gas, el cual es referido con un colgamiento de gas y es igual a la unidad menos el colgamiento de lquido.

Colgamiento de LiquidoSin ResbalamientoEs la razn del volumen de lquido en un segmento de tubera dividido para el segmento de tubera, considerando que el gas y el lquido viajaran a la misma velocidad.

Colgamiento de GasSin ResbalamientoLa diferencia con respecto al liquido, es una medida del grado de deslizamiento entre las fases gas y lquido.

Densidad de LquidosLa densidad total del lquido se puede calcular usando un promedio ponderado por volumen entre las densidades del aceite y del agua.

Densidad BifsicaDensidad comprendida entre las 2 fases:

Velocidad del GasVelocidad Superficial del Gas

Velocidad Real del Gas

Velocidad del LquidoVelocidad Superficial del Liquido

Velocidad Real del Liquido

Velocidad de la MezclaVelocidad Superficial Bifsica

Velocidad de Resbalamiento

Viscosidad del FluidoLa viscosidad del fluido, es usada para calcular el nmero de Reynolds y otros nmeros adimensionales usados como parmetros de correlacin.

Viscosidad BifsicaViscosidad sin Resbalamiento

Viscosidad con Resbalamiento

Tensin Superficial

Modelo de CorrelacionesModelos de Hagedorn y Brown Modelo de Beggs y Brill Modelo de Gray Modelo de Orkiszewski Modelo de Flanigan Modelos con Multiplicadores Bifsicos