Estudio experimental de la velocidad local de tapones que se presentan en el régimen intermitente del flujo bifásico horizontal líquido-gas

Abstract

Un buen porcentaje de la soberanía energética de México y el mundo se alcanza a razón de la garantía integral del suministro de combustibles fósiles como gas natural, diésel y gasolina. Con ello se fortalecen sectores como el de generación de energía eléctrica, la industria metalúrgica, química, los usos residenciales y de transporte. El trasiego de estos energéticos se hace complejo por tratarse de flujo multifásico, donde se tiene el flujo simultáneo de varias fases. Puntualmente, en el patrón de flujo intermitente del flujo bifásico horizontal se tiene la manifestación de un fenómeno de taponamiento de sección transversal en las tuberías; propiciando fluctuaciones mecánicas en los sistemas de producción. Su comportamiento es función, entre otros parámetros, de las propiedades de los fluidos que integran la mezcla de dos fases y de la configuración del sistema de transporte. Para describir a cabalidad el comportamiento de los tapones, este estudio experimental reúne una matriz de veinticinco experimentos con mezcla de agua en condiciones de presión y temperatura ambientales y aire comprimido hasta 15 [psi] (103.4 [kPa]) para emular iterativamente el transporte de este flujo. La campaña de experimentación se ejecutó en el circuito cerrado del Laboratorio de Flujo Multifásico del Instituto de Ingeniería de la UNAM, el cual se instrumentó con transductores de presión para adquirir señales de presión dentro de una tubería con diámetro nominal de tres pulgadas. Así, con base en las señales de presión, temperatura y flujos másicos registrados para cada uno de los veinticinco experimentos que comprenden la campaña experimental de este trabajo, fue realizado un análisis para cuantificar las características de la formación de los tapones, así como la frecuencia asociada a estos, lo cual constituye un método no invasivo de estimación para las velocidades locales promedio de los tapones, que se describen en función de las velocidades superficiales de líquido, gas y mezcla.