Estudio experimental de la velocidad local de tapones que se presentan en el régimen intermitente del flujo bifásico horizontal líquido-gas - Morales Martínez, Yael Omar (My University, 2025)
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.
Este documento reporta el estudio experimental sobre flujo bifásico horizontal líquido-gas (agua y aire comprimido), que se realizó en la Coordinación de Ingeniería de Procesos Industriales y Ambientales del Instituto de Ingeniería, para identificar la relación entre la velocidad local de los tapones que se generan en el patrón de flujo intermitente y las velocidades características de este, es decir, las velocidades superficiales y de la mezcla. Razón por la cual se expone un método de estimación cuantitativo de las frecuencias de formación de los tapones y sus velocidades locales promedio, el cual comprende un arreglo experimental de transductores de presión no invasivo para el sistema de tuberías del circuito de pruebas del Laboratorio de Flujo Multifásico.
Keywords: Flujo bifásico horizontal; Frecuencia de tapones; Método no invasivo; Patrón intermitente; Velocidad de tapones