Estudio experimental de caída de presión de flujo bifásico aire-agua en tuberías horizontales

Abstract

En este trabajo se realizó un estudio experimental de caída de presión para flujo bifásico agua-aire en tubería horizontal, considerando flujo isotérmico y régimen permanente. Para realizar los experimentos se acondicionó un banco de ensayos previamente construido, donde se fabricaron algunos elementos primarios de la estructura y se realizó la puesta a punto e instalación de los instrumentos de medición requeridos para este trabajo. Se modificaron las uniones entre mangueras y tuberías, y se construyó tanto la sección de mezcla como las bridas de unión del medidor de flujo volumétrico. Por otro lado, se calibró el juego de placas orificio necesario para registrar el caudal de líquido en función de la caída de presión en la línea de suministro y se niveló la tubería del circuito experimental en posición horizontal. La puesta a punto del banco de ensayos se realizó mediante pruebas en flujo monofásico líquido en régimen turbulento, con el fin de evaluar la calibración de los instrumentos y el efecto de la rugosidad equivalente de la tubería. Se generó una base de datosexperimental con 213 puntos de caída de presión, los cuales fueron graficados versus la velocidad superficial de gas para diferentes velocidades superficiales de líquido. Se observa que un incremento de la velocidad superficial de líquido genera un aumento en el caída de presión más significativo que el obtenido al aumentar la velocidad superficial de gas. Adicionalmente, se presenta la variación de la caída de presión por patrón de flujo para una determinada condición de operación. Los resultados muestran que el flujo tapón presenta las mayores fluctuaciones con respecto a la caída de presión de operación promedio. Por otra parte, con los datos experimentales generados se evaluó la precisión de algunas correlaciones y modelos seleccionados de la literatura. Esta evaluación se hizo en base al error absoluto promedio, donde las mejores dos correlaciones y el mejor modelo presentan errores por debajo del 23%.