Evaluación de modelos homgéneos, de correlación y mecanicistas en la predicción de la caída de presión de flujo bifásico de gas y de líquido en tuberías verticales

Abstract

El flujo bifásico se encuentra en múltiples aplicaciones de la ingeniería como por ejemplo la industria petrolera, en la cual crudo y gas natural fluyen verticalmente desde los yacimientos a la superficie. Surge entonces la necesidad de conocer la caída de presión a fin de dimensionar adecuadamente las redes de tuberías y diseñar equipos que operan con flujo bifásico. La predicción rigurosa de la caída de presión para este tipo de flujo representa un estudio muy complejo. El objetivo de este trabajo consistió en evaluar el desempeño de diferentes modelos homogéneos, de correlación y mecanicistas, propuestos en la literatura especializada, en la predicción de la caída de presión de flujo bifásico permanente de gas y líquido en tuberías verticales. Con este fin, se seleccionaron y programaron 30 procedimientos de cálculo: 4 modelos mecanicistas, 9 homogéneos y 17 correlaciones. Para evaluar el desempeño de los mismos se desarrolló una hoja de cálculo donde se compararon los resultados arrojados por ellos con una base de datos experimentales presentada en la literatura especializada. Esta comparación se hizo en base al error absoluto promedio. La base de datos incluyó 74 puntos experimentales para flujo vertical de aire-agua con un intervalo variado de condiciones de operación y propiedades del fluido para la cual incluye diversos patrones de flujo. En la evaluación 14 de los modelos estudiados presentaron errores porcentuales promedio por debajo de 30%.