Determinación experimental de la fracción volumétrica de líquido con deslizamiento en flujo bifásico de aire y agua en tuberías horizontales

Abstract

En este trabajo se realizó la determinación experimental de la fracción volumétrica de líquido con deslizamiento para flujo bifásico de aire y agua en tuberías horizontales. Para esto el banco experimental de flujo bifásico Gas – Líquido ubicado en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Central de Venezuela fue modificado con el fin de instalar un sistema de retención de líquido para obtener de manera indirecta el parámetro de estudio. Esto consistió en la instalación de 2 válvulas de cierre rápido para cortar el flujo en el tramo de visualización y un sistema de desvío, compuesto por otra válvula de la misma clase que las anteriores y un accesorio tipo “Tee”, a fin de mantener un flujo continuo y evitar fallos en los materiales y equipos. El cálculo de la fracción volumétrica de líquido se realizó mediante la medición de la altura de la película de agua una vez ejecutada la acción de cierre de válvulas, para dicha medición fue empleado un paquete computacional de procesamiento de imágenes en el cual la altura de líquido se determina digitalmente. Se desarrolló una base experimental con 213 datos. Se observó un decrecimiento de la fracción volumétrica de líquido en la medida que aumenta la velocidad superficial de gas y un incremento de ésta en la medida que aumenta la velocidad superficial de líquido. Finalmente se presentó la evaluación de 10 correlaciones empíricas, 2 modelos mecanicistas y la definición del modelo homogéneo. La evaluación muestra que las dos mejores correlaciones obtienen errores absolutos promedios menores al 15%, en contraposición al mejor modelo mecanicista que obtiene un error porcentual absoluto de 24,8%. El no considerar el deslizamiento entre las fases tal como lo propone el modelo homogéneo origina un error absoluto promedio de 68,3% en la determinación de la fracción volumétrica de líquido frente a los datos experimentales generados.