Flujo Multifásico

El flujo multifásico es el movimiento simultáneo de gas libre y líquido. El gas puede estar mezclado homogéneamente con el líquido o formar un oleaje donde el gas empuja al líquido desde atrás o encima, provocando crestas en la superficie. También puede darse el caso en el cual el líquido y el gas se mueven en forma paralela, a la misma velocidad y sin perturbación relevante en la interfase gas-líquido.

Componentes del Flujo Multifásico

El flujo multifásico se desplaza a través de:

• Tubería vertical
• Tubería horizontal
• Tubería inclinada

Comprende el estrangulador, la línea de flujo, hasta llegar al separador y los tanques de almacenamiento.

El flujo de fluidos en una tubería involucra elementos que favorecen o impiden su movimiento, entre los cuales se puede mencionar la fricción, factor que se produce por el contacto del fluido con las paredes de la tubería.

Regímenes de Flujo Multifásico Horizontal

Los tipos de regímenes que pueden darse en flujo multifásico horizontal dependen de las variaciones en presión o de la velocidad de flujo de una fase con respecto a la otra.

Tipos de Regímenes de Flujo

Flujo de Burbuja

Se caracteriza por una distribución uniforme de la fase gaseosa, con burbujas discretas en una fase líquida continua. Se divide en flujo burbujeante y flujo de burbujas dispersas, que difieren en el mecanismo de flujo.

Flujo de Tapón de Gas

Exhibe una serie de unidades de tapón, cada uno compuesto de un depósito de gas (burbujas de Taylor) y una cubierta de líquido alrededor de la burbuja. Los tapones incrementan su tamaño hasta cubrir toda la sección transversal de la tubería.

Flujo Estratificado

El gas se mueve en la parte superior de la tubería y el líquido en la parte inferior, con una interfase continua y lisa.

Flujo Transitorio

Existen cambios continuos de la fase líquida a la fase gaseosa. Las burbujas de gas pueden unirse entre sí y el líquido puede entrar en las burbujas. Aunque los efectos de la fase líquida son importantes, el efecto de la fase gaseosa predomina.

Flujo de Tapón de Líquido

Las crestas de las ondulaciones pueden llegar hasta la parte superior de la tubería en la superficie del líquido.

Flujo Ondulante

Es parecido al anterior, pero se rompe la continuidad de la interfase por ondulaciones en la superficie del líquido.

Flujo Anular

Se caracteriza por la continuidad en la dirección axial del núcleo y la fase gaseosa. El líquido fluye hacia arriba en una película delgada alrededor de una película de gas, mojando las paredes de la tubería o conducto. Una película de líquido cubre las paredes de la tubería, y el gas fluye por el interior, llevando las partículas de líquido en suspensión.

Flujo de Neblina o Rocío

El líquido está completamente «disuelto» en el gas; es decir, la fase continua es el gas y lleva en «suspensión» las gotas de líquido.

Correlaciones de Flujo Multifásico Horizontal

Correlación de Beggs & Brill (1973)

Es una de las ecuaciones más utilizadas y cubre varios rangos de tasas y diámetros internos de la tubería. Desarrollaron un esquema para el cálculo de presión en tuberías inclinadas y horizontales para flujo multifásico. Establecieron ecuaciones según los regímenes de flujo segregado, intermitente y distribuido para el cálculo del factor de entrampamiento líquido y definieron el factor de fricción bifásico independientemente de los regímenes de flujo.

Correlación de Beggs & Brill Revisada

Se mejoraron los siguientes métodos que no se usaron en la correlación original: (1) un régimen de flujo adicional, el flujo burbuja, considerando que no asume error en él (holdup), (2) el factor de fricción del modelo de tubería lisa normal fue cambiado, utilizando un factor de fricción en fase simple basado en el rango de la velocidad de fluido.

Correlación de Dukler, AGA & Flanigan

La correlación de AGA & Flanigan fue desarrollada para sistemas de gas condensado en tuberías horizontales e inclinadas. Se consideraron cinco regímenes de flujo: burbuja, intermitente, anular, neblina y estratificado. La ecuación de Dukler se usa para calcular las pérdidas de presión por fricción y el factor de entrampamiento (holdup), y la ecuación de Flanigan se usa para calcular el diferencial de presión por elevación.

Correlación de Eaton y Colaboradores (1966)

Realizaron pruebas experimentales de campo entre tuberías de 1700 pies de longitud cada una y de 2, 4 y 15 pulgadas de diámetro, respectivamente. Los rangos utilizados en sus pruebas fueron:

• Tasa líquida: 50-5500 BPD
• Tasa de gas: 0-10 MMPCND
• Viscosidad Líquida: 1-13.5 cps
• Presiones promedias: 70-950 PSI