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SIMILITUDES Y DIFERENCIAS ENTRE LOS PATRONES DE FLUJO Y PRESIN DE VACO EN ORIENTACIN VERTICAL ASCENDENTE Y DESCENDENTE DE UN FLUJO BIFSICO

En base al artculo ledo, se estudiaron los diferentes patrones de flujo en un fluido bifsico. Las fases lquido-gas tienen una aplicacin importante en ingeniera qumica, especialmente en el campo de transferencia de calor, transferencia de masa y la industria petroqumica. En el fluido bifsico ambas fases fluyen en tuberas verticales y son ayudadas por la simetra de stas, la inercia del lquido, la flotabilidad, la gravedad y las fuerzas de tensin superficial.Los tipos de flujo bifsico observados en una orientacin vertical ascendente y descendente ms comunes son: burbujeante, slug, espumoso, transitorio, de pelcula descendente y anular.Con respecto al flujo bifsico, especficamente el burbujeante, se caracteriza por la significante interaccin entre una fase gaseosa discreta que entra en una fase continua de lquido. En el flujo ascendente, ambas fases tienen la misma direccin que depende de la inercia del lquido y de la fuerza de flotabilidad, mientras que en el flujo descendente se presenta la misma dependencia pero la fase gaseosa se resiste al flujo del lquido. Cuando se tiene un flujo constante de gas y se incrementa la velocidad del flujo de lquido, las burbujas existentes disminuyen en tamao y aumentan en cantidad; por otra parte, en el caso contrario, es decir, manteniendo constante el flujo del lquido y aumentando el flujo de gas, las burbujas se hacen ms alargadas y ocupan mayor espacio dentro de la tubera, siendo un punto de transicin entre el flujo burbujeante y el flujo slug.Por otra parte, el patrn de flujo siguiente al burbujeante, est definido como flujo slug y se caracteriza por burbujas elongadas distribuidas a lo largo de la tubera. En las tuberas verticales, ste flujo es simtrico debido a una bolsa de gas en forma de bala denominada Burbujas de Taylor con un dimetro similar al dimetro de la tubera. El flujo consiste de sucesivas Burbujas de Taylor y baches lquidos, que ocupan la seccin transversal de la tubera. Una pelcula delgada fluye descendentemente entre la Burbuja de Taylor y la pared. Para un flujo de gas constante, estas burbujas decrecen a medida que se aumenta la velocidad. Tambin se observ que cuando se incrementa el flujo de gas, las burbujas hacen que el lquido fluya hacia las paredes de la tubera como una pelcula sobre la superficie. Se presenta de manera similar al patrn de flujo anterior (burbujeante), ya que en la orientacin ascendente, la fase gaseosa y lquida se mueven en la misma direccin, mientras que en la descendente, las burbujas de Taylor actan de manera contraria al movimiento del lquido. Martin observ que para tuberas con grandes dimetros, las burbujas tienden a ascender como secuencia de las fuerzas de flotabilidad y lo cuantific con el nmero de Etvs, donde es consiferado ste regimen si Eo>90.A medida que se avanza en el tipo de flujo, se encuentra el flujo espumoso y el transitorio, en el cual se mueven por el centro de la tubera bolsones de gas grandes, llevando usualmente gotas pequeas de lquido con ellos. La mayor parte del lquido fluye a lo largo de las paredes de la tubera. El flujo es relativamente catico, ya que produce una mezcla espumosa. A diferencia del flujo intermitente, ninguna fase es continua. Los bolsones de gas son relativamente inestables y toman formas grandes y alargadas. Tambin conocido como flujo de transicin, este flujo es una condicin de flujo intermedia entre el flujo intermitente y el flujo de niebla, y ocurre a velocidades relativamente elevadas del gas. A medida que se incrementa la velocidad del gas, cambia al flujo anular. El flujo de pelcula descendiente, fue observado por Oshinowo y Charles y explicaron que tal fluido se distribuye por las paredes del ducto y el gas por el centro. Observaron tambin que se presentaba para flujo bifsico donde las velocidades del lquido son cercanas y solo para tuberas de orientacin vertical. Adems de los fluidos anteriormente mencionados, tambin se destaca el flujo anular, que es una versin turbulenta de la cada de pelcula descendente y se puede presentar para orientacin tanto horizontal como vertical, dicha observacin slo se realiz cualitativamente. Como en el caso del flujo horizontal, este flujo se caracteriza por un movimiento rpido en el centro gaseoso con entrada de gotas lquidas y un bajo movimiento de la pelcula lquida alrededor de la pared de la tubera. En flujo vertical, el espesor de la pelcula lquida alrededor de la tubera es aproximadamente uniforme. En el flujo ascendente fue observado que la fase de gas se mueve ms rpidamente que el lquido que lo rodea (se encuentra hacia las paredes de la tubera) y en orientacin descendente, el fluido aparentemente se mueve ms que en la fase gaseosa y puede llegar a presentarse zonas de mezcla de lquido-gas.La dependencia del rgimen de flujo est basada en varios efectos, uno de ellos es el tamao de la tubera ya que algunos tipos de flujo slo aparecen en tuberas con dimetros especficos como el burbujeante que aparece generalmente en tuberas de gran dimetro. De igual forma el flujo slug no aparece en tuberas ms grandes a cierto lmite. Algunas propiedades del fluido tales como la viscosidad, la densidad y la tensin superficial, tienen una gran influencia en el rgimen de flujo. En otros casos, algunos autores han encontrado que bajo ciertas condiciones, el rgimen de flujo cambia a lo largo de la tubera. Por ejemplo, un flujo puede ser burbujeante cerca al rea de la inyeccin de aire pero puede ser slug a medida que se desciende en la tubera. En conclusin, los patrones de flujo bifsico en tuberas verticales estn definidos por ciertas condiciones que dependen en gran medida de las propiedades del fluido y el tamao de la tubera.