Sección de pruebas

La sección de pruebas consta principalmente de una estructura metálica que soporta al sistema de tuberías que a su vez contiene los equipos de visualización, de medición de caída de presión y holdup y el sistema de adquisición de datos.

• Sistema de tuberías:

Este sistema consta básicamente de una estructura metálica que soporta tres sistemas de tuberías de acrílico con diferentes diámetros internos (1.905, 3.175 y 4.445 cm) como se puede observar en la Figura 4.4. Cada tubería está dispuesta en 2 tramos de 8 m de longitud, unidos por una sección en forma de “U” que permite desviar el flujo 180º, permitiendo el estudio del caso ascendente en uno de los tramos y el flujo descendente en el otro. Este banco de tubos tiene la capacidad de girar de 0 a 90° con respecto a un pivote ubicado en el extremo inferior. La estructura consta principalmente de una armadura metálica hecha con cuatro perfiles de 90° de 2x2x3/16 in y 8 m de longitud, que sostiene los 3 sistemas de tuberías, en las cuales se hará el estudio. Esta armadura está soportada a una base anclada en el suelo que por medio de un pivote ubicado en la parte inferior del banco le da la capacidad de girar de 0 a 90° con respecto a la horizontal. Para cambiar el ángulo de inclinación se utiliza una guaya

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que por un extremo está sujeta a la parte superior de la torre y por el otro a un polipasto que permite subir o bajar el banco de tubos.

El sistema de tuberías posee un distribuidor de flujos de acero inoxidable conectado por válvulas de bola a cada uno de los tramos de tubería de distintos diámetros, de manera que mediante estas válvulas se permite el flujo a la sección de tubería que se utilizará en una determinada prueba y se impide el paso a las demás secciones.

Figura 3.4: Banco de tuberías.

• Sistema de visualización de los patrones de flujo:

La visualización se realiza de dos maneras: a simple vista y mediante una video- cámara de alta velocidad. El sistema está diseñado para tener tres secciones de visualización ubicadas a distintas alturas medidas desde el distribuidor de flujo para cada una de las tuberías para el caso de flujo ascendente. Para el caso de flujo descendente se tiene una sección de visualización ubicada a 6 m desde el tope de la estructura. A continuación se muestra la tabla 4.1 con los valores L/D correspondientes a la ubicación de cada sección de visualización

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Tabla 3.1: Relaciones de L/D de las secciones de visualización. Tubería de 0,75 in (flujo ascendente) Tubería de 1,25 in (flujo ascendente) Tubería de 1,75in (flujo ascendente) Para c/tubería (flujo descendente) 140 107 73 135 197 150 102 189 328 249 171 315 Los patrones de flujo son visualizados con una video-cámara de alta velocidad Kodak, modelo Ektapro 4540 mx Imager (ver Figura 3.5), con la capacidad de capturar hasta 4500 cuadros por segundo. Para eliminar el ángulo de curvatura de la tubería se utilizan celdas de visualización rellenas con glicerina (Figura 3.6) colocadas en cada uno de los puntos donde se realizan las mediciones. Las imágenes son observadas directamente en un monitor SONY® de 12 in y grabadas en un VHS. El procesador de la video-cámara graba y guarda las imágenes electrónicamente en una memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM). 8000 cuadros son grabados continuamente en la DRAM. Las imágenes grabadas pueden ser utilizadas para observaciones cualitativas del comportamiento de los patrones de flujo e identificación de los mismos y para medir posteriores parámetros característicos del tipo de patrón. En la Figura 3.7 se muestra un esquema general de las conexiones entre los diferentes equipos que conforman el sistema de adquisición de datos.

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Figura 3.6: Celdas de visualización (Matamoros, 2003).

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• Sistema de medición de presión:

Para la medición de la caída de presión se utiliza un medidor de presión diferencial del tipo wet-wet marca ABB serie 600T (smart pressure transmitter) con intervalo de medición de 0 a 5 psi (Figura 3.8), el cual se conecta a las tuberías mediante mangueras de teflón (rígidas) llenas del fluido de trabajo y separadas a una distancia aproximada de 1,6 a 1,8 m. Las longitudes exactas entre las tomas de presión se muestran en la tabla 4.2:

Tabla 3.2: Distancia entre las tomas de presión para cada tubería ascendente y descendente

Longitudes (m)

Tubería Ascendente Descendente 0,75 in D.I. 1,42 1,63 1,25 in D.I. 1,375 1,55 1,75 in D.I. 1,45 1,45

Figura 3.8: Medidor de presión diferencial del tipo wet-wet marca ABB.

Este medidor está conectado a una tarjeta de adquisición de datos instalada en el computador. Las tomas de presión para el caso de flujo ascendente están ubicadas a una distancia de 6,25 m del punto de mezclado de los dos fluidos en el conector “T” (relación L/D = 328, 197 y 140, para cada tubería) y para el caso descendente están ubicadas a una distancia de 6 m desde el tope de la estructura (relación L/D = 315, 189 y 135 para cada tubería).

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• Sistema de adquisición de datos:

Está compuesto por una tarjeta de adquisición de datos marca IOtech® modelo DaqBook/120, que recibe señales eléctricas de los distintos transmisores, esta tarjeta se encuentra conectada a una computadora por el puerto paralelo. Estas señales eléctricas pueden ser recuperadas y almacenadas en el computador por medio del software DaqView Versión 7.6.12, en un archivo de texto (*.txt), el cual puede ser abierto con hojas de calculo como Microsoft® Office Excel para su posterior procesamiento.

El sistema cuenta con 5 transmisores conectados a la tarjeta, dos corresponden a medidores de presión puntual, tres a los VORTEX (2 para los líquidos y uno para la línea de gas) y el último corresponde al transductor de presión. Cada trasmisor tiene asociado un número de identificación que corresponde al canal por donde es enviada la señal eléctrica desde el equipo a la tarjeta de adquisición de datos y posteriormente al computador. En la Tabla 4.3 se muestra la correspondencia de los números de identificación de los canales a los equipos asociados y en la figura 4.7 un esquema con la ubicación de los equipos y sus conexiones a la tarjeta de adquisición de datos.

Tabla 3.3: Correspondencia de canales a equipos

Canal Equipo 0 Transmisor de presión 1 (P1).

1 VORTEX de la línea de líquidos acuosos (Q1) 2 VORTEX de la línea de aire (Q2)

3 Transmisor de presión 2 (P2)

4 Transductor de presión diferencial (P3). 5 VORTEX de la línea de aceites (Q3)

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Figura 3.9: Sistema de adquisición de datos

• Sistema de medición de la retención de líquido

Para la medición del holdup se usa el método de cierre simultáneo de válvulas. Las válvulas utilizadas son de tipo bola colocadas a una distancia aproximada de 3 m alrededor de la misma sección donde se mide la caída de presión, tanto para el caso de flujo ascendente como para el caso de flujo descendente. Es importante destacar que estas válvulas están automatizadas, ya que están conectadas a actuadores neumáticos que trabajan con aire, que a su vez se conectan a una electroválvula que de acuerdo a una señal (On-Off) hará que algunas abran y otras cierren simultáneamente.

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En la Figura 3.10 se muestra un esquema general de la ubicación de las válvulas, para el caso On las válvulas representadas por los números 2, 3, 4 y 5 se encuentran abiertas y la válvula 1 se encuentra cerrada, haciendo que la mezcla bifásica siga el recorrido por el banco de tuberías (recorrido azul de la figura), al pulsar el interruptor ocurrirá el caso Off, las válvulas 2, 3, 4 y 5 se cerrarán quedando atrapado entre ellas la mezcla bifásica que para ese instante circulaba por ese tramo de tubería y así medir la retención de líquido, al mismo tiempo que las válvulas antes mencionadas se cerraron, la válvula 1 se abrirá para hacer un by

pass al banco de tuberías, evitando la presurización del sistema (el recorrido mostrado por el

color rojo en la misma figura).

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