Flujo horizontal de dos fases.
En esta seccion se estudiaran algunos aspectos del flujo de fluidos de dos fases formado por un gas o un vapor y un liquido. Flujo estacionario de fluidos de este tipo se presentan en oleoductos y gaseoductos, así como muchas situaciones de las industrias de proceso químico. El flujo de agua de vapor en evaporadores y generadores, asi como en flujo de mezclas parcialmente condensadas de liquido y vapor, constituyen otros ejemplos.
Debido a la presencia de dos fases se presentan importantes complicaciones para describir y cuantificar la naturaleza del flujo en comparación, para la naturaleza de una sola fase. la falta de conocimiento de las velocidades en un punto de las fases individuales hace imposible el dar cualquier esquema real de la distribución de velocidad. en la mayor parte de los casos, la fase gaseosa, que circula con una velocidad mucho mayor que la liquida, provoca una aceleración continua del liquido, dando lugar a una perdida adicional de energía. cualquiera de las fases puede estar en condiciones laminar o turbulenta, pero el caso importante es aquel que en ambas fases son turbulentas. Esta variación de velocidades se puede explicar en función de una razón de velocidad Ug/Ut.

Los factores mas importantes del flujo de dos fases que un diseñador debe conocer y ser capaz de evaluar son laestabilidad de flujo, la probabilidad de que el flujo ocasione erosión, y la caída de presión originada por la presencia de una fase adicional.
Regimen de flujo
En primer lugar es preciso tener en cuenta que pueden producirse unas grandes diferencias en los regímenes de flujo. Baker, Hoogendoorn, Griffith y Wallis y otros investigadores han sugerido métodos para determinar el régimen de flujo y en figura 4.7 se muestra el diagrama propuesto inicialmente por Baker. Aquí la velocidad masica G´ (velocidad de flujo de masa por unidad de area) de las fases gaseosas se presentan frente a la relación de masa de las dos fases L´/G´ con los parametros adicionales. λ y ψ definidos de la siguiente forma
ρG y ρL son las densidades del gas y del liquido, δL es la tensión superficial del liquido, μL la viscosidad del liquido, L´, G´ son las velocidades masicas de las fases liquida y gaseosa , respectivamente y los subíndices, G, L, y a y w se refieren a las propiedades del gas, el liquido, el aire y el agua, respectivamente.
Gran parte del trabajo de Baker se realizo con el sistema de aire-agua, a la presión atmosférica, en tuberías horizontales de hasta 100 mm de diametro. En la figura 4.8 se muestra alguna indicación de las apariencias de los modelos de flujo,






 
Rango de velocidad y diametros económicos.
Si el parametro β espequeño, la relación entre diametro de orificio o garganta es pequeño en comparación con el diametro de la tubería. Esto ganara mayor precisión de la lectura manométrica, pero, presenta mayor perdida de presión por fricolon y puede producir una presión baja no deseada en la contracción, suficiente en algunos casos para que se libere gases disueltos o se evaporen liquidos en este punto (cavitación).
Los accesorios como codos y valvulas producen perturbaciones en el flujo que afecta la medición, por ello se deben mantener una sección recta de alrededor de 5a 30D.
*Placa de orificio.
Exactitud 2.3% Vm.




Requerimientos.
• Espesor aprox. Se utiliza en régimen turbulento Re >20000.
• La relación Qmax/Qmin < 3
• No se debe utilizar con fluidos abrasivos o que se agarren partículas solidas.

Calibración

• El parametro β se establece entre 0.2-0.7 para tuberías entre 2” y 3”.
• La perdida permanente de presión es aproximadamente por AP porm 1-β²)
• AP,y se encuentra entre (0.51-0.98)% de la AP causada por el orificio. estas perdidas desminuyen a medida que β aumenta.

Tipos de tomas.
• Tomas de esquina: Los orificios estaticos se perforan uno corriente arriba y otro corriente debajo de la brida haciendo que las aberturas queden tan cerca como sea posible de la placa orificio
• Tomas de radio: los orificios estaticos selocalizan a un diametro de ½ diametros de tubería corriente abajo con relación a placa.
• Tomas de brida: los orificios estaticos se ubican a 25.4 mm (1 in) corriente arriba y a 25.4mm (1 in) corriente abajo con la relación a la placa.
Tomas de vena contracta: El orificio estatica corriente arriba queda entre ½ y 2 diametros de tuberías desde placa . La toma corriente abajo se localiza en la posición de presión minima.





Desventajas
• El coeficiente de descarga puede cambiar con el tiempo debido al desgaste y la acumulación de suciedad.
• Se puede abstruir y reducir el diametro del orificio para evitar eslo se utilizan orificios y segmentales.

Ventajas
• Es económico.
• El 50% de los medidores de caudal utilizados en la industria son P.O
• Tobera.
Exactitud 0.95< 1.5Vm.



Requerimientos:
• Muy similar a la placa de orificio.
• La relación Qmax/Qmin es 60% mayor que en la placa de orificio.

Calibracion
• El parametro β se establece entre 0.2-07 para tuberías entre 2” y 3”
• Como la contracción es gradual, la perdida permanente se encuentra entre (0.3-0.8)% de la AP causada por el instrumento.


Desventajas
• Es mas costosa que la P.O.


Ventajas
• Con respeto a la O.P.
• Es menos prospensa a la obstruccion por lo cual tiene un mayor tiempo de vida útil.
• La perdida de presión permanente es menor.