BIBLIOGRAPHY

La instalación cuyo diagrama se muestra en la figura 17, fue diseñada para estudiar y visualizar flujos bifásicos agua -aire en conducción a bajas presiones, y consta básicamente de 5 secciones:

Sección de suministro de aire. Esta sección está compuesta por dos compresores de aire

reciprocantes de 10 y 5 HP (C1,C2) conectados en paralelo. Cada compresor cuenta con un tanque acumulador que maneja una presión máxima de 1379 kPa (200 psi) a una temperatura de 450 °F. Sin embargo, cada tanque esta calibrado a una presión de 896.35 kPa (130 psi) por medio de un regulador de presión que controla el funcionamiento de los compresores. A la salida del arreglo de tanques se tiene una válvula reguladora de presión ajustada a una valor de 2 bar (29 psi). La relación de presiones entre la salida de la válvula y los tanques garantiza condiciones de flujo sónico, lo que nos asegura que el flujo medido en la sección de medición sea estable. Posteriormente, el aire es conducido a la sección de medición a través de una tubería de 1”.

Sección de suministro agua. Esta consta de un tanque principal de almacenamiento de

agua con capacidad de 0.49 m3 y una bomba centrífuga de 5 HP. El agua es conducida a la sección de medición a través de una tubería de acero galvanizado de 52.8 mm que cuenta con una válvula de alivio para disminuir la carga de la bomba en caso de manejar flujos pequeños.

Sección de medición de flujo. Los sistemas de medición de flujo de agua y de aire son

similares. Ambos están compuestos por un par de tuberías de 52.8 mm de diámetro interno conectadas en paralelo. El elemento medidor de flujo es una placa de orificio que se encuentra colocada entre una válvula de paso (corriente arriba) y una de globo de control (corriente abajo), una para cada rama con diferente relación de diámetros. La placa y las tomas de presión fueron instaladas conforme a la norma ISO-5167, y la diferencia de presiones en los lados de la placa se detectan por medio de un manómetro de mercurio (MHg).

Sección de experimentación. Una vez medidos los gastos, las fases son conducidas al

mezclador de fases. Este dispositivo consiste en un tubo de 2” al cual se encuentra unido en la parte superior un tubo de 1½” a un ángulo de 30°. Por el primero se introduce el agua y por el segundo el aire, facilitando el desarrollo del flujo.

A la salida de la mezcladora, y después de pasar a través de una sección de tubo de acrílico, el flujo entra a la sección de experimentación que consta de dos partes. La primera, considerada como la sección de desarrollo del flujo, consta de varios tramos de tubo tipo conduit de pared delgada de 41 mm de diámetro interno con una longitud total de 25.6 m. La segunda parte, donde se van a presentar los máximos esfuerzos en la estructura debido al cambio de dirección del flujo, comienza con un tubo de 2.9 m soldado a un codo de 90° del mismo diámetro con radio de curvatura de 30.48 cm (12”) el cual, a su salida, esta soldado a otro tubo de 4.9 m de longitud.

Separador de fases. La descarga de la tubería está conectada a un tanque que hace la función de separador de fases. El tanque tiene una capacidad de 1000 lt. y en el interior se instaló un deflector que obliga al flujo de descarga a descender en forma relativamente gradual. El agua se deposita y el aire se descarga a la atmósfera. En la parte inferior del tanque se tiene conectada una bomba de 1 HP que recircula al agua hacia el tanque principal para mantener la operación del sistema en forma continua.

C2 C1 M1 M2 V1 V2 VRP V3 V4 VR1 VR2 MHg1 PO1 PO2 Sistema de adquisición de datos Aire Aire Aire V5 V6 VR3 PO3 PO4 VR4 MHg 2 V7 VA Bomba Zona de experimentación Aire a la atmósfera Instrumentos de medición

Recirculacion del agua. Mezclador de fases Agua Mezcla Codo de 90° P = Transductor de presión C = Sonda conductiva Agua Bomba de recirculación Junta flexible

Fig. 17 Diagrama de la instalación para el estudio experimental de flujos bifásicos agua-aire. 4.2.1 Instrumentación y equipo auxiliar.

La parte medular de este trabajo la forma el trabajo experimental, por ello, es de gran importancia contar con el equipo e instrumentación adecuado para medir los parámetros deseados. En este caso, para el estudio del flujo se tienen varios instrumentos:

• Tres sondas capacitivas de anillos, de 1.0 1.5 y 2.0 pulgadas de diámetro interior, utilizadas para la detección global de la presencia de fase. Ambas sondas, y el soporte electrónico asociado, fueron desarrolladas específicamente para este propósito por el personal que trabaja en el Laboratorio de Ingeniería Térmica e Hidráulica Aplicada.

• Ocho transductores de presión piezoeléctricos. Dos marca Desin-Instruments de 2 bar de presión relativa y 6 de marca Essen+Haussen de 0-6 bar de presión relativa y absoluta. Todos ellos son capaces de detectar en tiempo real las fluctuaciones de presión características de este tipo de flujos.

Las características de cada uno de estos sensores así como el del soporte electrónico asociado se explicarán posteriormente en este capítulo.

Asimismo, para la adquisición de datos y análisis de señal se tienen los siguientes instrumentos:

• Tarjeta de adquisición de datos PCL 1800 Lab Card, de alta velocidad a 330 KHz; A/D de 16 canales con reloj interno.

• Osciloscopio HP54645A de 2 canales, a 100 MHz y 200 MSa/s con tecnología MegaZoom. Cuenta con los siguientes accesorios: módulo de medición y almacenamiento 54659B con interfaz RS-232 y paralela; software BenchLink Scope para capturar la señal por medio de una computadora.

• Computadora HP Vectra 500 a 100 Mhz, utilizada como controlador de los instrumentos y unidad principal de almacenamiento de datos.