Una vez almacenados los datos es posible reconstruir de forma gráfica el fenómeno, las secciones transversales en un plano tridimensional tomando el eje z como el tiempo nos da una idea de la forma que adquiere la burbuja de gas (figura 4.19)
Figura 4.19 Variación del fenómeno a través del tiempo (3D)
El circulo de color azul al inicio de la gráfica corresponde al diámetro interno del ducto, como referencia dimensional, el grafico se realiza mediante un programa realizado para este fin específicamente (anexo 2 Programa 4), la grafica permite suponer que las modificaciones pertinentes, está técnica permitirá en un futuro monitorear en tiempo real puntos estratégicos y de difícil acceso para mejorar el desempeño de equipos y sistemas en los cuales se presenta este fenómeno.
Otra posible interpretación de los datos se genera al graficar directamente el porcentaje de volumen de uno de los 2 fluidos contra el tiempo.
Capítulo IV Medición y análisis de r esultados
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A) B)
Figura 4.20 Evolución del volumen a través del tiempo A) Gas B) Liquido
Aunque se observa un comportamiento periódico con forma de diente de sierra, se pueden destacar ciertas diferencias entre los ciclos, en la figura 4.20 B se encuentran un escalón A, una pendiente distinta B, y un volumen constante de liquido C, así como diferentes tiempos de duración del periodo, la característica casi constante de el valor mínimo de volumen de líquido, el cual oscila alrededor del 20 % para la mayoría de los ciclos de la señal obtenida, se puede pensar que se trata del liquido de retorno.
Con estas observaciones se finaliza el presente trabajo de investigación, en la siguiente sección se presentan las conclusiones más importantes halladas en la realización del mismo.
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Conclusiones
En esta investigación se pueden obtener conclusiones en cada una de las etapas del proyecto, como se muestra a continuación:
Es posible generar los patrones de los flujos bifásicos de forma física en un sistema calibrado en el laboratorio, dicha calibración se hace de acuerdo a un mapa de patrones de flujo tomando en cuenta las características de los fluidos y la topología del sistema. Las variaciones del espesor de película líquida que caracterizan el fenómeno de flujos bifásicos pueden ser medidas mediante un sensor de campo eléctrico (MC33794), traduciendo el espesor de película a valores de voltaje del orden de los milivolts.
Por medio del ADC del DSP estos valores de voltaje leídos se pueden almacenar en la computadora mediante el programa FreeMaster® donde la computadora asigna a cada valor adquirido un valor correspondiente al espesor de la película.
Es posible encontrar las frecuencias que describen al flujo anular como series de Fourier, aplicando la metodología descrita, las cuales fueron para el caso ejemplificado en este trabajo desde valores cercanos a 0 Hz hasta 150 Hz. Con la adecuada selección de un filtro pasabajas es posible observar la periodicidad de la señal, esta medición proporciona la información de la cantidad de líquido en un instante de tiempo a través de la tubería en el punto donde se efectúa dicha medición facilitando el posterior tratamiento de la misma.
Es posible medir el flujo de retorno del patrón tapón así como su composición porcentual.
Como conclusión general y para la cual fue estrictamente necesario el cumplimiento de lo anterior, es que el flujo que para la reconstrucción de la sección transversal se usan ocho valores para cada instante de tiempo, donde cada valor es un sensor, si se desea una mayor definición en esta imagen será necesario el uso de más sensores por lo que una limitante es que no es posible tener una infinidad de sensores para describir perfectamente el flujo bifásico.
Como un punto adicional a estas conclusiones es el hecho de que este primer análisis es la base para futuras investigaciones donde aplicando un sistema inteligente como redes neuronales o lógica difusa entre otras, sea posible identificar las características del sistema. Esto se concluye debido a que lo primero que se debe de hacer antes de controlar un sistema es identificarlo y este trabajo proporciona la identificación del fenómeno, sirviendo como base para trabajos posteriores donde se desee controlar el fenómeno.
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Recomendaciones
Para mejorar el presente trabajo se recomienda lo siguiente:
• La implementación de un sistema inteligente como son las redes neuronales o la lógica difusa entrenado para identificar no solamente el flujo anular sino otros patrones de flujo utilizando la misma técnica de medición.
• Automatización de los sistemas de abastecimiento de los fluidos de trabajo, con la finalidad de ahorrar tiempo de calibración y lograr certeza en la repetición de los eventos.
• La utilización de un mayor número de sensores para generar una mayor definición en las mediciones posteriores y por lo tanto reducir el error.
• Para quien en futuras investigaciones utilice la instalación de flujos bifásicos del LABINTHAP se recomienda utilizar las curvas de calibración para el líquido y para el gas las cuales se presentan en el anexo 1, ya que estas tablas ahorran tiempo de calibración y permiten la generación de cualquier patrón de flujo.
• Para quien en futuras investigaciones utilice el DSP56F8323 y el FreeMaster como interfaz es recomendable no usar retardos entre muestreos menores a 400 microsegundos ya que genera problemas en la comunicación por parte de la computadora ni mayores a 50 milisegundos ya que se pierde información importante para el análisis.
• Si se desea trabajar con la FFT es importante tener en cuenta que es indispensable que el número de datos o muestras sean múltiplos de 128 preferentemente 128, 256, 512 y 1024. Y los incrementos del tiempo sean constantes.
• Para quien desee reconstruir una señal en base a los coeficientes resultantes de la FFT se debe considerar que mientras más valores de dichos coeficientes se utilicen la reconstrucción se asemeja más a la señal original.
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Referencias
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[2] MC33794 Electric Field Imaging device Motorola ®
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