Análisis computacional de la influencia de la rugosidad de la tubería en la dinámica del flujo de lodo
Autores: Joshi, Tanuj; Parkash, Om; Gallegos, Ralph Kristoffer B.; Krishan, Gopal
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis computacional de la influencia de la rugosidad de la tubería en la dinámica del flujo de lodo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Transporte de lodo
Rugosidad de la pared del tubo
Caída de presión
Consumo específico de energía
Número de Nusselt
Modelo computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
El transporte de lodos es un proceso esencial en numerosas aplicaciones industriales, ampliamente estudiado por su eficiencia en el transporte de materiales. A pesar de la investigación sustancial, el impacto de la rugosidad de la pared del tubo en métricas críticas como la caída de presión, el consumo de energía específico (SEC) y el número de Nusselt sigue siendo relativamente poco explorado. Este estudio proporciona un análisis detallado utilizando un modelo computacional tridimensional de un oleoducto de lodos, con un diámetro de 0,0549 m y una longitud de 3,8 m. El modelo emplea un enfoque euleriano de múltiples fases acoplado con el modelo de turbulencia RNG, evaluando concentraciones de lodo = 40-60% (por peso). Las simulaciones se realizaron a velocidades de flujo = 1-5 m/s, con una rugosidad del tubo () que varía entre 10 y 50 um. Los hallazgos computacionales indican que tanto la caída de presión como el SEC aumentan proporcionalmente con la altura de la rugosidad, , y . Curiosamente, el número de Nusselt parece no verse afectado por la altura de la rugosidad, aunque aumenta en correspondencia con , y . Estas percepciones ofrecen una comprensión más profunda de la dinámica del oleoducto de lodos, informando estrategias para mejorar la eficiencia operativa y el rendimiento en diversos contextos industriales.
Descripción
El transporte de lodos es un proceso esencial en numerosas aplicaciones industriales, ampliamente estudiado por su eficiencia en el transporte de materiales. A pesar de la investigación sustancial, el impacto de la rugosidad de la pared del tubo en métricas críticas como la caída de presión, el consumo de energía específico (SEC) y el número de Nusselt sigue siendo relativamente poco explorado. Este estudio proporciona un análisis detallado utilizando un modelo computacional tridimensional de un oleoducto de lodos, con un diámetro de 0,0549 m y una longitud de 3,8 m. El modelo emplea un enfoque euleriano de múltiples fases acoplado con el modelo de turbulencia RNG, evaluando concentraciones de lodo = 40-60% (por peso). Las simulaciones se realizaron a velocidades de flujo = 1-5 m/s, con una rugosidad del tubo () que varía entre 10 y 50 um. Los hallazgos computacionales indican que tanto la caída de presión como el SEC aumentan proporcionalmente con la altura de la rugosidad, , y . Curiosamente, el número de Nusselt parece no verse afectado por la altura de la rugosidad, aunque aumenta en correspondencia con , y . Estas percepciones ofrecen una comprensión más profunda de la dinámica del oleoducto de lodos, informando estrategias para mejorar la eficiencia operativa y el rendimiento en diversos contextos industriales.