Simulación Numérica de la Segregación de Fases en el Manifold de una Planta de Bombeo de Gas Natural

Resumen

El gas natural que ingresa a una planta de bombeo contiene mezcladas pequeñas proporciones de agua y gas condensado (NGL), que deben ser separadas mediante la utilización en paralelo de tres tanques separadores conectados por un manifold. Sin embargo, se ha detectado una distribución desigual de fases hacia los separadores, que reduce la eficiencia operativa. Para diagnosticar esta situación y evaluar posibles medidas de remediación, se desarrolló un modelo numérico multifásico basado en dinámica de fluidos computacional (CFD) utilizando OpenFOAM. El modelo, de tipo Euler-Euler, representa un flujo trifásico no estratificado (gas, agua y NGL) en condiciones de operación realistas, resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes bajo formulación Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS), con un tratamiento adecuado de la interacción entre fases dispersas. La simulación permitió reproducir la segregación de fases observada: la fracción gaseosa se concentra en la parte superior del conducto principal, mientras que las fases líquidas tienden a acumularse en la parte inferior, produciendo heterogeneidad en el flujo por las tres salidas. Se evaluaron tres alternativas de remediación. La metodología desarrollada se muestra eficaz para el diagnóstico y diseño conceptual de mejoras en sistemas multifásicos de distribución.