Análisis numérico simple del fenómeno de transferencia de calor en tuberías enterradas

Resumen

El problema de transferencia de calor desde una tubería enterrada tiene muchas aplicaciones. Estas aplicaciones pueden ser a pequeña escala como sistemas de calefacción por suelo radiante y a gran escala tuberías de petróleo o de gas. Este trabajo se realizó con el objetivo de estudiar el problema de enfriamiento de las aguas asociadas a la producción petrolera, si estas aguas van a ser transportadas varios kilómetros, se busca investigar la caracterización del enfriamiento subterráneo. Para esto, se considera la solución numérica de un modelo simple de transferencia de calor desde una tubería enterrada. El modelo no considera todos los factores físicos que podrían afectar la distribución de temperatura alrededor de la tubería, es por ello que se considera como un modelo simple. Este trabajo, consideró transferencia de calor en tres dimensiones. La región considerada incluye la tubería y el suelo alrededor de ésta por debajo delasuperficie. Se supone que se ha alcanzado una distribución de temperatura en estado estable, lo que implica que el flujo de calor es constante en toda la región. A pesar de todas estas simplificaciones, la solución da una buena perspectiva acerca de la difusión del calor en toda la región. La simulación se realiza utilizando el método de elementos finitos a través de los programas ANSYS V11 y MAPLE. Para comparar la bondad de los resultados obtenidos, se utilizó un análisis estadístico simple, usando la media y la desviación estándar de las diferencias entre los resultados y el patrón de comparación. Los valores obtenidos no se mencionan numéricamente, sino cualitativamente como buenos o aceptables, debido a que se observaron incertidumbres mucho menores que las presentadas por las correlaciones clásicas en transferencia de calor.