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Description
El análisis de la estabilidad dinámica de tuberías que transportan flujo es fundamental para prevenir fallas estructurales. En el caso de transporte de flujo bifásico, las investigaciones apuntan desafíos debido a su complejidad física y numérica debido a la interacción fluido-estructura. En este trabajo se utiliza una formulación matemática acoplada para analizar la estabilidad dinámica de tuberías horizontales bi-empotradas que transportan flujo bifásico gas-líquido. Se parte de elementos diferenciales deformados de tubería y fluido a los cuales se aplican leyes de conservación y condiciones de compatibilidad. El fluido se modela mediante el enfoque de modelo homogéneo; la interacción se incorpora mediante términos de masa añadida y fuerzas no conservativas asociadas al flujo. La ecuación resultante se discretiza en espacio mediante el método de Galerkin modal y se integra temporalmente. El algoritmo se implementa y resuelve numéricamente usando Wolfram Mathematica®. Se realiza un estudio de convergencia frente al truncamiento modal y al paso temporal para garantizar independencia numérica de las predicciones. Mediante análisis espectral se identifican las condiciones críticas de pérdida de estabilidad: la inestabilidad se manifiesta primero en el modo fundamental y su umbral crítico depende fuertemente de la velocidad del flujo. Los resultados se contrastan con referencias de la literatura, mostrando buena concordancia y validando la formulación e implementación numérica. Este trabajo contribuye con una herramienta de simulación teórica y computacional para el análisis de fenómenos de inestabilidad en tuberías con flujo bifásico, y constituye una base para estudios posteriores que busquen incorporar modelos de mayor complejidad, como no homogéneos para el fluido y efectos no lineales para la tubería.