Maestría en Ingeniería de Hidrocarburos

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Browsing Maestría en Ingeniería de Hidrocarburos by browse.metadata.evaluator "Betancur Márquez, Stefanía"

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    Simulación mediante dinámica molecular de la interacción entre nanomateriales y el principal componente de hidratación del cemento para el mejoramiento de propiedades mecánicas
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-04-26) Muñoz Arias, Tatiana Milena; González Silva, Germán; Zapata Orduz, Luis Eduardo; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; Mejía Ospino, Enrique; Betancur Márquez, Stefanía
    La cementación es una operación crítica en la industria petrolera. Diferentes factores pueden afectar el desempeño mecánico del pozo dadas las condiciones severas de presión, temperatura y exposición en ambientes hostiles a las que se somete el cemento dentro pozo. Sin embargo, para comprender el desempeño mecánico del material a escala macro, se necesita comprender también su comportamiento molecular. El objetivo de este trabajo es evaluar la efectividad de nanopartículas como refuerzo dentro de una estructura de silicato de calcio hidratado o gel C-S-H, principal producto de hidratación del cemento Portland mediante la técnica de dinámica molecular, lo cual permitiría la predicción de propiedades mecánicas, además de una evaluación cuantitativa de los cambios en las principales propiedades elásticas del sistema como módulo de Young, Shear, Bulk, y coeficiente de Poisson de un modelo base con respecto a un modelo influenciado por los sistemas nanoestructurados propuestos en este estudio. La metodología de esta investigación se basa en la construcción y validación del modelo base con tres diferentes tipos de relaciones calcio/ silicio 1.6, 1.7 y 1.8 típicas de un cemento Portland, además de la variación en la relación de agua/silicio de 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 y 2.0. Considerando los resultados obtenidos con el gel C-S-H y al incluir la lámina óxido de grafeno, las propiedades elásticas se modificaron de la siguiente manera: La adición de las láminas al gel generó un aumento considerable en todas sus propiedades, el mayor aumento se presentó en el módulo de Voight Bulk con un 40.80% de mayor resistencia, por otra parte, el aumento de menor magnitud se dió en el módulo de Voight Shear con un incremento del 18.26%. La adición del silicio al gel C-S-H también condujo a una mejora de sus propiedades mecánicas, en este caso el mayor incremento se produjo en el módulo de Bulk Reuss correspondiente a un 19,99%. Por otro lado, el menor aumento en el módulo de Shear Reuss con un 0,49%.