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Evaluación del flujo de emulsiones magnéticas y mezclas crudo ferrofluido en campo estático y oscilatorio

Resumen

La interacción entre fluidos magnetizables y campos magnéticos externos permite modificar activamente sus propiedades de flujo, abriendo nuevas posibilidades para el transporte eficiente de fluidos complejos, como los crudos pesados. En este estudio, se evaluó el comportamiento del flujo de dos tipos de fluidos en un sistema a escala de laboratorio, diseñado para generar campos magnéticos estáticos y oscilatorios con un gradiente linealmente creciente en la dirección axial: (i) una emulsión magnética compuesta por un ferrofluido (Fe3O4 en queroseno) disperso en una solución acuosa de surfactante catiónico, y (ii) mezclas de crudo pesado con ferrofluido. Las propiedades reológicas de los fluidos se caracterizaron mediante ensayos oscilatorios de baja amplitud (SAOS) y pruebas rotacionales en ausencia y presencia de un campo magnético (CM) estático y uniforme (magneto-reómetro). Los resultados muestran un efecto magnetoviscoso positivo, con un incremento relativo en la viscosidad de 207% para la emulsión con una concentración de surfactante de 3.5 % p/v y ferrofluido concentrado a 5000 ppm de nanopartículas, y del 126 % para la mezcla de crudo con ferrofluido a 7500 ppm, en presencia de un CM estático (0-796.73 mT) y velocidad de cizalla de 1 s-1. Posteriormente, en las pruebas realizadas en el sistema de flujo, se observó que el incremento de la presión genera un comportamiento análogo al producido por el aumento de la tasa de corte, lo cual atenúa el efecto inducido por el CM. Se evidenció que la aplicación de un CM estático produce un incremento en la viscosidad de ambos fluidos, lo que conlleva una disminución del flujo volumétrico. En contraste, la aplicación de un campo oscilatorio generó una respuesta dual, logrando una aceleración del flujo únicamente bajo condiciones de baja frecuencia de CM (200 Hz y 0.226 A), tanto en la emulsión magnética como en la mezcla crudo/ferrofluido.