Evaluación magneto-reológica de crudos pesados colombianos sin modificar y con contenido de nanopartículas magnéticas para aplicaciones de transporte por oleoductos

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dc.contributor.advisorChaves Guerrero, Arlex
dc.contributor.advisorAriza León, Emiliano
dc.contributor.authorContreras Mateus, Maria Daniela
dc.date.accessioned2024-03-04T00:09:49Z
dc.date.available2018
dc.date.available2024-03-04T00:09:49Z
dc.date.created2018
dc.date.issued2018
dc.description.abstractLos crudos pesados son materiales viscoelásticos multifásicos constituidos por microestructuras coloidales elásticas. Generalmente, la fase elástica es atribuida a mecanismos de agregación de asfaltenos sobre una matriz viscoelástica semicontinua formada por maltenos. Dependiendo de las condiciones termo-mecánicas, estos componentes forman estructuras, dando lugar a aumentos drásticos en la viscosidad y un comportamiento reológico no-Newtoniano, que dificultan su movilidad vía oleoducto. Dentro de los métodos propuestos para minimizar estos problemas, se ha comprobado que la tecnología magnética modifica positivamente las propiedades de flujo, optimizando los requerimientos energéticos y económicos. Sin embargo, algunos autores han demostrado la elevada selectividad de este tratamiento sobre la naturaleza de los crudos, y en algunos casos, la no-funcionalidad de este. Teniendo en cuenta las falencias experimentales de esta técnica, se evaluaron las propiedades reológicas y su relación con la organización micro-estructural con el objetivo de desarrollar una tecnología magnética mejorada. De la caracterización reológica se comprobó la aplicabilidad del Principio de superposición Tiempo-Temperatura en un amplio rango de temperaturas (−5-60°𝐶) y se modeló empleando la Ecuación Generalizada de Maxwell, con la que se observó un buen ajuste a los datos experimentales (𝑅 2~0,990). A partir del espectro de relajación, se comprobó que la organización microestructural del material está coordinada por agregados asfalténicos (> 10% 𝑝/𝑝), responsables del 95-99% del aumento de la viscosidad, así como del carácter elástico del material. Con base en estos resultados, los crudos se diluyeron en ferrofluidos, logrando reducciones de la viscosidad (~ 94%) y los módulos dinámicos. Asimismo, se diseñó una metodología de caracterización empleando un campo magnético estático uniforme en dos configuraciones: 1) un magneto-reómetro y 2) un sistema de flujo a escala de laboratorio. En el magneto-reómetro se observó un efecto magneto-viscoso positivo. Sin embargo, en el sistema de flujo se observó un aumento en la tasa del caudal del 35%.
dc.description.abstractenglishHeavy crude oils are viscoelastic multiphase materials with colloidal elastic microstructures. Typically, the dispersed elastic phase is attributed to asphaltene aggregation mechanisms over a semi-continuous viscoelastic matrix of maltenes. Depending on the thermo-mechanical conditions, these components form structures, resulting in dramatic increases in viscosity and non-Newtonian rheological behavior, which hinder their mobility through pipelines. Among the methods proposed for minimizing these problems, it has been proved that the magnetic technology may change flow properties positively, optimizing economic and energetic investments. Nevertheless, some authors have shown the high selectivity of this treatment over the nature of crude oils, and in some cases, the non-functionality of this. Considering the experimental shortcomings of the magnetic technique, in this research the rheological properties of heavy crude oils were evaluated as well as their micro-structural organization to develop an improved magnetic technology. From the rheological characterization, the applicability of the Time-Temperature Superposition Principle was proved in wide ranges of temperature (-5 °C-60 °C) and its behavior was modeled employing the Generalized Maxwell Equation, which fitted the experimental data (𝑅 2~0,990). From the relaxation spectrum, it was verified that the microstructural organization of the material is coordinated by asphaltene aggregates (>10 % p/p), which are responsible for the 95-99% increasing viscosity, as well as the elastic character of the material. Based on these results, the crudes were diluted in ferrofluids achieving viscosity (~94%) and dynamic modulus reductions. Additionally, it was designed a characterization methodology using a uniform static magnetic field in two configurations: 1) a magneto-rheometer and 2) a flowline system in laboratory scale. In the magneto-rheometer it was observed a positive magneto-viscous effect. However, in the flowline system with uniform diametral magnetic field device, an increase in the volumetric flow rate of 35% was observed.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/39085
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectCrudos Pesados
dc.subjectReología
dc.subjectMagneto-Reología
dc.subjectAseguramiento De Flujo
dc.subjectFerrohidrodinámica.
dc.subject.keywordHeavy Crude Oils
dc.subject.keywordRheology
dc.subject.keywordMagneto-Rheology
dc.subject.keywordFlow Assurance
dc.subject.keywordFerrohydrodynamic.
dc.titleEvaluación magneto-reológica de crudos pesados colombianos sin modificar y con contenido de nanopartículas magnéticas para aplicaciones de transporte por oleoductos
dc.title.englishMagneto-rheological evaluation of unmodified colombian heavy crude oils and containing magnetic nanoparticles for pipeline transport applications*
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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