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

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dc.contributor.advisorChaves Guerrero, Arlex
dc.contributor.advisorGómez Sanabria, Valentina
dc.contributor.authorRodríguez Martínez, Luisa Fernanda
dc.contributor.evaluatorMorales Medina, Giovanni
dc.contributor.evaluatorLópez Contreras, Yuly Fernanda
dc.date.accessioned2025-08-26T18:12:30Z
dc.date.available2025-08-26T18:12:30Z
dc.date.created2025-08-23
dc.date.issued2025-08-23
dc.description.abstractLa 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.
dc.description.abstractenglishThe interaction between magnetizable fluids and external magnetic fields allows their flow properties to be actively modified, opening new possibilities for the efficient transport of complex fluids, such as heavy crude oils. In this study, the flow behavior of two types of fluids was evaluated in a laboratory-scale system designed to generate static and oscillatory magnetic fields with a linearly increasing gradient in the axial direction: (i) a magnetic emulsion composed of a ferrofluid (Fe3O4 in kerosene) dispersed in an aqueous solution of cationic surfactant, and (ii) mixtures of heavy crude oil with ferrofluid. The rheological properties of the fluids were characterized by low-amplitude oscillatory shear (SAOS) tests and rotational tests in the absence and presence of a static and uniform magnetic field (magneto-rheometer). The results show a positive magnetoviscous effect, with a relative increase in viscosity of 207% for the emulsion with a surfactant concentration of 3.5% w/v and ferrofluid concentrated at 5000 ppm of nanoparticles, and 126% for the mixture of crude oil with ferrofluid at 7500 ppm, in the presence of a static magnetic field (0-796.73 mT) and a shear rate of 1 s-1. Subsequently, in the tests carried out in the flow system, it was observed a behavior analogous to that of a pressure increase with respect to the growth in shear rate, which attenuates the effect induced by the magnetic field. It was shown that the application of a static magnetic field produces an increase in the viscosity of both fluids, which leads to a decrease in volumetric flow. In contrast, the application of an oscillatory field generated a dual response: flow acceleration was achieved only under low magnetic field frequency conditions (200 Hz and 0.226 A), both in the magnetic emulsion and in the crude oil/ferrofluid mixture.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Químico
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/20.500.14071/46016
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectFerrofluido
dc.subjectemulsión
dc.subjectcrudo/ferrofluido
dc.subjectviscosidad
dc.subjectcampo magnético
dc.subjectflujo volumétrico
dc.subject.keywordFerrofluid
dc.subject.keywordemulsion
dc.subject.keywordcrude oil/ferrofluid
dc.subject.keywordviscosity
dc.subject.keywordmagnetic field
dc.subject.keywordvolumetric flow
dc.titleEvaluación del flujo de emulsiones magnéticas y mezclas crudo ferrofluido en campo estático y oscilatorio
dc.title.englishEvaluation of the flow of magnetic emulsions and ferrofluid mixtures in a static and oscillatory magnetic field
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Ingeniería Química