Desarrollo de un Generador de Campo Magnético para el Mejoramiento de la Velocidad de Transporte de Crudos Pesados en Sistemas de Flujo a Escala de Laboratorio

El presente proyecto tiene como objetivo desarrollar un generador de campos magnéticos, tanto estáticos como variantes en el tiempo, para modificar de manera controlada las propiedades magneto-reológicas de crudos pesados y extrapesados. El enfoque principal consiste en mezclar el crudo con aditivos...

Full description

Autores:
Guevara Ibarra, Dinael
Cardozo Sarmiento, Darwin Orlando
Cardozo Sarmiento, Darwin Orlando
Tipo de recurso:
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Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad Francisco de Paula Santander
Repositorio:
Repositorio Digital UFPS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
https://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/9583
Palabra clave:
Camposmagnéticos
Crudospesados
Diluyentes
Magneto-reología
Propiedadesreológicas
Transporte de petróleo
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openAccess
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description El presente proyecto tiene como objetivo desarrollar un generador de campos magnéticos, tanto estáticos como variantes en el tiempo, para modificar de manera controlada las propiedades magneto-reológicas de crudos pesados y extrapesados. El enfoque principal consiste en mezclar el crudo con aditivos o particulas magnéticas que estarán bajo la influencia de estos campos, lo cual se espera que reduzca la viscosidad de la mezcla y, en consecuencia, mejore la velocidad de transporte a través de oleoductos. La alta viscosidad de los crudos pesados representa un desafío significativo en transporte, ya que requiere del uso de diluyentes costosos o tratamientos energéticamente demandantes para garantizar un flujo adecuado por las tuberías. Este proyecto busca reducir la dependencia de estos diluyentes mediante el uso de campos magnéticos, lo que podría permitir transportar mayor cantidad de crudo pesado de forma más eficiente, contribuyendo a optimización en los sistemas de flujo. una su La importancia de este trabajo radica en la creciente demanda de energía que requiere aprovechar los crudos pesados y extrapesados, cuyo transporte está limitado por la infraestructura tradicional de oleoductos. Al implementar esta tecnología de campos magnéticos, el proyecto también contribuirá a la evaluación de tecnologías no convencionales para asegurar el flujo de estos crudos en el futuro. A nivel internacional, aunque las investigaciones relacionadas con la reducción de la viscosidad de crudos mediante campos magnéticos son limitadas, algunas ya han presentado resultados experimentales prometedores. Estudios pioneros han demostrado que las mezclas de crudo con ferrofluidos bajo la influencia de campos magnéticos externos presentan una respuesta magneto-reológica favorable, lo que abre una nueva línea de interés en la investigación. Con este proyecto, se busca no solo desarrollar una solución técnica viable, sino también generar conocimiento valioso en un área de creciente relevancia, contribuyendo a la innovación en el transporte de crudos pesados y su integración en el mercado energético global.
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Este proyecto busca reducir la dependencia de estos diluyentes mediante el uso de campos magnéticos, lo que podría permitir transportar mayor cantidad de crudo pesado de forma más eficiente, contribuyendo a optimización en los sistemas de flujo. una su La importancia de este trabajo radica en la creciente demanda de energía que requiere aprovechar los crudos pesados y extrapesados, cuyo transporte está limitado por la infraestructura tradicional de oleoductos. Al implementar esta tecnología de campos magnéticos, el proyecto también contribuirá a la evaluación de tecnologías no convencionales para asegurar el flujo de estos crudos en el futuro. A nivel internacional, aunque las investigaciones relacionadas con la reducción de la viscosidad de crudos mediante campos magnéticos son limitadas, algunas ya han presentado resultados experimentales prometedores. Estudios pioneros han demostrado que las mezclas de crudo con ferrofluidos bajo la influencia de campos magnéticos externos presentan una respuesta magneto-reológica favorable, lo que abre una nueva línea de interés en la investigación. Con este proyecto, se busca no solo desarrollar una solución técnica viable, sino también generar conocimiento valioso en un área de creciente relevancia, contribuyendo a la innovación en el transporte de crudos pesados y su integración en el mercado energético global.Fondo de Investigaciones Universitarias - FINU - UFPSMediante la resolución 125 de 24 de mayo de 2011 se reglamenta los criterios y procedimientos para la financiación de los proyectos de investigación a través del fondo de investigaciones universitarias - finu – ufpsPara el desarrollo del presente proyecto y solución de la problemática se propone basarse en un tipo de investigación descriptiva y experimental, complementadas de las siguientes cuatro etapas: Etapa 1. Caracterización eléctrica, magnética y física de los materiales. temas Se revisarán en diversas literaturas basadas en temas de ingeniería, artículos científicos y tesis de investigación acerca de los de interés para este proyecto y así conocer los últimos avances realizados en el tema de generación de campos magnéticos orientados a reducir la viscosidad de fluidos. En esta literatura revisada se deben extraer propiedades magnetoreológicas de los crudos a tratar, así como identificar las características físicas, eléctricas y magnéticas del ducto. Poste riormente se deben estudiar los tipos de propagación de una onda magnética en el aditivo magnético a usar y así determinar un modelo para el fluido. Actividades Recopilar conocimientos en la búsqueda en fuentes de referencias bibliográficas para revisar el estado del arte. Extraer de la literatura características eléctricas y magnéticas del fluido. Identificar las características físicas, eléctricas y magnéticas del medio de dispersión. Determinar los modelos de propagación de la onda magnética en el fluido. Etapa 2. Simulación del modelo propuesto Para se sus los dar cumplimiento al segundo objetivo se debe seleccionar que tipo de Software de simulación multifisico en el cual simularán los modelos de propagación de las ondas magnéticas, este será elegido mediante la comparación de características técnicas que aporten al desarrollo del proyecto, entre ellas la capacidad de creación de modelos, las herramientas de diseño disponibles, la cantidad de librerías y complementos que deban ser instalados para su correcto funcionamiento, modelos de ejecución de simulación que maneja el programa ya sean 1D, 2D o 3D además de evaluar su interfaz y facilidad de Mediante capacitaciones o webinarios se hará el estudio y aprendizaje de las características que ofrece el software seleccionado para así aprovechar al máximo y obtener la mayor cantidad de información disponible de estas simulaciones. Una vez realizado lo anterior se procede a modelar y analizar en un prototipo virtual los campos magnéticos estáticos y los campo s magnéticos de onda viajera estableciendo las variables de interés y los parámetros de funcionamiento, los cuales pueden modificados con el fin de analizar y comparar resultados, y así elegir la configuración idónea para realizar el diseño físico. Actividades Seleccionar el software especializado para el modelamiento de los fenómenos magnéticos estudiados. Capacitarse en el funcionamiento del software y sus utilidades. Simular y evaluar la onda magnética a diferentes frecuencias y comparar los resultados. Etapa 3. Diseño del generador de campo magnético Una vez realizada la simulación evaluando diferentes parámetros, se deben elegir los que mejor se adapten a las necesidades de aplicación a la cual ha sido pensado el dispositivo generador que se quiere diseñar, así se definirán los parámetros finales lo que dará paso al diseño preliminar del generador de campo magnético, el diseño será un sistema generador a escala de laboratorio pensado para un sistema de flujo en circuito cerrado. Posteriormente se determinará los componentes y materiales necesarios para la construcción del material, para esto se deben considerar características eléctricas de los materiales, así como el precio у la disponibilidad en el mercado, debido a que algunos de estos materiales pueden ser de difícil acceso en Colombia se podrían de la misma forma diferentes cotizaciones de tiendas extranjeras especializadas en productos electromagnéticos. Finalmente, al elegir todos los materiales e insumos se debe solicitar la adquisición de estos para poder seguir a la siguien te etapa de construcción y montaje. estudiar Actividades Definir los parámetros finales de diseño. Diseñar el generador de campo magnético viajero a una frecuencia seleccionada. Determinar los componentes y materiales a utilizar para el generador. Solicitar la adquisición de los elementos y materiales necesarios para construcción. Etapa 4. Montaje y evaluación del generador diseñado Tras la obtención de los materiales necesarios se procede a realizar la construcción del generador teniendo en cuenta todas sus componentes y los resultados de simulación realizados. Una vez construido se le realizarán pruebas locales para garantizar su correcto funcionamiento y el cumplimiento de los parámetros de diseño anteriormente establecidos, se dispondrá de los diferentes eleme ntos o sistemas de medición en laboratorio que sean necesarios para realizar diferentes pruebas de operación. Alcomprobar su correcto funcionamiento se adicionará el sistema generador de campos a un circuito cerrado de flujo; Este sistema de flujo será usado en todos los experimentos, pero con diferentes elementos para la generación del campo magnético. Actividades Construcción y montaje de todas las componentes del generador. Pruebas en laboratorio para evaluar el cumplimiento de los parámetros de diseño. Montaje del generador en el circuito cerrado de flujo. Pruebas y evaluación de operación del generador. Ajustes finales al generador. Divulgación de resultados en un evento científico con relación a temas de ingeniería electrónica.Electromagnetismo45 Páginasapplication/pdfspaUniversidad Francisco de Paula SantanderSan José de CúcutaDerechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santanderhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2file:///C:/Users/ufps/Downloads/4383_2024%20Presentacion%20proyecto%20de%20investigacion%20a%20convocatoria%20FINU%202024.pdfDesarrollo de un Generador de Campo Magnético para el Mejoramiento de la Velocidad de Transporte de Crudos Pesados en Sistemas de Flujo a Escala de LaboratorioPropuesta de investigaciónhttp://purl.org/coar/resource_type/c_baafhttp://purl.org/coar/resource_type/c_93fcTextinfo:eu-repo/semantics/reporthttps://purl.org/redcol/resource_type/PIDinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85ColombiaCamposmagnéticosCrudospesadosDiluyentesMagneto-reologíaPropiedadesreológicasTransporte de petróleoA. Palacio, A. Rodriguez, and E. Guzman, "Transportede Crudos Pesados y Extra-Pesados en Conductos," Jan. 2017.http://www.ii.unam.mx/esmx/Investigacion/Proyecto/Paginas/Transportedecrudospesadosyextrapesadosenconductos.aspx(acces sed Jan. 08, 2022).Shell Colombia Colombia, "El futuro de la energía," 2021.https://www.shell.com.co/energia-e-innovacion/el-futuro-de-la-energia.html (accessed Jan. 08, 2022).Unidad de Planeación Minero Energética (UPME), “PLAN ENERGÉTICO NACIONAL 2020- 2050," 2019. https://acmineria.com.co/acm/wpcontent/uploads/2020/01/PEN_documento_para_consulta.pdf(accessed Jan. 08, 2022).World Energy Outlook, "Panorama mundial de la energía 2017," 2017. https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2017 (accessed Jan. 08, 2022).N. Rocha, G. González, L. C. D. C. Marques, and D. S. 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Gonçalves et al.,"Study ofthe Factors Res ponsible for the Rheology Change ofa Brazilian Crude Oil under Magnetic Fields," Energy and Fuels, vol. 25, no. 8, pp. 3537-3543, Aug. 2011, doi: 10.1021/EF101740BJ. L. Gonçalves, A.J.F. Bombard, D. A. W. Soares, and G. B. Alcantara, "Reduction of Paraffin Precipitation and Viscosity of Brazilian Crude Oil Exposed to Magnetic Fields," Energy and Fuels,vol. 24, no. 5, pp. 3144-3149, May 2010, doi: 10.1021/EF901302Y.P. Luna Mendaza Ldo Ciencias Químicas, "“NTP 598: Exposición a campos magnéticos estáticos Exposition á champs magnétiques statiques Static magnetic fields exposure Redactor." Accessed: Jan. 17, 2022.A. E. Marble, "Strong, stray s tatic magnetic fields," IEEE Trans. Magn., vol.44, no. 5, pp. 576-580, Мay 2008, doi: 10.1109/TMAG.2008.918278.M. Rodriguezand L. 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