Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/56/08
México, D.F., lunes 2 de junio de 2008

• La investigación galardonada con el Premio Weizmann–Kahn de la AMC explica la drástica disminución de la velocidad de un fluido, como el petróleo, al pasar a través de un ducto parcialmente obstruido
• El modelo traslada los resultados numéricos a la realidad física, para ayudar a entender y resolver los problemas de obstrucción de pozos petroleros

El modelo traslada los resultados numéricos a la realidad física, para ayudar a entender y resolver los problemas de obstrucción de pozos petroleros.
Foto: Archivo

Un modelo matemático obtenido en la investigación Condiciones de frontera para el trasporte en medios multifásicos, galardonada con el Premio Weizmann–Kahn de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), podría mejorar la eficiencia de la extracción del petróleo en lechos porosos.

Este modelo, que obtuvo el galardón en el área de ingeniería y tecnología, podría ayudar a entender y resolver los problemas de obstrucción de pozos petroleros y mejorar los procesos que involucran emisiones de contaminantes como el transporte de residuos en acuíferos.

El proyecto realizado por Francisco José Valdés Parada, egresado del posgrado en ciencia en ingeniería química de la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa (UAM-I), actualmente es utilizado en la mejora del diseño de los sistemas de propulsión de cohetes espaciales en Toulouse, Francia.

Valdés Parada explicó que, desde la década de los 60, se llevaron a cabo estudios teóricos y experimentales que analizan la drástica disminución de la velocidad en la que se transporta un fluido (como petróleo o agua) cuando ingresa en un medio poroso (un pozo o un ducto obstruido).

En su tesis de doctorado premiada por la AMC y por la Asociación Mexicana de Amigos del Instituto Weizmann de Ciencias, el investigador mejoró estos modelos matemáticos utilizados hasta ahora ya que agrega “coeficientes de transporte” que no eran considerados con anterioridad y que permiten entender mejor lo que ocurre en la realidad.

La estructura geométrica microscópica, la densidad, viscosidad, permeabilidad, las reacciones químicas, entre otros, son algunos de los elementos que incorporó Valdés Parada a su modelo matemático, que permiten una mejor descripción de una gran variedad de procesos y sistemas.
Así, analiza la forma cómo fluye el líquido desde el centro de una roca o desde sus límites u orillas (frontera), considerando las características microscópicas de la estructura por donde pasa el fluido. “Mi modelo consta de una ecuación diferencial que nos dice cómo se da el transporte del fluido en los límites de frontera (orillas)”, dice Valdés.

Por ejemplo, se podría aplicar para predecir mejor las condiciones para extraer petróleo de las fracturas de los yacimientos o de las rocas porosas que contienen petróleo. Asimismo, con estos datos se podrían mejorar los equipos y las tecnologías necesarias para extraer de forma más eficiente el fluido.

Se trata de la representación de las condiciones físicas a instrumentos, técnicas y resultados numéricos. “Nuestros modelos tienen una cercana relación con lo que sucede en la realidad”, afirmó Valdés Parada.

Un modelo matemático utiliza instrumentos de la teoría matemática como ecuaciones, operaciones y variables, para estudiar comportamientos de sistemas complejos en situaciones difíciles de observar, como es el caso del flujo del petróleo en pozos fracturados y de las aguas negras en drenajes obstruidos.

El ingeniero químico, quien realizó la tesis bajo la tutoría de Jesús Alberto Ochoa Tapia, investigador de la UAM–I, dijo que su modelo matemático utiliza ecuaciones que le permiten plantear modelos que se pueden traducir en el desarrollo y optimización de procesos y tecnologías.

El trabajo no se restringe al transporte de cantidad de movimiento de un fluido sino también aborda la transferencia de masa y calor, por lo que su aplicación podría realizarse en la ingeniería petrolera, química, hidráulica e inclusive biológica.

Valdés Parada realizará un posdoctorado en la Universidad Estatal de Oregon para aplicar esta metodología a sistemas biológicos, como transporte en biopelículas y el transporte bieogeoquímico de elementos pesados como el uranio.

El Premio Weizmann-Kahn es entregado para reconocer tesis doctorales de investigadores menores de 35 años, en el caso de ser hombres, y de 38 años, en el caso de las mujeres.

“Este reconocimiento no sólo es para la investigación llevada a cabo, sino también al proceso de formación que recibí en la UAM durante mis estudios de maestría y doctorado”, expresó Valdés Parada.