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Título de Acceso Abierto

Inestabilidades entre fluídos miscibles en medios porosos

Silvia Obernauer Marta Rosen

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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
En este trabajo se presenta un estudio experimental de desplazamientos de fluidos miscibles dentro de medios porosos y celdas de Hele-Shaw empleando fluidos Newtonianos y no-Newtonianos con técnicas de visualización. La primera parte está dedicada al estudio de la inestabilidad que aparece en la interfase entre dos soluciones de una única especie difusíva cuando la solución más concentrada se ubica sobre la menos concentrada (inestabilidad de Rayleigh-Taylor). Esta inestabilidad se estudia en forma preliminar para una interfase sin condiciones de flujo y se complementa el estudio en desplazamientos dentro de una celda de Hele-Shaw colocada en forma horizontal. Se inyecta colorante que empuja agua pura y se observan con el tiempo la aparición de estrías paralelas a la dirección del flujo detrás del frente de avance. Los resultados experimentales son interpretados en términos de una inestabilidad gravitatoria debido a gradientes verticales de concentración del colorante inyectado inducidos por el perfil de velocidades del flujo. Dicho perfil, en el espesor de la celda, crea un gradiente de concentración que puede ser modelado como una estructura de tres capas. Si bien los experimentos muestran que la longitud de onda caracteristica de la estructura es del orden del espesor de la celda, se encuentra además una dependencia con el aumento de contraste de densidades entre ambos fluidos en acuerdo con modelos teóricos. Se encuentra experimentalmente que la periodicidad media es independiente del caudal es decir que es independiente de la velocidad de la interfase. Se estudia también el tiempo de aparición de estas inestabilidades en función del caudal de inyección, de la concentración del colorante y de la inclinación de la celda. En la segunda parte de esta Tesis se presenta el estudio de desplazamientos de fluidos donde uno de los mismos es una solución polimérica (soluciones de Xanthano) con un comportamiento tipo reofluidizante. Los desplazamientos son siempre horizontales y la inestabilidad aparece cuando el fluido menos viscoso empuja al más viscoso (inestabilidad de Saffman-Taylor). En primer término se analizan experiencias en donde el agua coloreada empuja soluciones poliméricas dentro de un medio poroso rectangular cuasi bidimensional consistente en empaquetamientos de microesferas de vidrio. Se encuentra una rica variedad de estmcturas al variar el caudal, la concentración del polímero y el tamaño de microesferas. Para altas concentraciones de polímero las mismas son del tipo fractal. A partir de la medición de la dimensión fractal en bandas a lo largo de la estructura se logra evidenciar propiedades de multiscaling. De la observación del crecimiento de los dedos individuales que aparecen encontramos dos tipos de comportamientos dinámicos. En segundo término se estudian desplazamiento con la misma solución polimérica pero en celdas de Hele-Shaw con inyección radial. En este caso la viscosidad del segundo fluido, de comportamiento Newtoniano, se elige de un valor intermedio entre las viscosidades del polímero a altas y bajas velocidades de corte. Se observa en cada experiencia una transición de un desplazamiento estable a inestable cuando la velocidad media del frente se vuelve menor que un valor crítico. Se investiga la dependencia de la velocidad critica con la viscosidad del fluido Newtoniano y con el caudal. La velocidad crítica es comparada con la velocidad donde la viscosidad de ambos fluidos es la misma si se desplazaran en forma independiente.
Palabras clave – provistas por el repositorio digital

FINGERING VISCOSO; CELDA DE HELE-SHAW; DESPLAZAMIENTOS MISCIBLES; ESTRUCTURAS FRACTALES; FLUIDOS NO-NEWTONIANOS; VISCOUS FINGERING; HELE-SHAW CELL; MISCIBLE DISPLACEMENT; FRACTAL STRUCTURE; NON-NEWTONIAN FLUIDS

Disponibilidad
Institución detectada Año de publicación Navegá Descargá Solicitá
No requiere 1999 Biblioteca Digital (FCEN-UBA) (SNRD) acceso abierto

Información

Tipo de recurso:

tesis

Idiomas de la publicación

  • español castellano

País de edición

Argentina

Fecha de publicación

Información sobre licencias CC

https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar/