Aplicación de FEM en problemas de conducción de calor y flujo de fluidos en medios porosos - Gómez Ledesma, Luis Daniel (My University, 2026)
La explotación de yacimientos de petróleo pesado y extrapesado presenta importantes desafíos debido a la alta viscosidad de estos fluidos, lo que dificulta su movilidad en el medio poroso. Para mejorar su recuperación, se emplean métodos térmicos como la inyección de vapor, la combustión in-situ y el drene gravitacional asistido por vapor (SAGD). En este contexto, resulta fundamental comprender los fenómenos de transferencia de calor y flujo de fluidos en medios porosos. La presente tesis tiene como objetivo aplicar el método de elemento finito para resolver problemas de conducción de calor y flujo de fluidos en régimen estacionario y transitorio, en una y dos dimensiones. Para ello, se abordan las ecuaciones de difusividad térmica e hidráulica en medios porosos, así como los fundamentos del método de elemento finito. Finalmente, se presentan ejemplos de aplicación y validación de la metodología mediante la solución analítica.
La presente tesis aborda la problemática asociada a la explotación de yacimientos de petróleo pesado y extrapesado, enfocándose en las dificultades derivadas de la alta viscosidad de estos fluidos y en la necesidad de implementar métodos térmicos de recuperación mejorada para incrementar su movilidad en el medio poroso. Se presenta un panorama general de las principales técnicas térmicas utilizadas en la industria petrolera, con énfasis en el drene gravitacional asistido por vapor (SAGD). Asimismo, se desarrollan los fundamentos de la transferencia de calor y del flujo de fluidos en medios porosos, mediante el estudio de las ecuaciones de difusividad térmica e hidráulica. Posteriormente, se introduce el método de elemento finito como herramienta numérica para la solución de estos fenómenos en régimen estacionario y transitorio, tanto en una como en dos dimensiones. Finalmente, se implementa la metodología mediante ejemplos de aplicación orientados a problemas de conducción de calor y flujo de fluidos en medios porosos, validando los resultados obtenidos mediante comparación con soluciones analíticas.
Keywords: Método de elemento finito; Difusividad térmica; Difusividad en medios porosos; Simulación de yacimientos; Métodos de recuperación térmicos