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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7682| Título : | Diseño y Construcción de Celda de Desplazamiento para Favorecer el Aprendizaje en Ingeniería Petrolera |
| Autor : | GOMORA FIGUEROA, ANA PAULINA |
| Fecha de publicación : | 2020 |
| Resumen : | Hoy en día, de las catorce carreras de Facultad de Ingeniería la Carrera de Petrolera es la cuarta carrera más grande de la Facultad con 1,479 alumnos (agosto 2020). La Carrera de Ingeniería Petrolera cuenta con laboratorios en docencia; Fluidos de Perforación, Química de los Hidrocarburos, Ingeniería de Cementación y Estimulación de Pozos, así como en investigación; Laboratorios de Núcleos Fracturados y, de recién creación, el Laboratorio de Interacción Roca-Fluido y Fluido-Fluido (LIRFFF). Estos espacios resultan insuficientes para la enseñanza y el fomento de la vinculación investigación-docencia debido a dos cuestiones principales; 1) la falta de infraestructura y 2) el tamaño de la matrícula. De acuerdo con diferentes estudios sobre el reforzamiento de conceptos vistos en clase, el laboratorio y experimentos demostrativos han resultado muy útiles, ya que las demostraciones suelen estar orientadas a la clase teórica, pueden ser aplicados a grupos numerosos y no son costosos ni complicados. En la Carrera de Ingeniería Petrolera sería muy conveniente contar con sesiones demostrativas para favorecer el entendimiento de conceptos vistos en clase. Esta propuesta tiene como propósito llevar a cabo el diseño y la construcción de una celda de desplazamiento, en colaboración con profesores y alumnos, para favorecer y fortalecer el aprendizaje en diversas materias de la Carrera de Ingeniería Petrolera, como son: ·Principios de mecánica de yacimientos, ·Caracterización estática de yacimientos, ·Comportamiento de yacimientos, ·Recuperación secundaria y mejorada y ·Caracterización dinámica de yacimientos. La celda propuesta se diseñará y construirá con la participación de profesores de Ingeniería y alumnos de licenciatura. Para el desarrollo de la celda se hará uso de elementos disponibles en LIRFFF. Los profesores participantes apoyarán también en el diseño y desarrollo de pruebas su validación y la elaboración de material didáctico y demostrativo. |
| URI : | https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7682 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | GOMORA FIGUEROA, ANA PAULINA |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2020 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2020-2021 |
| metadata.dcterms.educationLevel: | nivel superior |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura |
| metadata.dc.description.objective: | Objetivo general: Diseñar y construir una celda de desplazamiento, en colaboración con profesores y alumnos, para favorecer y fortalecer el aprendizaje en diversas materias de la Carrera de Ingeniería Petrolera. Objetivos específicos: "Crear material didáctico de apoyo para los alumnos de la Carrera de Petrolera a través de metodologías experimentales de tipo demostrativas. Promover el aprendizaje y motivar interés por la investigación en los alumnos de Ingeniería Petrolera a partir del Fortalecimiento de la Infraestructura de Laboratorio." |
| metadata.dc.description.strategies: | La metodología consiste en cinco etapas principales: 1) Diseño 2) Construcción e Instrumentación 3) Pruebas, 4) Validación y 5) Elaboración de materiales didácticos. Alumnos de la Carrera de Ingeniería Petrolera participarán en todas estas etapas. 1)DISEÑO: Se presenta un esquema y la descripción del diseño de la celda de desplazamiento propuesta, ver documento adjunto. El sistema esta pensado para emplear muestras de 1.5” de diámetro por 3” de longitud (muestras tapón) de longitud, alcanzando condiciones máximas de 150 °C y 1,000 psi de presión efectiva de sobrecarga. Los principales componentes del sistema propuesto son: A) 1 bomba doble pistón tipo HPLC (5-0.1 mL/min max-min) @5,000 psi, B) 1 bomba de confinamiento tipo HPLC y C) 2 acumuladores de 1 L. 2)CONSTRUCCIÓN E INSTRUMENTACIÓN: Para llevar a cabo la construcción de la celda propuesta se utilizarán contenedores y porta-muestras del laboratorio LIRFFF, así como herramienta disponible. Adicionalmente, la instrumentación (manómetros, sensores de temperatura, entre otros) se llevará a cabo con las donaciones por parte de la compañía Emerson. El sistema experimental comprende 6 módulos: I. Módulo de Inyección: Consta de una bomba de desplazamiento positivo a doble pistón que trabaja a caudal y presión constante. Esta bomba tiene como objetivo la inyección de fluidos de trabajo a la muestra mediante acumuladores de pistón flotante. II. Módulo de Desplazamiento: Se colocará el porta-muestras (core-holder) con mantillas de calentamiento. En el porta-muestras ocurrirá el desplazamiento de el/los fluidos internos que se encuentren en la muestra previamente saturada. Se colocará un sistema de 2 acumuladores tipo pistón-flotante que contendrán los fluidos de trabajo, por ejemplo, salmuera y aceite. III. Módulo de Confinamiento o presión de sobrecarga: Este módulo consta de una bomba con control por computadora para confinar la muestra a la presión de sobrecarga requerida, dependiendo las condiciones empleadas para las pruebas. Se requiere una bomba la cual sea eficaz en su control y soporte cargas de trabajo de al menos una semana continua. IV. Módulo de Contrapresión y Colección de Fluidos: La contrapresión tiene como objetivo simular la presión de poro o presión de los fluidos dentro de un yacimiento petrolero. Este módulo requiere de una bomba con control por computadora que trabaje a presión y flujo constante. Se requiere de un kit de conexiones y transductores para monitorear la presión requerida. Asimismo, en este módulo se incluye el efluente en el cual se colectarán los fluidos de salida en un recipiente graduado y una balanza. Además, se medirá el gasto o caudal del gas producido mediante flujómetros. Cabe destacar que esta propuesta no incluirá el módulo de contrapresión debido al costo que este representa. V. Módulo de Transductores o Instrumentación digital: Las principales variables físicas a medir dentro de un experimento de desplazamiento son la presión, la temperatura y el flujo de inyección de fluido. El módulo de transductores propuesto será para medir presión de entrada, de salida y temperatura en el interior del horno, mediante transductores de línea, diferenciales y termopares y/o resistencias sensibles a la temperatura. VI. Módulo de Adquisición de Datos: Las variables físicas de los 5 módulos anteriores serán monitoreadas y guardadas en un archivo electrónico mediante un sistema de adquisición de datos, el cual consta por lo menos de 16 canales. Además, se visualizarán gráficamente las variables monitoreadas y registrarán los datos en un archivo electrónico. 3) PRUEBAS: Se harán pruebas para determinar la permeabilidad absoluta y la permeabilidad relativa de un sistema líquido-líquido por el método de Johnson-Bossler-Naumann. 4) VALIDACIÓN: La validación de las pruebas se llevará a cabo a través de simulación con software diverso y modelos matemáticos disponibles. 5) PREPARACIÓN DE MATERIAL DIDÁCTICO: Se desarrollarán pruebas para generar manuales y protocolos sobre el uso de la celda. Asimismo, se elaborarán protocolos de diferentes pruebas demostrativas de laboratorio para ser empleadas en algunas materias del Plan de estudios 2016 de la Carrera de Ingeniería Petrolera, las materias mencionadas estarán relacionadas con la enseñanza de conceptos de petrofísica como son: •Principios de mecánica de yacimientos, •Caracterización estática de yacimientos, •Comportamiento de yacimientos, •Recuperación secundaria y mejorada y • Caracterización dinámica de yacimientos. El material generado formaría parte del repositorio de la Red Universitaria de Aprendizaje (RUA). Y en caso de obtener datos suficientes, se prepararía un manuscrito para una publicación de investigación educativa (artículo). |
| metadata.dc.description.goals: | Realizar la ingeniería conceptual, de diseño y detalle para una celda de desplazamiento. Construir una celda de desplazamiento que opere a condiciones análogas/similares a las de yacimientos petroleros. Probar la celda construida en el laboratorio y llevar a cabo la validación de ésta a partir de simulaciones y correlaciones matemáticas según sea el caso. Generar prácticas educativas y/o demostrativas, así como material didáctico para el uso de la celda de desplazamiento y validación del material generado. |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | En el proyecto se propuso llevar a cabo el diseño y la construcción de una celda de desplazamiento, para favorecer y fortalecer el aprendizaje en diversas materias de la Carrera de Ingeniería Petrolera, debido a que la Carrera de Ingeniería Petrolera no cuenta con laboratorios de docencia e investigación suficientes para atender a su matrícula (casi 1,500 alumnos). Durante el 2020, la pandemia por coronavirus COVID-19 reveló la vulnerabilidad de la educación en todos sus niveles, pero también promovió la creatividad y el aprovechamiento de diferentes recursos. La UNAM ha puesto a disposición de los docentes diferentes recomendaciones, plataformas, cursos y herramientas para mantener la comunicación con los alumnos y cumplir con los objetivos de los planes de estudio. Sin embargo, para las clases prácticas que requieren de laboratorios o instalaciones donde se utilizan equipos e insumos especializados, dichas herramientas pueden ser insuficientes, en especial para materias de Ciencias de la Ingeniería o Ingeniería Aplicada. Los motivos antes expuestos reafirman la relevancia y pertinencia de contar con material didáctico y demostrativo de tipo experimental para apoyar a alumnos y docentes de la Carrera de Ingeniería Petrolera. Lamentablemente, durante la pandemia sufrimos retrasos importantes en la construcción y la puesta en marcha de la celda de desplazamiento, en gran medida por las restricciones de acceso a las instalaciones y, por otro lado, debido a que el proceso de adquisición de los materiales tomó más tiempo de lo normal. Inclusive algunos proveedores solicitaban pago de contado por los productos, lo que dificultó la compra. A pesar de las problemáticas, hemos tenido avances sobre el proyecto; identificamos temas en las materias de Comportamiento de Yacimientos y Recuperación Mejorada que pueden beneficiarse de prácticas demostrativas con la celda para su enseñanza. Realizamos un manual de prácticas preliminar donde incluimos antecedentes, cuestionarios previos y pruebas propuestas con la celda de desplazamiento. En cuanto a la construcción de la celda, se cuenta ya con el diseño conceptual, la ingeniería de diseño y detalle para la celda. Se adquirió la bomba Blue Shadow 40P y estamos en espera de recibir una bomba hidráulica manual y manómetros digitales, los cuales serán adquiridos de un proyecto CONACyT, del cual soy responsable. Actualmente, estamos trabajando de manera escalonada, y sólo dos días a la semana, en el laboratorio para construir la celda. Si la situación sanitaria se mantiene o mejora consideramos que la celda podría ponerse en marcha este semestre y comenzaríamos con la validación de las prácticas propuestas. Reiteramos la gran relevancia de este tipo de proyectos y a pesar de no completar todas las metas comprometidas continuaremos trabajando para poner la celda en marcha, validar las prácticas propuestas y dar difusión al material generado entre docentes y alumnos. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | Se realizó la ingeniería conceptual, de diseño y de detalle para la celda de desplazamiento. Se comenzó con la construcción de la celda de desplazamiento que operará a condiciones análogos/similares a las de algunos yacimientos petroleros. Se generaron algunas prácticas educativas/demostrativas y material didáctico (manual) para el uso de la celda de desplazamiento. |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Ingeniería |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Ingenierías |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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