Base termodinámica de la presión capilar en medios porosos

Las características importantes del flujo multifásico en medios porosos que lo distinguen del flujo de fase única son la presencia de interfaces entre las fases fluidas y de líneas comunes donde tres fases entran en contacto. A pesar de este hecho, las descripciones matemáticas de estos flujos han carecido de rigor, consistiendo principalmente en extensiones heurísticas de la ley de Darcy que incluyen una relación histerética entre la presión capilar y la saturación y un coeficiente de permeabilidad relativa. Como resultado, el concepto estándar de presión capilar parece tener propiedades físicamente irreales. El presente artículo emplea ecuaciones de balance de masa y momento microscópicas para fases e interfaces para desarrollar una comprensión de la presión capilar a la microscale. A continuación, se describen las teorías y enfoques estándar que definen la presión capilar a la macroscale y se discuten sus deficiencias. Finalmente, se presenta un enfoque por el cual se muestra que la presión capilar es una propiedad intrínseca del sistema en estudio. En particular, se muestra que la presencia de interfaces y su distribución dentro de un sistema multifásico son esenciales para describir el estado del sistema. Un enfoque termodinámico para la definición de presión capilar proporciona una alternativa teóricamente sólida a la definición de presión capilar como una simple función histerética de la saturación.