Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias
Volumen 3, Número 1, 2026, enero-marzo
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE SAPONINAS DE AGAVE MAPISAGA EN
FLUIDOS DE PERFORACIÓN: COMPARACIÓN CON CARBOXIMETILCELULOSA
(CMC) EN EL CONTROL DE FILTRADO
EXPERIMENTAL EVALUATION OF SAPONINS FROM AGAVE MAPISAGA IN
DRILLING FLUIDS: COMPARISON WITH CARBOXYMETHYLCELLULOSE (CMC) IN
FILTRATION CONTROL
Isabel O. Albino-Gutierrez
Nicómedes Saavedra-Arancibia
Héctor F. Durán-Calvetty
Mirna Villegas
Irma C. Ajhuacho-Lopez
Bolivia
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2002 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
Evaluación experimental de saponinas de Agave mapisaga en fluidos de
perforación: comparación con carboximetilcelulosa (CMC) en el control de
filtrado
Experimental evaluation of saponins from Agave mapisaga in drilling fluids:
comparison with carboxymethylcellulose (CMC) in filtration control
Isabel O. Albino-Gutierrez
isabelolgaalbinogutierrez@gmail.com
https://orcid.org/0009-0002-3891-7095
Facultad de Ciencias y Tecnología,
Universidad San Francisco Xavier (USFX),
Sucre, Bolivia
Nicómedes Saavedra-Arancibia
saavedra.nicomedes@usfx.bo
https://orcid.org/0009-0003-9354-1606
Facultad de Ciencias y Tecnología,
Universidad San Francisco Xavier (USFX),
Sucre, Bolivia
Héctor F. Durán-Calvetty
duran.hector@usfx.bo
https://orcid.org/0009-0001-9257-9720
Facultad de Ciencias y Tecnología,
Universidad San Francisco Xavier (USFX),
Sucre, Bolivia
Mirna Villegas
villegas.mirna@usfx.bo
https://orcid.org/0009-0000-1039-4259
Facultad de Ciencias y Tecnología,
Universidad San Francisco Xavier (USFX),
Sucre, Bolivia
Irma C. Ajhuacho-Lopez
ajhuacho.irma@usfx.bo
https://orcid.org/0009-0001-2930-9816
Facultad de Ciencias y Tecnología,
Universidad San Francisco Xavier (USFX),
Sucre, Bolivia
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2003 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
RESUMEN
El presente estudio evalúa experimentalmente el desempeño de saponinas extraídas de Agave
mapisaga como biosurfactante natural, evaluadas como aditivo controlador de filtrado y
modificador reológico en lodos de perforación base agua, mediante comparación directa con
carboximetilcelulosa (CMC). La metodología incluyó extracción y purificación del material,
formulación de lodos con concentraciones equivalentes (0,25 lb/bbl) y evaluación conforme a
API RP 13B-1. En condiciones estándar, las saponinas incrementaron el punto cedente en 18%
(65 vs. 55 lb/100 ft²), indicando mayor capacidad de suspensión, y mostraron un filtrado API
ligeramente mayor que CMC (3,4 vs. 3,1 mL; +9,7%). Bajo evaluación térmica a 350°F, el
filtrado con saponinas aumentó 24% (3,4→4,2 mL), mientras que con CMC aumentó 61%
(3,1→5.0 mL). Se concluye que las saponinas son técnicamente competitivas y más estables
térmicamente para escenarios donde el control de filtrado y la suspensión de sólidos son
críticos.
Palabras clave: biosurfactante; saponinas; agave mapisaga; lodos de perforación; filtrado API;
reología; CMC; estabilidad térmica
ABSTRACT
This study experimentally evaluates the performance of saponins extracted from Agave
mapisaga as a natural biosurfactant, assessed as a fluid-loss control and rheology-modifying
additive in water-based drilling fluids, through direct comparison with carboxymethylcellulose
(CMC). The methodology included extraction and purification of the material, formulation of
drilling fluids at equivalent concentrations (0,25 lb/bbl), and evaluation according to API RP 13B-
1 procedures. Under standard conditions, saponins increased yield point by 18% (65 vs. 55
lb/100 ft²), indicating improved solids suspension capacity, and exhibited slightly higher API fluid
loss than CMC (3,4 vs. 3,1 mL; +9,7%). Under thermal evaluation at 350°F, fluid loss with
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2004 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
saponins increased by 24% (3,4→4,2 mL), whereas CMC increased by 61% (3,1→5,0 mL). The
results indicate that saponins are technically competitive and show greater thermal stability
where fluid-loss control and solids suspension are critical.
Keywords: biosurfactant; saponins; agave mapisaga; drilling fluids; API fluid loss; rheology;
CMC; thermal stability
Recibido: 24 febrero 2026 | Aceptado: 11 marzo 2026 | Publicado: 12 marzo 2026
INTRODUCCION
Los fluidos de perforación base agua (Water-Based Muds, WBM) cumplen funciones
críticas en la construcción del pozo, incluyendo el transporte de recortes, el control de
presiones, la estabilización de la pared del pozo y la reducción de problemas operacionales
asociados a inestabilidad y daño a la formación (Bourgoyne et al., 1991; Caenn et al., 2011). En
estos sistemas, la reología gobierna el comportamiento hidráulico y la capacidad de acarreo en
circulación y en reposo, mientras que el control de filtrado determina la invasión de fase líquida
hacia la formación y la formación de un revoque (filter cake) delgado, de baja permeabilidad y
con suficiente integridad mecánica (American Petroleum Institute [API],2019; Caenn et al.,
2011). Un desempeño inadecuado en filtrado y revoque puede aumentar el riesgo de daño a la
formación, problemas de pegadura diferencial y complicaciones que incrementan tiempos no
productivos.
Dentro de los aditivos más utilizados para WBM, la carboximetilcelulosa (CMC) destaca
por su capacidad de reducir el filtrado API y contribuir a la construcción del revoque mediante
mecanismos principalmente asociados al aumento de viscosidad de la fase continua y a la
modificación de la estructura del sistema sólido–líquido, con efectos directos sobre la
permeabilidad del revoque (Caenn et al., 2011). Sin embargo, se reconoce que diversos
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2005 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
aditivos poliméricos en WBM pueden presentar pérdida de desempeño al incrementarse la
temperatura, debido a cambios estructurales y/o degradación térmica que se reflejan en
aumentos de filtrado, deterioro del revoque y variaciones indeseadas en PV/YP y parámetros
de flujo (Xu et al., 2022). En consecuencia, la estabilidad térmica del aditivo se vuelve
determinante para sostener el desempeño del lodo cuando el sistema está sometido a estrés
térmico.
En paralelo, existe un interés creciente por aditivos alternativos de origen natural
(biopolímeros y biosurfactantes) orientados a mejorar la compatibilidad ambiental y, en algunos
casos, aportar desempeño técnico competitivo en operaciones petroleras (Nikolova & Gutierrez,
2021; Sharma et al., 2023). Los biosurfactantes han sido ampliamente estudiados en
aplicaciones energéticas debido a su biodegradabilidad, baja toxicidad y eficiencia interfacial
(Banat et al., 2021). En este grupo, las saponinas vegetales han sido ampliamente descritas
como compuestos anfifílicos (biosurfactantes) con actividad superficial, capaces de modificar
interacciones interfaciales y comportamientos coloidales en medios acuosos (Güçlü-Üstündağ
& Mazza, 2007; Rai et al., 2021). Si bien su aplicación es extensa en industrias alimentaria,
farmacéutica y ambiental, su evaluación específica en fluidos de perforación aún es limitada,
por lo que se requiere evidencia experimental que clarifique su contribución funcional sobre
reología, filtrado y revoque en sistemas bentoníticos (Mulligan, 2009; Rai et al., 2021).
En el caso del género Agave, se ha reportado la presencia de saponinas con
propiedades bioactivas y potencial para aplicaciones industriales; no obstante, su desempeño
aplicado en formulaciones de lodos requiere validación bajo protocolos estandarizados (Güçlü-
Üstündağ & Mazza, 2007). La estructura anfifílica de las saponinas explica su actividad como
biosurfactantes y su capacidad para generar respuestas interfaciales y asociaciones en
solución, lo cual puede influir indirectamente en el comportamiento del sistema coloidal del lodo
(Tucker et al., 2020; Yang et al., 2013). En este marco, resulta técnicamente razonable evaluar
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2006 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
saponinas no solo por su naturaleza biosurfactante, sino por su desempeño funcional dentro
del lodo, particularmente en control de filtrado y modificación reológica bajo condiciones
comparables al aditivo polimérico de referencia. El control de filtrado en lodos base agua suele
apoyarse en polímeros sintéticos o modificados y su selección se condiciona por estabilidad
térmica y salinidad, por lo que la búsqueda de alternativas funcionales y ambientalmente
favorables es un tema activo de investigación (Balaga & Kulkarni, 2022; Li et al., 2024). El
interés en alternativas poliméricas con mejor perfil ambiental para lodos base agua se ha
intensificado, buscando mantener desempeño técnico (p. ej., estabilidad y control de
propiedades) con menor impacto ambiental (Abbas et al., 2021).
En el contexto boliviano, Agave mapisaga representa un recurso vegetal de acceso
local, con potencial de aprovechamiento y extracción en condiciones de laboratorio. Sin
embargo, antes de proponerlo como alternativa técnica, es necesario establecer evidencia
experimental sobre su comportamiento en WBM bentoníticos: impacto sobre PV, YP, fuerzas de
gel, parámetros de adelgazamiento por cizalla y pérdida de filtrado, así como su respuesta
frente a exposición térmica controlada (American Petroleum Institute [API],2019; Caenn et al.,
2011). Con este propósito, el presente estudio evalúa experimentalmente saponinas extraídas
de Agave mapisaga como biosurfactante natural, examinadas funcionalmente como aditivo
controlador de filtrado y modificador reológico, en comparación directa con CMC a
concentración equivalente (0,25 lb/bbl), siguiendo API RP 13B-1 (American Petroleum Institute
[API],2019). Adicionalmente, se aplica un tamizaje térmico a 200 °F y 350 °F como niveles
comparativos internos del estudio para identificar tendencias de estabilidad y límites de
desempeño bajo exposición térmica controlada, sin sustituir pruebas HPHT. Este enfoque
aporta evidencia inicial para sustentar el potencial del aditivo natural y orientar investigaciones
posteriores bajo condiciones operacionales más exigentes. El desarrollo de formulaciones de
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2007 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
perforación ambientalmente responsables constituye una línea prioritaria dentro de la ingeniería
moderna de fluidos (Gbadamosi et al., 2021).
METODOLOGIA
La investigación se desarrolló bajo un diseño experimental comparativo a escala de
laboratorio, orientado a evaluar el desempeño de saponinas extraídas de Agave mapisaga
como aditivo natural-evaluadas funcionalmente en control de filtrado y modificación reológica
en lodos base agua, en comparación con carboximetilcelulosa (CMC) como aditivo de
referencia. La formulación de los sistemas y la medición de propiedades se ejecutaron
conforme a los procedimientos de la norma API RP 13B-1 (5th ed., 2019) para lodos base agua
(American Petroleum Institute [API],2019).
Para la obtención del aditivo natural, se empleó material vegetal de Agave mapisaga
acondicionado mediante limpieza, secado y reducción de tamaño (Ver Figura 1). La extracción
de saponinas se realizó por maceración etanólica, seguida de concentración del extracto y
purificación por precipitación con acetona para recuperar la fracción sólida rica en saponinas.
La confirmación cualitativa de presencia y actividad se efectuó mediante pruebas de espuma
persistente, prueba de Hemolisis y ensayo colorimétrico de Liebermann–Burchard (Ver Figura
2), consistentes con el comportamiento reportado para saponinas vegetales (Güçlü-Üstündağ &
Mazza, 2007; Rai et al., 2021).
Figura 1
Proceso de obtención del extracto de saponinas a partir de Agave mediante deshidratación,
molienda, maceración y concentración.
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2008 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
Figura 2
Ensayos cualitativos de identificación de saponinas: prueba de espuma, hemólisis y reacción
de Liebermann–Burchard.
Se preparó un lodo base con bentonita comercial (30 lb/bbl) y agua, alcanzando una
densidad de 8,75 lb/gal en todas las formulaciones, verificada con balanza de lodos. Todas las
muestras se acondicionaron con NaOH para mantener pH alcalino (>9,5). Se formularon cinco
sistemas experimentales: lodo base (bentonita + agua); lodo base alcalinizado (bentonita +
agua + NaOH); lodo con CMC (bentonita + agua + NaOH + CMC a 0,25 lb/bbl); lodo con
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2009 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
saponinas (bentonita + agua + NaOH + extracto de saponinas a 0,25 lb/bbl); y lodo combinado
(bentonita + agua + NaOH + CMC a 0,125 lb/bbl + extracto de saponinas a 0,125 lb/bbl),
manteniendo la concentración total de aditivo en 0,25 lb/bbl. La concentración de 0,25 lb/bbl se
expresa en unidades de laboratorio considerando que 1 barril equivalente (bbl) corresponde a
350 mL, por lo que dicha concentración equivale a 0,25 g por 350 mL de lodo (0,71 g/L).
Para evaluar la estabilidad térmica mediante un enfoque de tamizaje (screening), las
cinco formulaciones (lodo base, base+NaOH, base+NaOH+CMC, base+NaOH+saponinas y
combinado) se sometieron a acondicionamiento térmico a 200°F y 350°F. Para 200°F, las
muestras se calentaron en baño María hasta alcanzar la temperatura objetivo; para 350°F, se
utilizó un horno mufla. La evaluación térmica permite identificar procesos de degradación
polimérica que impactan directamente la capacidad de control de filtrado y estabilidad reológica
(Noor et al., 2024). En ambos casos, las muestras se colocaron en recipientes tapados (no
herméticos) para minimizar pérdidas por evaporación y mantener la composición lo más
constante posible. Una vez alcanzada la temperatura objetivo, se mantuvo una condición
isoterma durante 30 min y, a continuación, se evaluaron inmediatamente las propiedades
reológicas y la pérdida de filtrado, registrando el efecto inmediato de la temperatura sobre el
desempeño del sistema. El tamizaje térmico en el rango 250–350°F se usa frecuentemente
como evaluación preliminar del comportamiento térmico de sistemas poliméricos antes de
pruebas HPHT, para identificar tendencias de estabilidad y degradación (Misbah et al., 2023).
Este procedimiento se empleó como evaluación comparativa de estabilidad térmica en
laboratorio y no sustituye ensayos HPHT, pero permite identificar tendencias de degradación o
pérdida de funcionalidad bajo exposición térmica controlada (American Petroleum Institute
[API],2019).
Las propiedades físicas y reológicas se midieron en condición estándar y tras la
evaluación térmica. La densidad se determinó con balanza de lodos, y la viscosidad Marsh se
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2010 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
evaluó como indicador operacional de flujo a baja tasa de corte. La reología se determinó con
viscosímetro rotacional tipo Fann, registrando lecturas a 600 y 300 rpm para calcular viscosidad
plástica (PV) y punto cedente (YP) mediante el modelo de Bingham, así como fuerzas de gel a
10 segundos y 10 minutos, conforme API RP 13B-1 (American Petroleum Institute [API],2019).
Complementariamente, se estimaron los parámetros del modelo Ley de Potencia (índice de
comportamiento de flujo *n* e índice de consistencia K) para caracterizar el grado de
pseudoplasticidad y el comportamiento de adelgazamiento por cizalla del sistema (Caenn,
Darley & Gray, 2011).
Figura 3
Determinación de propiedades reológicas mediante viscosímetro rotacional Fann 35.
El control de filtrado se evaluó mediante el ensayo API (LPLT) con prensa filtro a presión
estándar de 100 psi durante 30 minutos, registrando el volumen de filtrado (mL) y observando
cualitativamente las características del revoque (continuidad, compactación y cohesión), como
se puede observar en la Figura 3, dado que la calidad del revoque se asocia directamente a la
pérdida de filtrado y a la interacción del fluido con la formación (American Petroleum Institute
[API],2019; Caenn et al., 2011). Adicionalmente, se efectuaron pruebas químicas de control
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2011 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
incluyendo pH, alcalinidad (Pf/Pm) y capacidad de intercambio catiónico (MBT), como
indicadores del acondicionamiento del sistema y de la interacción con las arcillas, siguiendo las
prácticas descritas en la norma API (American Petroleum Institute [API],2019).
Figura 4
Evaluación del desempeño en control de filtrado y formación de revoque en sistemas de lodo
base agua con y sin aditivo saponínico.
Finalmente, los resultados se analizaron de manera descriptiva y comparativa entre
formulaciones, reportando valores medidos y variaciones porcentuales entre condición estándar
y condición térmica. Considerando el alcance exploratorio del estudio, no se aplicaron pruebas
estadísticas inferenciales; la interpretación se basó en tendencias consistentes de desempeño
en filtrado, reología y estabilidad térmica bajo un mismo protocolo (American Petroleum
Institute [API],2019).
RESULTADOS
Los resultados obtenidos en condición estándar y tras el tamizaje térmico a 200°F y
350°F evidencian diferencias entre formulaciones en términos de comportamiento reológico,
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2012 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
control de filtrado y evolución química del sistema. En condición estándar, la densidad se
mantuvo constante en 8,75 lb/gal para todas las formulaciones, lo que indica que la
incorporación de NaOH, CMC, saponinas y la combinación CMC+saponinas no modificó de
forma apreciable este parámetro a temperatura ambiente. Tras el acondicionamiento térmico se
observó un incremento de densidad más marcado a 350°F, consistente con una reducción de
fase líquida durante el calentamiento y el consecuente aumento relativo de la fracción sólida,
aun cuando se emplearon recipientes tapados para minimizar pérdidas. La comparación global
de los parámetros de flujo y reología (PV, YP, geles y parámetros n–K) bajo condición estándar
y tras 200°F y 350°F se presenta en la Tabla 1.
Tabla 1
Propiedades reológicas y de flujo
Tabla 1.
Muestra
Densidad
(ppg)
VP (cP)
PC (lb/100 ft3)
VA (cP)
Gel
Gel
Índice (n)
Consistencia (K)
(Rango
recomendado) 15 –
50 cP)
(Rango
recomendado) 20 –
70 lb/100 ft3)
(Rango
recomendado) 15 –
40 cP)
10
s
10
min
(Rango
recomendado 0,4
a 0,6)
(Rango
recomendado 200 -
600 Dinas*sⁿ/cm²)
Lodo base sin
aditivos
8,75
15
31
30,5
13
11
0,41
360
Lodo + NaOH
8,76
26
65
58,5
32
29
0,36
770
Lodo + CMC a
T amb.
8,8
50
55
77,5
25
22
0,56
360
Lodo + CMC a
200 ºF
8,9
40
55
67,5
22
19
0,51
390
Lodo + CMC a
350 ºF
9
35
50
60
18
16
0,5
340
Lodo +
Saponina a T
amb.
8,75
30
65
62,5
20
18
0,4
610
Lodo +
Saponina a
200 ºF
8,8
27
61
57,5
18
16
0,39
580
Lodo +
Saponina a
350 ºF
8,95
25
55
52,5
15
13
0,49
520
Lodo
Combinado a T
amb.
8,75
40
60
70
22
20
0,44
420
Lodo
Combinado a
200 ºF
8,75
33
59
62,5
20
18
0,44
460
Lodo
Combinado a
350 ºF
8,85
30
55
57,5
17
15
0,44
400
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2013 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
En condición estándar, el sistema con CMC presentó la mayor viscosidad plástica (PV =
50 cP), mientras que la formulación con saponinas mostró una PV menor (30 cP). El punto
cedente fue superior en el sistema con saponinas (65 lb/100 ft²) en comparación con CMC (55
lb/100 ft²), y la formulación combinada mostró un comportamiento intermedio. El análisis
mediante Ley de Potencia confirmó un comportamiento pseudoplástico en todas las
formulaciones (n < 1). En particular, el sistema con saponinas presentó un índice n menor
(0,40) frente al CMC (0,56) y un índice K mayor (610 vs. 360) en condición estándar. Luego del
tamizaje térmico, el sistema con saponinas conservó valores cercanos de n = 0,39 y presentó
una disminución moderada de K (610 a 520) a 350°F, mientras que el sistema con CMC mostró
variaciones más pronunciadas en los parámetros reológicos. La viscosidad Marsh se registró
únicamente para el lodo base (84 s) y el lodo base alcalinizado con NaOH (108 s); en las
formulaciones con CMC, saponinas y combinado no fue posible obtener descarga medible en
las condiciones del ensayo, por lo que se reporta como no registrable (NR) en la Tabla 1.
El desempeño de control de filtrado y las observaciones de revoque se resumen en la
Tabla 2. En condición estándar, el sistema con CMC presentó un filtrado de 3,1 mL, mientras
que el sistema con saponinas registró 3,4 mL. Tras el acondicionamiento térmico, el filtrado
aumentó con mayor intensidad en el sistema con CMC, alcanzando 5,0 mL a 350°F, mientras
que el sistema con saponinas mostró un incremento menor (3,4 a 4,2 mL). La formulación
combinada mantuvo un filtrado de 4,0 mL en el rango evaluado, evidenciando un
comportamiento más estable frente al estrés térmico de tamizaje. En paralelo, las
observaciones cualitativas del revoque indicaron pérdida de cohesión e incremento de
fragilidad a 350°F respecto a condición estándar, con mejor consistencia relativa en el sistema
combinado.
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2014 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
Tabla 2
Control de filtrado y calidad del revoque
Muestra
Temp. (ºF)
Vol. Filtrado (ml)
(Rango < 6,0
(máx.) / < 4,0
(óptimo)
Espesor (mm)
(1mm a 2 mm
optimo)
Características del revoque
Lodo base
Estándar
7,0
1,5
Lustroso, uniforme, sin
grumos, plástico
Lodo + NaOH
Estándar
4,0
2
Lustroso, uniforme, plástico
Lodo + NaOH + CMC
Estándar
3,1
2
Lustroso, gelatinoso, uniforme
Lodo + NaOH + CMC
200 ºF
4,4
2
Lustroso, gelatinoso,
heterogéneo
Lodo + NaOH + CMC
350 ºF
5
2,5
Lustroso, grueso, poroso,
heterogéneo
Lodo + NaOH + Saponina
Estándar
3,4
1,5
Lustroso, Plastico, uniforme
Lodo + NaOH + Saponina
200 ºF
3,8
2,2
Lustroso, heterogéneo semi
poroso
Lodo + NaOH + Saponina
350 ºF
4,2
2,2
Poroso, quebradizo,
heterogéneo
Lodo Combinado CMC +
Saponina
Estándar
3,5
2
Lustroso, gelatinoso, uniforme,
plastico
Lodo Combinado CMC +
Saponina
200 ºF
4,0
2
Lustroso, heterogéneo,
plastico
Lodo Combinado CMC +
Saponina
350 ºF
4,0
2,3
Poroso, heterogéneo
Los parámetros fisicoquímicos y la capacidad de azul de metileno (MBT) se resumen en
la Tabla 3. En condición estándar, el pH se mantuvo alcalino en las formulaciones con aditivos
(10,91-11,70), mientras que el lodo base presentó un valor menor (pH = 9,30). Tras el tamizaje
térmico, el pH disminuyó en todos los sistemas evaluados, con un descenso de 11,13 a 10,80
en el lodo con CMC y de 11,20 a 10,50 en el lodo con saponina, mientras que el sistema
combinado mostró el pH más alto en condición estándar (11,70) y una reducción moderada
hasta 10,90 a 350°F. En cuanto a alcalinidad, los valores de Pm y Pf se mantuvieron en rangos
similares con variaciones puntuales por formulación y temperatura; el sistema combinado
presentó el mayor Pm a 350°F (9,80 mL). Los valores de MBT mostraron diferencias entre
formulaciones: en condición estándar, el sistema con CMC registró 4,50 mL y el sistema con
saponina 3,50 mL, mientras que el combinado presentó 3,00 mL; tras el tamizaje térmico, el
MBT tendió a incrementarse en los sistemas con saponina y combinado, alcanzando 4,00 mL y
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2015 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
4,50 mL a 350°F, respectivamente (Tabla 3). Este incremento en la capacidad de azul de
metileno sugiere una mayor dispersión o hidratación de arcillas tras la exposición térmica,
particularmente en presencia de saponinas.
Tabla 3
Propiedades Fisicoquímicas del lodo medidas en laboratorio
Muestra
Temp (ºF)
pH
Pm (ml)
Pf (ml)
MBT (ml)
Lodo base
Estándar
9,3
8,7
3,4
3,5
Lodo + NaOH
Estándar
10,91
8,9
4,1
4
Lodo + CMC
Estándar
11,13
9,2
4,6
4,5
Lodo + CMC
200 ºF
11
9
4
4
Lodo + CMC
350 ºF
10,8
9,1
4,3
4
Lodo + Saponina
Estándar
11,2
8,7
4
3,5
Lodo + Saponina
200 ºF
10,9
9,2
4
3,5
Lodo + Saponina
350 ºF
10,5
8,7
4,2
4
Lodo Combinado
Estándar
11,7
9
4,2
3
Lodo Combinado
200 ºF
11,1
9,2
4,1
4
Lodo Combinado
350 ºF
10,9
9,8
3,9
4,5
DISCUSION
El comportamiento reológico obtenido evidencia diferencias funcionales entre el aditivo
de referencia (CMC) y las saponinas de Agave mapisaga. En lodos base agua, la viscosidad
plástica (PV) se asocia principalmente a la fricción mecánica y a la viscosidad de la fase
continua, mientras que el punto cedente (YP) refleja la contribución de interacciones
electroquímicas que sostienen sólidos en suspensión (Caenn, Darley, & Gray, 2011; American
Petroleum Institute [API],2019). Los surfactantes pueden modificar las interacciones arcilla-
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2016 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
fluido, afectando la estructura coloidal y el comportamiento del punto cedente (Ahmed &
Elkatatny, 2022). Resultados previos muestran que variaciones en concentración y tipo de
viscosificante modifican simultáneamente PV/YP y propiedades de filtración, por cambios en
microestructura y en la formación del revoque, especialmente en sistemas con CMC/xantano y
suspensiones con distinta distribución de sólidos (Ajieh, 2023; Soares et al., 2020).
Bajo esta lectura, el sistema con saponinas mostró un perfil técnicamente favorable al
combinar una PV menor con un YP mayor respecto al CMC, lo que sugiere una estructura más
efectiva a bajo esfuerzo sin penalizar el flujo bajo cizalla alta, condición relevante para el
transporte de recortes y la eficiencia hidráulica.
La caracterización mediante Ley de Potencia confirmó el carácter pseudoplástico de las
formulaciones (n < 1). El menor índice n en el sistema con saponinas indica mayor
adelgazamiento por cizalla frente a CMC, coherente con un fluido que reduce su viscosidad
aparente a altas tasas de corte. En términos operativos, este comportamiento suele
considerarse deseable porque permite mantener capacidad de suspensión en reposo y reducir
resistencia al bombeo durante circulación, sin necesidad de incrementar excesivamente la
viscosidad plástica (Caenn et al., 2011; American Petroleum Institute [API],2019). En este
estudio, la conservación relativa de n y K tras el tamizaje térmico sugiere que la formulación
con saponinas retuvo mejor su patrón reológico bajo exposición térmica en comparación con el
sistema con CMC.
En control de filtrado, el CMC presentó el menor filtrado en condición estándar,
consistente con su uso extendido como controlador de filtrado en lodos base agua. Sin
embargo, bajo el tamizaje a 350°F, el incremento del filtrado en el sistema con CMC fue más
pronunciado, mientras que el sistema con saponinas mostró una variación menor. En literatura,
el desempeño de control de filtrado en WBM bajo exposición térmica se atribuye a la integridad
del polímero y a su capacidad de formar revoques de baja permeabilidad (Zhang et al., 2023),
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2017 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
por lo que se han propuesto polímeros modificados y agentes de sellado resistentes a
temperatura para mitigar degradación y pérdida de eficiencia (Aghdam et al., 2020; Zhu &
Zheng, 2021; Zhu et al., 2024). Además de polímeros, se ha investigado el uso de aditivos
avanzados (p. ej., basados en nanomateriales) para modificar reología y reducir filtrado,
destacando la necesidad de comparar alternativas por desempeño y sostenibilidad (Rafieefar et
al., 2021). Este resultado es relevante porque el aumento de filtrado con temperatura suele
asociarse a pérdida de desempeño del aditivo y deterioro de la calidad del revoque (Caenn et
al., 2011; American Petroleum Institute [API],2019). Aunque el procedimiento aplicado no
constituye un ensayo HPHT, sí permite comparar tendencias de estabilidad relativa bajo un
protocolo controlado. La formulación combinada mostró un comportamiento más estable en el
rango térmico, lo cual sugiere un posible efecto complementario entre ambos aditivos en la
respuesta térmica del sistema. La microestructura y compactación del revoque influyen
directamente en la tasa de filtración, especialmente bajo variaciones térmicas (Li et al., 2022).
Los parámetros fisicoquímicos aportan contexto para interpretar la estabilidad del
sistema. Todas las formulaciones se mantuvieron en rango alcalino, condición necesaria para el
desempeño de WBM y la estabilidad de arcillas. El descenso de pH con temperatura fue
consistente en los sistemas evaluados, mientras que la variación de MBT entre formulaciones
evidencia diferencias en la demanda de azul de metileno bajo el método aplicado. No obstante,
debido a la ausencia de mediciones directas de tensión interfacial, potencial zeta o distribución
granulométrica, la atribución de mecanismos fisicoquímicos debe considerarse preliminar y se
limita a inferencias basadas en tendencias observadas (American Petroleum Institute
[API],2019; Caenn et al., 2011).
Desde una perspectiva ambiental, las saponinas son ampliamente descritas como
biosurfactantes vegetales con biodegradabilidad y potencial menor persistencia ambiental en
comparación con aditivos sintéticos, aunque su perfil de seguridad depende de la estructura
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2018 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
química y dosis (Güçlü-Üstündağ & Mazza, 2007; Sparg, Light, & van Staden, 2004; Mulligan,
2009). El uso de biopolímeros y aditivos ambientalmente compatibles para mejorar desempeño
reológico y estabilidad de WBM ha sido reportado como una ruta viable para reducir
dependencia de aditivos convencionales, manteniendo propiedades funcionales para operación
(Akpan et al., 2020). Alternativamente, se han incorporado nanomateriales para mejorar
simultáneamente reología y filtrado, aunque con mayores costos y complejidad de formulación
(Abdullah et al., 2022). En consecuencia, los resultados técnicos obtenidos respaldan el interés
de continuar con etapas de validación orientadas a condiciones más representativas de campo
(salinidad, contaminación iónica, envejecimiento en celda, y ensayos HPHT), junto con
evaluación ambiental específica. En conjunto, el estudio aporta evidencia experimental inicial
de que las saponinas de Agave mapisaga pueden funcionar como alternativa o complemento al
CMC en escenarios donde la estabilidad térmica y el balance reológico sean prioritarios,
manteniendo un desempeño competitivo en filtrado bajo las condiciones ensayadas.
CONCLUSIONES
Se extrajeron saponinas a partir de Agave mapisaga con un rendimiento de 11,5% y se
confirmó su presencia/actividad biosurfactante mediante pruebas cualitativas (formación de
espuma persistente y ensayo de Liebermann-Burchard).
Se formularon lodos base agua bentoníticos con saponinas y con carboximetilcelulosa (CMC) a
una concentración equivalente de 0,25 lb/bbl, siguiendo un protocolo de evaluación
comparativa a escala de laboratorio conforme a API RP 13B-1 (American Petroleum Institute
[API],2019).
Bajo condición estándar, el análisis reológico por el modelo de Bingham mostró que el
lodo con saponinas desarrolló un punto cedente de 65 lb/100 ft², superior al del sistema con
CMC (55 lb/100 ft²), y una viscosidad plástica de 30 cP, inferior a la del sistema con CMC (50
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2019 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
cP). La caracterización complementaria por Ley de Potencia indicó un comportamiento más
pseudoplástico para el lodo con saponinas (n = 0,40) frente al lodo con CMC (n = 0,56),
consistente con un mayor adelgazamiento por cizalla bajo las condiciones de evaluación
realizadas.
En control de filtrado API (LPLT), el sistema con saponinas presentó 3,4 mL en
condición estándar, valor ligeramente mayor al del sistema con CMC (3,1 mL, +9.7%).
En el tamizaje térmico a 350°F, el sistema con saponinas mostró una variación menor del
filtrado (de 3,4 a 4,2 mL, +24%) en comparación con el sistema con CMC (de 3,1 a 5,0 mL,
+61%). En conjunto, bajo las condiciones evaluadas, las saponinas de Agave mapisaga
presentaron un desempeño competitivo respecto a CMC, con ventajas específicas en
capacidad de suspensión (mayor YP) y mayor estabilidad térmica relativa en filtrado a 350°F,
por lo que se identifican como una alternativa técnica prometedora para aplicaciones donde
estos atributos sean prioritarios.
Declaración de conflicto de interés
Los autores declaran no tener ningún conflicto de interés relacionado con esta
investigación.
Declaración de contribución a la autoría
Las contribuciones de autoría se describen conforme a la taxonomía CRediT, que
contempla 14 roles, reportando únicamente aquellos efectivamente desempeñados por cada
autor en la investigación.
Isabel Olga Albino Gutierrez: Conceptualización, Metodología, Análisis formal,
Visualización, Escritura-borrador original, Redacción-revisión y edición.
Nicómedes Saavedra-Arancibia: Conceptualización, Metodología, Visualización,
Escritura-borrador original, Redacción-revisión y edición.
DOI: https://doi.org/10.71112/433cb916
2020 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 1, 2026, enero-marzo
Héctor Fernando Durán-Calvetty: Curación de datos, Análisis formal,
Conceptualización.
Mirna Villegas: Curación de datos, Conceptualización, Análisis formal.
Irma Corina Ajhuacho-López: Curación de datos, Análisis formal, Conceptualización.
Declaración de uso de inteligencia artificial
Los autores declaran que utilizaron inteligencia artificial como apoyo para la elaboración
de este artículo y que dicha herramienta no sustituye de ninguna manera el proceso intelectual.
Tras rigurosas revisiones con diferentes herramientas, en las que se comprobó la inexistencia
de plagio, tal como consta en las evidencias, los autores manifiestan y reconocen que este
trabajo es producto de un esfuerzo intelectual propio, que no ha sido escrito ni publicado
previamente en ninguna plataforma electrónica ni mediante herramientas de inteligencia
artificial.
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