Viscosidad

INTRODUCCION

Es de vital importancia conocer las propiedades que presentan los fluidos, para entender mejor el comportamiento de estos y tenerlos en cuenta a la hora de hacer cálculo de estructuras que funcionen con distintos fluidos y garantizar así el óptimo rendimiento de ellas, y evitar al máximo la falla de la estructura.

Entre estas propiedades encontramos la viscosidad, indispensable en la clasificación y evaluación del comportamiento del fluido. Por esto en la experiencia práctica en el laboratorio de Mecánica de Fluidos estudiamos modelos que nos permitan reconocer en la práctica estas propiedades de los fluidos, fundamentados en las teorías ya descritas por diversos autores como, aplicando siempre los principios físicos como herramienta fundamental, para entender la realidad.

En el presente informe se hará la presentación de los resultados obtenidos después de realizar las prácticas correspondientes a los ensayos de cálculo de la viscosidad de un fluido con el método del viscosímetro de Marsh y un instrumento accionado por rotación, cálculo de la viscosidad de un fluido utilizando el viscosímetro de Storm, y Análisis de la tensión superficial en una pompa de jabón. También se presentan el análisis de los resultados, comparándolos con los datos convencionalmente aceptados

OBJETIVOS

Realizar ensayos de laboratorio para determinar la viscosidad de un lodo de perforación

Determinar la viscosidad aparente, viscosidad plástica y punto cedente del lodo de perforación

Llevar los conocimientos teóricos aprendidos en clase y desarrollarlos en la practica

TABLAS Y GRAFICAS

RPM SS [Pa] SR [s-1] µ [cp] T [ºC]

600 98,6 1021,38 96,5 19

300 64,7 510,69 126,7 19

200 52.1 340.46 153.3 19

100 33.8 170.23 198.9 19

3 9.1 5.11 1780 19

3 luego de 10 min 13.3 5.11 2645 19.2

Tabla 1 datos obtenidos por el medidor V-G

Unidad cantidad

Volumen (ml) 400

Tiempo (min) 13.26

Tabla 2 datos obtenidos por el viscosímetro de Marsh

MARCO TEORICO

Viscosidad plástica

Un parámetro del modelo plástico de Bingham. PV es la pendiente de la línea de esfuerzo cortante/velocidad de corte arriba del umbral de fluencia plástica. La PV representa la viscosidad de un lodo cuando se extrapola a una velocidad de corte infinita sobre la base de las matemáticas del modelo de Bingham. (El umbral de fluencia plástica, YP, es el otro parámetro de este modelo.) Una PV baja indica que el lodo es capaz de perforar rápidamente debido a la baja viscosidad del lodo que sale en la barrena. Una PV alta es causada por un fluido de base viscosa y por el exceso de sólidos coloidales. Para bajar la PV se puede lograr una reducción del contenido de sólidos mediante la dilución del lodo.

Viscosímetro de indicación directa

El instrumento utilizado para medir la viscosidad y la resistencia de gel de un lodo de perforación. El viscosímetro de indicación directa es un instrumento compuesto por un cilindro giratorio y una plomada, también conocido como medidor V-G. Hay dos velocidades de rotación, 300 y 600 rpm, disponibles en todos los instrumentos, pero algunos tienen 6 velocidades o velocidad variable. Se llama "de indicación directa" porque, a una velocidad dada, la lectura del dial es una viscosidad en centipoise verdadera. Por ejemplo, a 300 rpm, la lectura del dial (511 sec-1) es una viscosidad verdadera. Los parámetros reológicos del modelo plástico de Bingham se calculan con facilidad a partir de las lecturas del viscosímetro de indicación directa: PV (en unidades de cp) = 600 dial - 300 dial y YP (en unidades de lb/100 ft2) = 300 dial - PV. La resistencia de gel también se lee directamente como lecturas de dial en las unidades de campo de lb/100 pie2.

Resistencia de gel

El esfuerzo cortante medido a baja velocidad de corte después de que un lodo ha quedado en reposo durante un período (10 segundos y 10 minutos en el procedimiento normalizado del API, aunque también pueden hacerse mediciones después de 30 minutos o 16 horas).

Figura #: Tipos de esfuerzos de gel

Viscosidad aparente

La viscosidad de un fluido medida a la velocidad de corte especificada por el API. En el modelo reológico plástico de Bingham, la viscosidad aparente (VA) es la mitad de la lectura del dial a 600 rpm (1022 seg-1 de velocidad de corte) utilizando un viscosímetro rotacional de indicación directa. Por ejemplo, una lectura de 600 rpm es 50 y la VA es 50/2, o 25 cp.

Embudo de Marsh

Un embudo de forma cónica, provisto de un tubo de diámetro pequeño en el extremo inferior a través del cual el lodo fluye bajo la presión de la gravedad. Una malla en la parte superior remueve las partículas grandes que podrían obstruir el tubo. En el ensayo normalizado por el API para evaluar lodos a base de agua y a base de aceite, la medida de la viscosidad de embudo es el tiempo (en segundos) requerido para que un cuarto de lodo fluya fuera del embudo de Marsh hacia un vaso graduado. La viscosidad de embudo se expresa en segundos (para un cuarto de galón). El agua sale del embudo en aproximadamente 26 segundos. El ensayo fue una de las primeras mediciones de lodos para uso en el campo. Simple, rápido e infalible, todavía sirve como un indicador útil de cambios en el lodo, mediante la comparación de las viscosidades de embudo de la muestra al entrar y al salir

PROCEDIMIENTO

Instrumentos

El viscosímetro de Marsh es usado para la medición de rutina en el campo, de la viscosidad del lodo de perforación. El medidor de V-G (viscosidad-gravedad) de Fann es usado para completar la información obtenida con el viscosímetro de Marsh, especialmente en lo que se refiere a las características de gel del lodo. El medidor de V-G puede indicar la viscosidad aparente, la viscosidad plástica, el punto cedente y los esfuerzos de gel (iniciales y cíclicos).

6.1. VISCOSÍMETRO DE MARSH

Descripción

El viscosímetro de Marsh (ver la Figura 1) tiene un diámetro de 6 pulgadas en la parte superior y una longitud de 12 pulgadas. En la parte inferior, un tubo de orificio liso de 2 pulgadas de largo, con un diámetro interior de 3/16 pulgada, está acoplado de tal manera que no hay ninguna constricción en la unión. Una malla de tela metálica con orificios de 1/16 de pulgada, cubriendo la mitad del embudo, está fijada a 3/4 de pulgada debajo de la parte superior del embudo.

Calibración

Llenar

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