21 Reología

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Introducción a la
Reología

Módulo CF17
CF 17
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Reología
La Reología es la ciencia del flujo y la deformación del material.
Aplicación en la Cementación:

l Para evaluar la miscibilidad y bombeabilidad de la lechada.
l Para determinar la tasa de desplazamiento adecuada para la
remoción eficiente del lodo y la colocación de la lechada.
l Para estimar las presiones de fricción.
lPara calcular el requerimiento de HHP.

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El Flujo de Fluido en la Tubería
l Se definen dos tipos de fluido en la mecánica de flujos :
n 1. Flujo laminar
n 2. Flujo turbulento

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Flujo Laminar
V=0
V max
V=0

l Movimiento de deslizamiento
l Velocidad en la pared = 0
l La velocidad máxima está en el centro
l Vmax = 2 V
n En donde V = velocidad promedio de lapartícula
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Flujo Turbulento

Dirección del flujo

l Movimiento de remolino
l La velocidad promedio de la partícula es uniforme a todo lo largo de
la tubería

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El Flujo de los Fluidos
A
A

F
r
V2

A
A

Esfuerzo de corte o cizalla T = F
A
Tasa de corte

dv
dr

= V2 - V1
r

Viscosidad = µ

= Esfuerzo de corte
Tasa de corte
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Curvas de Flujo – Clasificación delos fluidos.
NEWTONIANO O NO NEWTONIANO
PLÁSTICO DE
BINGHAM

Shear
Stress

FLUJO
LAMINAR

T
R
A
N
ZS
OI
NC
AI
DÓ
EN

FLUJO
TURBULENTO

T
R
A
N
ZS
OI
NC
AI
DÓ
EN

LEY DE
POTENCIA

Tasa de corte

NEWTONIANO

NO-NEWTONIANO
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Modelos de Flujo
Los siguientes modelos se utilizan para la representación
matemática:
l 1. Modelo Newtoniano
l 2. Modelo Plástico de Bingham
l 3. Modelo de la Leyde Potencia
(Seudo-Plástico)

No
Newtonianos

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Modelo Newtoniano
l Los fluidos fluyen tan pronto
como se les aplique la fuerza.

τ

l El esfuerzo de corte es
proporcional a la tasa de corte.
l La Viscosidad es constante
dv
dr

t

=

µ

=

µ . dv
dr
viscosidad = Constante

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Modelo Plástico de Bingham
l El fluido plástico de Bingham
se caracteriza por:

τ

lτ y :Cedencia de Bingham
l µp : Viscosidad plástica

τ

=

τ

y

+ µp dv
dr

τy

µp
µa

dv
dr

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Modelo de la Ley de Potencia
τ

τ

n'
K'
dv

dr
RELACIÓN EXPONENCIAL

dv

dr

ESCALA LOG-LOG

Fluido caracterizado por:
• Índice de consistencia, K'
• Índice de comportamiento, n'
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Mediciones de las Propiedades de los Fluidos
PROPIEDADES MEDIDAS:
l Esfuerzo de corte
l Tasade corte
l Resistencia de gel
EQUIPO UTILIZADO:
l Viscosímetro Fann VG 35 (de 6 o de 12 velocidades)

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Viscosímetro de Cilindro Coaxial Tipo Couette
Resorte de
Torsión

Eje de
cojinetes
del Cilindro
Interno
Rotor
Bob (balanza de torsión)

Cubeta

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Viscosímetros de Fann VG
l La mayoría tiene 6 velocidades de rotación.
l 3, 6, 100, 200, 300 y 600 rpm.
l Lasespecificaciones para pruebas según la API ya no utilizan
las lecturas a 3, 6 y 600 rpm.
l La velocidad rotacional es proporcional a la tasa de corte
l La desviación de la balanza de torsión (Bob) es proporcional
al esfuerzo de corte.

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Procedimiento para determinar propiedades de los fluidos
l 1. Operar el viscosímetro Fann Modelo 35 sobre una muestra del
fluido con velocidades derotación a 300, 200 y 100 rpm por 20
segundos cada una.
l 2. Registrar el ángulo de deflexión (θ) en grados de la balanza de
torsión sumergida (Bob).
l 3. Graficar los datos de las deflexiones (θ) vs las rpm.
l 4. Comparar la representación gráfica con la teórica y determinar el
modelo reológico:
n a. Newtoniano
n b. Plástico de Bingham
n c. Ley de Potencia (si este se aplica, elaborar gráfica enpapel log-log).

l Calcular los parámetros de los fluidos.

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Corrección del esfuerzo y la tasa de corte
τ

=

SCF =

dv
dr
α

θ x SCF x 100
Factor de corrección del Resorte (lb/pie2 )

rpm x α

=
=

2π
60

..

2
n'

( 2 )
n'

RBR

( 2)
n'

RBR

-1

RBR = Relación ROTOR / Péndulo de torsión (Bob)

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Factor de corrección del resorte (SCF)
RESORTE

No.

BOB No

0.2...