El embudo Marsh es un dispositivo simple para medir la viscosidad al observar el tiempo que tarda un volumen conocido de líquido en fluir desde un cono a través de un tubo corto. Está estandarizado para que lo utilicen los ingenieros de lodo para verificar la calidad del lodo de perforación . Otros conos con diferentes geometrías y arreglos de orificios se denominan conos de flujo , pero tienen el mismo principio operativo.
En uso, el embudo se mantiene verticalmente con el extremo del tubo cerrado con un dedo. El líquido a medir se vierte a través de la malla para eliminar las partículas que puedan bloquear el tubo. Cuando el nivel de líquido alcanza la malla, la cantidad en el interior es igual al volumen nominal. Para tomar la medida, se suelta el dedo cuando se pone en marcha un cronómetro y se deja que el líquido corra hacia un recipiente de medida. El tiempo en segundos se registra como una medida de la viscosidad.
El embudo de Marsh
Basado en un método publicado en 1931 por HNMarsh, [1] un cono Marsh es un cono de flujo con una relación de aspecto de 2: 1 y un volumen de trabajo de al menos un litro. Un embudo Marsh es un cono Marsh con un orificio particular y un volumen de trabajo de 1,5 litros. Consiste en un cono de 6 pulgadas (152 mm) de ancho y 12 pulgadas de altura (305 mm) al vértice del cual se fija un tubo de 2 pulgadas (50,8 mm) de largo y 3/16 de pulgada (4,76 mm) de diámetro interno. Una pantalla de malla 10 se fija cerca de la parte superior a través de la mitad del cono. [2]
En la práctica estadounidense (y en la mayor parte de la industria petrolera ), el volumen recolectado es de un cuarto de galón. Si se usa agua, el tiempo debe ser de 26 +/- 0,5 segundos. [2] Si el tiempo es menor que este, el tubo probablemente se agranda por la erosión, si es mayor, puede estar bloqueado o dañado, y el embudo debe ser reemplazado. En algunas empresas, y en Europa en particular, el volumen recolectado es de un litro, por lo que el tiempo de embudo de agua debe ser de 28 segundos. El propio Marsh recogió 0,50 litros, por lo que el tiempo fue de 18,5 segundos. [1]
El tiempo del embudo de Marsh a menudo se denomina viscosidad del embudo de Marsh y se representa con la abreviatura FV. La unidad (segundos) a menudo se omite. Formalmente, también debe indicarse el volumen. El tiempo de embudo de Marsh (cuarto de galón) para lodos de perforación típicos es de 34 a 50 segundos, aunque las mezclas de lodo para hacer frente a algunas condiciones geológicas pueden tener un tiempo de 100 segundos o más. [3]
Si bien el uso más común es para lodos de perforación , que son fluidos no newtonianos , el embudo Marsh no es un reómetro , porque solo proporciona una medición bajo una condición de flujo. Sin embargo, la viscosidad efectiva se puede determinar a partir de la siguiente fórmula simple. [4]
μ = ρ (t - 25)
donde μ = viscosidad efectiva en centipoise
ρ = densidad en g / cm³
t = cuarto de tiempo de embudo en segundos
Por ejemplo, un lodo con un tiempo de embudo de 40 segundos y una densidad de 1,1 g / cm³ tiene una viscosidad efectiva de aproximadamente 16,5 cP. Para la gama de tiempos de lodos típicos anteriores, la velocidad de cizallamiento en el embudo Marsh es de aproximadamente 2000 -s . [4]
Otros conos de flujo
El término cono Marsh también se utiliza en las industrias del hormigón y del petróleo . La norma europea EN445 [5] y la norma americana C939 [6] para medir las propiedades de flujo de las mezclas de lechada de cemento especifican un embudo similar al cono Marsh. Algunos fabricantes suministran dispositivos a los que llaman conos Marsh, con tubos extraíbles con rangos de tamaño de 5 a 15 mm. Estos se pueden utilizar para el control de calidad seleccionando un tubo que proporcione un tiempo conveniente, digamos de 30 a 60 segundos.
Referencias
- ^ a b H. N. Marsh (1931) Trans AIME vol 92 pp 234-251 "Propiedades y tratamiento del lodo rotatorio"
- ^ a b 13B-1 Procedimiento estándar recomendado para pruebas de campo de fluidos de perforación a base de agua , Dallas: American Petroleum Institute , 1990
- ^ AW McCray y FW Cole (1979)Prensa de la Universidad de Oklahoma de tecnología de perforación de pozos de petróleoISBN 0-8061-0423-6
- ^ a b M. J. Pitt (2000) SPE Drilling and Completion vol 15 no1 pages 3-6 "The Marsh Funnel and Drilling Fluid Viscosity: A New Equation for Field Use"
- ^ BS EN445: 1997 Lechada para tendones de pretensado - métodos de prueba , British Standards Institute, 1997
- ^ Método de prueba estándar ASTM C939-10 para flujo de lechada , ASTM International, 2010
Otras lecturas
- ASTM D6910-04 Método de prueba estándar para la viscosidad en embudo Marsh de lodos de construcción de arcilla
- N. Roussel & R. Le Roy (2005) Cement and Concrete Research vol 35 823-830 "El cono de pantano: ¿una prueba o un aparato reológico?"