Diseno de Lechadas de Cemento Cpven

5/26/2018 Diseno de Lechadas de Cemento Cpven

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PRESENTADO POR:

Ing. Juan J. Gonzlez R.

Maracaibo, Junio 2007

DISEOS DE LECHADAS DE CEMENTO MEDIANTE

LA TEORA CONCRETO LIQUIDO UTILIZANDO UN

FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO MEJORADO


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* INTRODUCCIN

* OBJETIVOS

* BASES TCNICASDEFINICIN DE TRMINOS Y CONCEPTOS

* METODOLOGA

* CONCLUSIONES

* RESULTADOS

* RECOMENDACIONES


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DISEOS DE LECHADAS DE CEMENTO MEDIANTE LA TEORA DEL CONCRETO

LIQUIDO UTILIZANDO UN FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO MEJORADO

El diseo tradicional de lechadas de cemento, se fundamenta en

una relacin masa sobre volumen y el agua como aditivomodificador de la densidad, en funcin de aumentar o disminuir

su concentracin en la lechada. Los valores que usualmente

permiten lo anterior van desde 38% en adelante. Esto ocasiona

que el cemento ya fraguado desarrolle poca resistencia a lacompresin, poco homogneo muy permeable y poroso,

reduciendo las posibilidades y condiciones propicias para la

obtencin de un adecuado sello hidrulico.


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La teora del concreto lquido, ha sido tomada de la industriade la construccin, con el objeto de subsanar o ayudar en la

solucin para lograr mejores diseos, desde el punto de vista

de capacidad resistente, as como permitir mejorar otros

parmetros derivados de la teora, como son homogeneidad,

permeabilidad y porosidad.




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Disear lechadas de cemento

apoyndose en la teora del concretolquido, para obtener mejores

caractersticas fsicas mediante el

mejoramiento del factor de

empaquetamiento volumtrico.

Analizar los materiales a utilizar, tales como, tipo de cementoy materiales preferiblemente inertes de menor peso especfico

que el cemento, mediante ensayos de laboratorio.

Evaluar la mezclabilidad y homogeneidad de las

composiciones definidas.

Realizar ensayos de resistencia a la compresin, para

obtener la curva de resistencia (ensayo no destructivo) y su

valor (periodo de tiempo definido)

Definir una metodologa que permita realizar el diseo de

lechadas mejorando el factor de empaquetamiento

volumtrico.




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Esta investigacin se realiz en laboratorio, como

prembulo a su implementacin en el campo. Actualmente

se estudia la posibilidad de aplicarla en diseos especficos

en algunas reas del distrito Maracaibo.




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CEMENTACINEs el proceso de co loc ar un volumen especfico de un a mezcla

lqu ida d e cemento ms ad itivos con agua de mezcla, a una

densid ad y tasa de bombeo def inida, en el espacio anular

formado por el revest idor y la formacin expuesta del hoyo

per forado, que se conoc e como wellbore,por medio del uso

de equip os bombas especiales.




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Se def ine como Cemento Port land al mater ia l compuesto pr in cipalmente de

Silic ato triclci co , Silicato Diclcic o, A lum inato triclcio y Ferr oalum inat o

Tetraclci co , capaz de endurecer en presenc ia de ag ua, de all su nombre, y

que una vez endurecido g enera resistencia a la compresin, como resul tado

de la hid ratacin que tiene lu gar, que in vo luc ra reaccion es qum icas entr e el

agua y los com puestos qumic os p resentes, y no p or un proc eso de

deshidratacin com o generalmente se c ree. El desarrol lo de su resistencia

es p redecible, un iform e y rpid o, generndose un cuerp o s lido con una

baja permeabi l idad, e insoluble en el agua, propiedades estas que lo

permiten log rar y m antener el ais lamiento zonal , que es el ob jet ivo pr incip alde un a cementacin.

CEMENTO




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Es una suspensin de cemento en agua que debe ser f luida

para poder ser bombeada y desplazada hasta la zona

preestablecida. El volum en de agua determina la densid ad y

la bombeabi l idad, y en cualquier caso es mayo r que en el

con creto, el exceso de agua incrementa la poro sidad de la

lechada f ragu ada; d ebil i tndo la.



LECHADAS


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PROPIEDADES Y CARACTERSTICAS DE LAS LECHADAS

DENSIDAD DE LA LECHADA

RENDIMIENTO DE LA LECHADA

TIEMPO DE ESPESAMIENTO

RESISTENCIA A LA COMPRESIN

FLUIDO LIBRE

PERDIDA DE FILTRADO

REOLOGA




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CONCRETO LQUIDOEs una lechada fluida donde se

sustituye parte del cemento por una

mezcla de agregados inertes ms

aglutinantes. A pesar de su fluidez, elvolumen de agua es menor que en

las lechadas tradicionales y su

diferencia con el concreto es que los

agregados inertes son de mayor

tamao y de forma redonda.




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FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO VOLUMTRICOEs la relacin entre el volumen que ocupa la partcula de un

slido por unidad de volumen.




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EMPAQUETAMIENTO CBICO DE ESFERAS

Porosidad= 0.48


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ESFERA DE EMPAQUETAMIENTO ROMBICO

Porosidad= 0.27


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EMPAQUETAMIENTO DE 2 TAMAOS DE ESFERAS

Porosidad= 0.14


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MUY BUENA DISTRIBUCIN

MUY POBRE

DISTRIBUCIN

POBRE DISTRIBUCIN MODERADA

DISTRIBUCIN

BUENA DISTRIBUCIN


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DISTRIBUCIN DE PARTCULAS EN FUNCIN DEL TAMAOLa tecnologa de DPT permite formular las combinaciones

porcentuales de materiales para lograr el menor espacio poral.




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Metodologa de diseo:Rediseo porcentual de los componentes en funcinde su curva granulomtrica tamao de partcula ypeso especifico

La Metodologa se fundamenta en la sustitucin de parte del

volumen de cemento por agregados, preferiblemente, inertes de

diferente peso especfico y tamao de grano, con la finalidad de

alcanzar la densidad de la lechada fijando el porcentaje de agua

o bien la densidad.




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INFLUENCI EN L S PROPIED DES DEL CEMENTO YFR GU DOREDUCE LA PERMEABILIDAD

REDUCE LA POROSIDAD

INCREMENTA LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN

INCREMENTA LA RESISTENCIA A LA TENSIN




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SELECCIONAR LOS MATERIALES A UTILIZAR:

TIPO DE CEMENTO

MATERIAL INERTE

DETERMINACIN DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA.

CORRIDA Y OBTENCIN DE CURVAS GRANULOMTRICAS.

DEFINIR EL TAMAO PROMEDIO DE GRANOS DE CADA

MATERIAL POR MEDIO DE LA CURVA GRANULOMTRICA.

DETERMINAR LA COMPOSICIN DE MEZCLA QUE SER

SOMETIDA A ENSAYOS, MEDIANTE PROGRAMA DE AJUSTE DE

CURVAS




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SE AJUSTAN LOS PORCENTAJES EN BASE AL MODELO

TRIMODAL.

EVALUACIN DE LA MEZCLABILIDAD DE LA LECHADA.

DETERMINACIN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN.




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CORRIDA Y ENSAYOS DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA

La gravedad especfica de los materiales se obtuvo utilizando unpicnmetro. Los ensayos fueron realizados en el laboratorio deInpeluz y se obtuvieron los siguientes resultados:

2,20Aditivo G

0,67Aditivo F1,07Aditivo E2,21Aditivo D2,71Aditivo C

1,30Aditivo B1,10Aditivo A3,14Cemento H

Gravedad EspecificaMaterial




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100,0099,47TOTAL-

0,00100,0019,4319,33FONDO-

19,4380,5723,3923,273250,044

42,8257,1819,7819,672300,063

62,6037,4017,3517,262000,074

79,9520,057,447,401700,088

87,3912,615,365,331400,105

92,767,241,921,911200,125

94,685,322,662,641000,149

97,332,672,062,05800,177

99,400,600,470,47600,250

99,870,130,130,13500,300

100,000,000,000,00400,420

100,000,000,000,00300,590

100,000,000,000,00200,840

100,000,000,000,00161,190

100,000,000,000,00102,000

100,000,000,000,0044,750

QUE PASAACUMULADORETENIDO(Grs )TAMIZ #( m.m )

%% RETENIDO%PESO RET.A.S.T.M.DIMETRO

MUESTRA: CMTO H

EMPRESA : CPVEN

IDENTIFICACIN DE LA MUESTRA: No. 10

FECHA DEL ANLISIS :08-03-06

RESULTADOS DEL ANLISIS GRANULOMTRICO




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RESULTADO DE ANALISIS GRANULOMETRICO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

TAMAO DE GRANO

PORCENTAJEACUMULADOEN

PESO

(mm) 6 4 2 1 0.5 0.25 0.125 0.0625 0.031 0.0156 0.0078 0.0039

(pulg) 0.239 0.157 0.079 0.039 0.02 0.0098 0.00492 0.00246 0.00122 0.000614 0.000307 0.0001535 0.0000787

FUNDACION LABORATORIO DE SERVICIOS TECNICOS PETROLEROS

EMPRESA: CPVEN

MUESTRA : No. 10

MUESTRA: CMTO H

GRAVAMUY

GRUESAGRUESA MEDIA FINA

MUY

FINA

ARENA

GRANULO GRUESO MEDIO FINO

MUY

FINO

LIMO ARCILLAPEASCO




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VALORES DETERMINADOS DEL TAMAO DE PARTCULA

MEDIANTE CURVAS GRANULOMTRICAS

Material Tamao de granos(Mm.)

Cemento H 0,044

Aditivo A 0,0147

Aditivo B 0,0250

Aditivo C 0,0147

Aditivo D 0,0162Aditivo E 0,0125

Aditivo F 0,0073

Aditivo G 0,0077




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LAS COMBINACIONES POSIBLES PARA EL ESTUDIO

654321

Aditivo F +Aditivo G

Aditivo E +Aditivo G

Aditivo E +Aditivo F

Aditivo D +Aditivo G

Aditivo D +Aditivo F

Aditivo D +Aditivo E

Aditivo C +Aditivo G

Aditivo C +CC lite F

Aditivo C +Aditivo E

Aditivo C +Aditivo D

Aditivo B +Aditivo G

Aditivo B +Aditivo F

Aditivo B +Aditivo E

Aditivo B +Aditivo D

Aditivo B+Aditivo C

Aditivo A +Aditivo G

Aditivo A +Aditivo F

Aditivo A +Aditivo E

Aditivo A +Aditivo D

Aditivo A +Aditivo C

Aditivo A +Aditivo B

CEMENTO +




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FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO VOLUMTRICO

Mezcla seca (%) en volumenFactor de empaquetamiento volumtrico

(%)

Cmto + 16% Aditivo A+ 9% Aditivo B 74

Cmto + 16% Aditivo A + 18% Aditivo C 70

Cmto + 14% Aditivo A + 22% Aditivo D 72

Cmto + 18% Aditivo A + 20% Aditivo E 72

Cmto + 17% Aditivo A + 8% Aditivo F 77

Cmto + 17% Aditivo A + 6% Aditivo G 77

Cmto + 19% Aditivo B + 19% Aditivo C 74

Cmto + 19% Aditivo B + 20% Aditivo D 75

Cmto + 19% Aditivo B + 13% Aditivo E 75

Cmto + 16% Aditivo B + 9% Aditivo F 80




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70Cmto + 16% Aditivo F + 5% Aditivo G

75Cmto + 32% Aditivo E + 5% Aditivo G

75Cmto + 32% Aditivo E + 7% Aditivo F

78Cmto + 19% Aditivo D + 10% Aditivo G

78Cmto + 41% Aditivo D + 7% Aditivo F

73Cmto + 41% Aditivo D + 15% Aditivo E

77Cmto + 43% Aditivo C + 4% Aditivo G

77Cmto + 40% Aditivo C + 8% Aditivo F

71Cmto + 19% Aditivo C + 33% Aditivo E

70Cmto + 41% Aditivo C+ 19% Aditivo D

80Cmto + 13% Aditivo B + 5% Aditivo G

Factor de empaquetamientovolumtrico (%)

Mezcla seca (%) en volumen


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HOJA DE CALCULO PARA EL RENDIMIENTO Y

REQUERIMIENTO DEL CONCRETO LQUIDO



Distrito Occidente

Compaa: Ing. Pdvsa:

Taladro: Pozo:

Trabajo: pulg Profundidad: Ft

% H2O 91,76 BHST: 200 F

Presin psi BHCT: 160 F

Diseo:

COMPONENTES % PESO (Lb/sxs)

CMTO H 51 47,94

Aditivo A 0 0

Aditivo B 0 0

Aditivo C 19 5,339

Aditivo D 0 0

Aditivo E 0 0

Aditivo F 0 0

Aditivo G 30 15

SACO EQUIVALENTE 68,279

COMPONENTES % PESO (Lb/sxs) Grav. Esp. Vol. Absol.(Gal/Lbs)

Vol. Final(Gal)

Grs.Material

CMTO H 51 47,94 3,14 0,038186012 1,830637401 259,08

Aditivo A 0 0 1,10 0,109003706 0 0,00

Aditivo B 0 0 1,30 0,092233905 0 0,00

Aditivo C 19 5,339 2,71 0,044245047 0,236224305 96,52

Aditivo D 0 0 2,71 0,044245047 0 0,00

Aditivo E 0 0 2,21 0,054255238 0 0,00

Aditivo F 0 0 1,07 0,112059885 0 0,00

Aditivo G 30 15 0,67 0,178961309 2,684419628 152,40

Subtotal Saco Equiv. Grs 508,00% H2O 91,76 40,9674 1 0,119904077 4,91215827 304,80

109,2464 9,66343961

DENSIDAD: LPG 11,31 REQ: Gal/sxs 4,912158

REND: Pies3/sxs 1,2918 % H2O 91,76

Laboratorio de Cementacin

DISEO DE LECHADAS FIJANDO DENSIDAD


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DISEO DE CONCRETO LQUIDO




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82,961,648,4112,612,26154,53Cmto + 16% Aditivo F + 5% Aditivo G

95,421,748,8711,613,04151,30Cmto + 32% Aditivo E + 5% Aditivo G

106,811,939,851114,45158,92Cmto + 32% Aditivo E + 7% Aditivo F

61,251,396,631410,38145,35Cmto + 19% Aditivo D + 10% Aditivo G

62,881,557,051311,61152,10Cmto + 41% Aditivo D + 7% Aditivo F

71,911,647,7612,612,26154,48Cmto + 41% Aditivo D+ 15% Aditivo E

63,231,256,07149,32130,52Cmto + 43% Aditivo C + 4% Aditivo G

125,692,1011,9611,415,7178,93Cmto + 40% Aditivo C + 8% Aditivo F

150,52,3413,410,617,53185,8Cmto + 19% Aditivo C + 33% Aditivo E

138,32,3413,8911,417,49199,38Cmto + 41% Aditivo C + 19% Aditivo D

%H2ORendPc/sxsReqgal/sxsDenlbs/galVolgalPesolbs/sxComponentes




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ExcelenteExcelenteCmto + 16% Aditivo B + 9% Aditivo F + 100,3% H2

O

ExcelenteExcelenteCmto + 19% Aditivo B + 13% Aditivo E + 85,6% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 19% Aditivo B + 20% Aditivo D + 79,5% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 19% Aditivo B + 19% Aditivo C + 72,8% H2O

ExcelenteBuenaCmto + 17% Aditivo A + 6% Aditivo G + 56,21% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 17% Aditivo A + 8% Aditivo F + 83,7% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 18% Aditivo A + 20% Aditivo E + 91,7% H2O

ExcelenteBuenaCmto + 14% Aditivo A + 22% Aditivo D + 60% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 16% Aditivo A + 18% Aditivo C + 57,9% H2O

ExcelenteBuenaCmto + 16% Aditivo A + 9% Aditivo B + 52% H2O

12000 rpm4000 rpm

MEZCLABILIDAD SEGNAPIDISEO DE LECHADAS POR CONCRETO

LQUIDO

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE MEZCLABILIDAD




35/40

BuenaBuenaCmto + 16% Aditivo F + 5% Aditivo G + 82,96% H2O

ExcelenteBuenaCmto + 32% Aditivo E + 5% Aditivo G + 95,42% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 32% Aditivo E + 7% Aditivo F + 106,81% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 19% Aditivo D + 10% Aditivo G + 61,25% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 41% Aditivo D + 7% Aditivo F + 62,88% H2O

BuenaBuenaCmto + 41% Aditivo D + 15% Aditivo E + 71,91% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 43% Aditivo C + 4% Aditivo G + 63,23% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 40% Aditivo C + 8% Aditivo F + 125,69% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 19% Aditivo C + 33% Aditivo E + 150,5% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 41% Aditivo C + 19% Aditivo D + 138,3% H2O

ExcelenteExcelenteCmto + 13% Aditivo B + 5% Aditivo G + 79,33% H2O

12000 rpm4000 rpm

MEZCLABILIDAD SEGN

APIDISEO DE LECHADAS POR CONCRETOLQUIDO




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920Cmto + 16% Aditivo B + 9% Aditivo F + 100,3% H2

O

1000Cmto + 19% Aditivo B + 13% Aditivo E + 85,6% H2O

1050Cmto + 19% Aditivo B + 20% Aditivo D + 79,5% H2O

1200Cmto + 19% Aditivo B + 19% Aditivo C + 72,8% H2O

1332Cmto + 17% Aditivo A + 6% Aditivo G + 56,21% H2O

1030Cmto + 17% Aditivo A + 8% Aditivo F + 83,7% H2O

960Cmto + 18% Aditivo A + 20% Aditivo E + 91,7% H2O

1300Cmto + 14% Aditivo A + 22% Aditivo D + 60% H2O

1292Cmto + 16% Aditivo A + 18% Aditivo C + 57,9% H2

O

1350Cmto + 16% Aditivo A + 9% Aditivo B + 52% H2O

RESISTENCIA A LACOMPRESIN (Lpc) @ 24

Hrs.DISEO DE LECHADAS POR CONCRETO

LQUIDO

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE RESISTENCIA A LACOMPRESIN




37/40

1040Cmto + 16% Aditivo F + 5% Aditivo G + 82,96% H2O

938Cmto + 32% Aditivo E + 5% Aditivo G + 95,42% H2O

910Cmto + 32% Aditivo E + 7% Aditivo F + 106,81% H2O

1315Cmto + 19% Aditivo D + 10% Aditivo G + 61,25% H2O

1289Cmto + 41% Aditivo D + 7% Aditivo F + 62,88% H2O

1090Cmto + 41% Aditivo D + 15% Aditivo E + 71,91% H2O

1305Cmto + 43% Aditivo C + 4% Aditivo G + 63,23% H2O

900Cmto + 40% Aditivo C + 8% Aditivo F + 125,69% H2O

842Cmto + 19% Aditivo C + 33% Aditivo E + 150,5% H2O

870Cmto + 41% Aditivo C + 19% Aditivo D + 138,3% H2O

1150Cmto + 13% Aditivo B + 5% Aditivo G + 79,33% H2O

RESISTENCIA A LA

COMPRESIN (Lpc) @ 24Hrs.

DISEO DE LECHADAS POR CONCRETOLQUIDO





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LOS MATERIALES UTILIZADO EN LOS DISEOS DE CONCRETO

LIQUIDO FUERON LOS ADECUADOS, YA QUE SE OBTUVIERONRESULTADOS SATISFACTORIOS EN CUANTO A LAS

CARACTERSTICAS FSICAS.

EL CONCRETO LQUIDO CREADO CON LAS COMBINACIONES

ADECUADAS, FORMA LECHADAS MUY FLUIDAS Y HOMOGNEA PORTANTO, FCILES DE MEZCLAR.

ESTA NUEVA TECNOLOGA PERMITE OBTENER VALORES DE

RESISTENCIA A LA COMPRESIN MAYORES QUE LAS LECHADAS

TRADICIONALES, Y LECHADAS DE MEJOR CALIDAD.

LA METODOLOGA HACE POSIBLE APLICAR ESTA NUEVA

TECNOLOGA DE MANERA ADECUADA PARA LOGRAR UNA

OPTIMIZACIN EN LOS DISEOS.





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REALIZAR UN ESTUDIO MINUCIOSO DE TODOS LOS MATERIALES,

AMPLIANDO EL CAMPO DE ESTUDIO DE LOS MISMOS.

UTILIZAR COMPONENTES CON DIFERENTES TAMAO DE

GRANOS, PERO QUE A LA VEZ CADA UNO TENGA UN TAMAO DE

GRANO NICO.

AMPLIAR EL CAMPO DE ESTUDIO A MEZCLAS CON CUATRO YMS MATERIALES.

PERMITIR EL USO DE SOFTWARE PARA OPTIMIZAR LA

TECNOLOGA DEL PDS Y HACER MAS FCIL LA OBTENCIN DE LOS

PORCENTAJES DE LOS MATERIALES.

INCLUIR ADITIVOS COMUNES A LOS DISEOS PARA UN ANLISIS

MAS COMPLETO.

COMPARAR EL CONCRETO LQUIDO CON LECHADAS

TRADICIONALES QUE TENGA CARACTERSTICAS SIMILARES.




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Este trabajo fue realizado por el Ing. Juan Gonzlez, tutoreados por los Ing. Carlos Montiel

y Orlando Chirino y fue presentado como tesis de grado para optar por el ttulo de Ingeniero

de Petrleo ante la ilustre Universidad del Zulia.

Agradecimiento

A la Cmara Petrolera Venezolana y a losorganizadores de este importante evento por

invitarnos a participar y presentar este trabajo.

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Diseno de Lechadas de Cemento Cpven