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TRABAJO PRACTICO

DEFINIR:

HIDRAULICA

La hidráulica es una rama de la física y la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa (fuerza) y empuje de la misma.

Las civilizaciones más antiguas se desarrollan a lo largo de los ríos más importantes de la Tierra, como el Tigris eIndo. La experiencia y la intuición guiaron a estas comunidades en la solución de los problemas relacionados con las numerosas obras hidráulicas necesarias para la defensa ribereña, el drenaje de zonas pantanosas, el uso de los recursos hídricos, la navegación.

REOLOGIA

Se denomina reología, palabra introducida por Eugene Bingham en 1929, al estudio de la deformación y el fluir de la materia.

Una definición más moderna expresa que la reología es la parte de la física que estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación en los materiales que son capaces de fluir. La reología es una parte de la mecánica de medios continuos. Una de las metas más importantes en reología es encontrar ecuaciones constitutivas para modelar el comportamiento de los

materiales. Dichas ecuaciones son en general de caracter tensorial.

Las propiedades mecánicas estudiadas por la reología se pueden medir mediante reómetros, aparatos que permiten someter al material a diferentes tipos de deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Algunas de la propiedades reológicas más importantes son:

Viscosidad aparente (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte) Coeficientes de esfuerzos normales Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio) Módulo de almacenamiento y módulo de perdidas (comportamiento viscoelástico lineal) Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal

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Los estudios teóricos en reología en ocasiones emplean modelos microscópicos para explicar el comportamiento de un material. Por ejemplo en el estudio de polímeros, éstos se pueden representar como cadenas de esferas conectadas mediante enlaces rígidos o elásticos.

VELOCIDAD DE CORTE La velocidad de corte es una variable en sí, es decir, un parámetro a definir en el

proceso de mecanizado. Según el valor que le sea asignado, el resultado del proceso de mecanizado se ve afectado; tanto en la pieza a conformar, como en los elementos que intervienen: viruta, filo de corte y pieza resultante.

A lo largo de la historia ha habido numerosos intentos de optimizar dicha velocidad, estudiando parámetros como son la profundidad de corte, la producción de viruta, material mecanizado y material de la herramienta de corte. Ejemplo de tales estudios fueron los realizados por Taylor y Denis.

VISCOSIDAD DE UN FLUIDO

La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento.

ESFUERZO DE CORTE

El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar. Se designa variadamente como T, V o Q

Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión cortante. Para una pieza prismática se relaciona con la tensión cortante mediante la relación:

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TIXOTROPIA Tixotropía es la propiedad de algunos fluidos no newtonianos y pseudoplásticos que muestran un cambio dependiente del tiempo en su viscosidad; cuanto más se someta el fluido a esfuerzos de cizalla, más disminuye su viscosidad. Un fluido tixotrópico es un fluido que tarda un tiempo finito en alcanzar una viscosidad de equilibrio cuando hay un cambio instantáneo en el ritmo de cizalla. Sin embargo no existe una definición universal; el término a veces se aplica a los fluidos pseudoplásticos que no muestran una relación viscosidad/tiempo. Es importante tener en cuenta la diferencia entre un fluido tixotrópico y otro pseudoplástico. El primero muestra una disminución de la viscosidad a lo largo del tiempo a una velocidad de corte constante, mientras que el último muestra esta disminución al aumentar la velocidad de corte. A los fluidos que exhiben la propiedad opuesta, en la que la agitación a lo largo del tiempo provoca la solidificación, se les llama reopécticos, a veces anti-tixotrópicos, y son mucho menos comunes.

Clasificación de los fluidos

Todos los líquidos se pueden clasificar como newtonianos o no-Newtonianos. Si la relación es lineal y el líquido tiene tensión cero a cero gradiente de velocidad, entonces es neutoniano. Sino cumple con esto es no-Newtoniano, teniendo distintas clasificaciones y subdivisiones basadas en la curva tensión de corte y su gradiente de la velocidad.

Para los líquidos no-Newtonianos, el gradiente de velocidad depende de la viscosidad; es decir, el líquido tiene una más alta o más bajo tensión dependiendo de su velocidad. De acuerdo a esto, se puede dar la siguiente subclasificacion.

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NEWTONIANO

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AguaLa mayoría de las soluciones de sal en aguaSuspensiones ligeras de tinteCaolín (mezcla de arcilla)Combustibles de gran viscosidadGasolinaKeroseneLa mayoría de los aceites del motorLa mayoría de los aceites mineral

NO-NEWTONIANO

PRODUCCIÓN SEUDOPLÁSTICA, BINGHAM

PLÁSTICO, PRODUCCIÓN DILATANTE

ArcillaBArroAlquitránLodo de aguas residualesAguas residuales digeridasAltas concentraciones de incombustible en aceiteSoluciones

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termoplásticas del polímero

SEUDOPLÁSTICO

Lodo de aguas residualesCelulosaGrasaJabónPinturaTinta de la impresoraAlmidónSoluciones del látexLa mayoría de las emulsiones

DILATANTE

FeldespatoMicaArcillaArena de la playaArena movedizaAlmidón en agua

THIXOTROPIC - RHEOPECTIC

TintasLa mayoría de las pinturasCelulosa carboxymethylGel de siliconaGrasasAsfaltoAlmidón

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BentonitaSoluciones del yeso en agua

PERFILES DE FLUJO DE:

TAPÓN.

El flujo tapón es un flujo el cual se considera un sub flujo del flujo laminar, es decir que es aun más lento que el mismo laminar, y se da cuando este es ordenado y bien estratificado.

LAMINAR.

Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido. Se llama flujo laminar o corriente laminar, al movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular.

El flujo laminar es típico de fluidos a velocidades bajas o viscosidades altas, mientras fluidos de viscosidad baja, velocidad alta o grandes caudales suelen ser turbulentos. El número de Reynolds es un parámetro adimensional importante en las ecuaciones que describen en qué condiciones el flujo será laminar o turbulento. En el caso de fluido que se mueve en un tubo

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de sección circular, el flujo persistente será laminar por debajo de un número de Reynolds crítico de aproximadamente 2040. Para números de Reynolds más altos el flujo turbulento puede sostenerse de forma indefinida. Sin embargo, el número de Reynolds que delimita flujo turbulento y laminar depende de la geometría del sistema y además la transición de flujo laminar a turbulento es en general sensible a ruido e imperfecciones en el sistema.

Flujo laminar de un fluido perfecto en torno al perfil de un objeto.

TURBULENTO.

El flujo turbulento es más comúnmente desarrollado debido a que la naturaleza tiene tendencia hacia el desorden y esto en términos de flujos significa tendencia hacia la turbulencia. Este tipo de flujo se caracteriza por trayectorias circulares erráticas, semejantes a remolinos. El flujo turbulento ocurre cuando las velocidades de flujo son generalmente muy altas o en fluidos en los que las fuerzas viscosas son muy pequeñas.

La turbulencia puede originarse por la presencia de paredes en contacto con el fluido o por la existencia de capas que se muevan a diferentes velocidades. Además, un flujo turbulento puede desarrollarse bien sea en un conducto liso o en un conducto rugoso.

También se presenta como tema de aplicación la turbulencia atmosférica y la dispersión de contaminantes.

Modelo Matemático de Bingham

Un modelo reológico es una descripción de la relación entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte. La ley de viscosidad de Newton es el modeloreológico que describe el comportamiento de flujo de los fluidos newtonianos. También se llama modelo newtoniano. Sin embargo, como la mayoría de los fluidos de perforación son fluidos no newtonianos, este modelo no describe su comportamiento de flujo. En realidad, como no existe ningún modelo reológico específico que pueda describir con precisión las características de flujo de todos los fluidos de perforación, numerosos modelos han sido desarrollados para describir el comportamiento de flujo de los fluidos no newtonianos. A continuación se proporciona una descripción de los modelos de Flujo Plástico de Bingham, de Ley Exponencial y de Ley Exponencial Modificada. El usode estos modelos requiere

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medidas del esfuerzo de corte a dos o más velocidades de corte. A partir de estas medidas, se puede calcular el esfuerzo de corte a cualquier otra velocidad de corte.

BINGHAMEl modelo de Flujo Plástico de Bingham ha sido usado más frecuentemente para describir las características de flujo de los fluidos de perforación. Éste es uno de los más antiguos modelos reológicos que son usados actualmente. Este modelo describe un fluido en el cual se requiere una fuerza finita para iniciar el flujo (punto cedente) y que luego demuestra una viscosidad constante cuando la velocidad de corte aumenta (viscosidad plástica). La ecuación para el modelo de

Flujo Plástico de Bingham es la siguiente:= 0 + μpDonde:= Esfuerzo de corte0 = Punto cedente o esfuerzo de corte a una velocidad de corte de cero (intersección de Y)μp = Viscosidad plástica o tasa de aumento del esfuerzo de corte con el aumento de la velocidad de corte (pendiente de la línea)= velocidad de corteCuando se convierte la ecuación para su aplicación con las indicaciones del viscosímetro, la ecuación resultante es la siguiente:= YP + PV x300

La mayoría de los fluidos de perforación no son verdaderos fluidos Plásticos de Bingham. Para el lodo típico, si se hace una curva de consistencia para un fluido de perforación con los datos del viscosímetro rotativo, se obtiene una curva no lineal que no pasa por el punto\ de origen, según se muestra en la Figura11. El desarrollo de los esfuerzos de gel hace que la intersección de Y se produzca en un punto por encima del punto de origen, debido a la fuerza mínima requerida para romper los geles e iniciar el flujo. El flujo tapón, condición en que un fluido gelificado fluye como un “tapón” que tiene un perfil de viscosidad plano, comienza a medida que esta fuerza aumenta. A medida que la velocidad de corte aumenta, el flujo pasa del flujo tapón al flujo viscoso. Dentro de la zona de flujo viscoso, los incrementos iguales de la velocidad de corte producirán incrementos iguales del esfuerzo de corte, y el sistema adopta la configuración del flujo de un fluidonewtoniano. El viscosímetro de dos velocidades fue diseñado para medir los valores reológicos del punto cedente y de la viscosidad plástica de un Fluido Plástico de Bingham. La Figura 12 ilustra una curva de flujo para un fluido de perforación típico, tomada en elviscosímetro FANN (VG) de dos

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velocidades. La pendiente de la porción rectilínea de esta curva de consistencia constituye la viscosidad plástica. A partir de estas dos medidas de esfuerzo de corte, se puede extrapolar la línea de viscosidad plástica hasta el eje Y para determinar el punto cedente de Bingham que está definido como la intersección de Y. Para la mayoría de loslodos, el esfuerzo de cedencia verdadero es inferior al punto cedente de Bingham, como lo indican las Figuras 11 y 13. La Figura 13 ilustra un perfil de flujo verdadero de un fluido de perforación con el modelo ideal de Flujo Plástico de Bingham. Esta figura muestra no solamente la comparación entre el “punto cedente verdadero” y el puntocedente de Bingham, sino también la desviación de la viscosidad a bajas y altas velocidades de corte en comparación con la viscosidad Plástica de Bingham. El punto cedente de Bingham es más alto que el esfuerzo de cedencia verdadero. Por lo general, la mejor manera de estimar el punto cedente verdadero es a partir del valor de esfuerzo de gel inicial. El modelo de Flujo Plástico de Bingham representa con precisión la relación de esfuerzo de corte/velocidad de corte de los lodos base agua, de arcilla floculada, de baja densidad (como el Hidróxido de Metales Mezclados (MMH)) y de la mayoría de los demás fluidos a altas velocidades de corte (mayores que 511 seg-1 o 300 RPM). Generalmente, los valores de esfuerzo de corte/velocidad de corte de la mayoría de los fluidos no floculados se desvían de los valores pronosticados por el modelo de Flujo Plástico de Bingham, a medida que se reduce la velocidad de corte. La mayor divergencia está a velocidades de corte más bajas. Si un lodo es un verdadero fluido Plástico de Bingham, entonces el esfuerzo de gel inicial y el punto cedente serán iguales, como en el caso de numerosos fluidos base agua de arcilla floculada.

Objetivo de la Hidráulica y de que factores dependen

El objetivo principal de la hidráulica es lograr un equilibrio entre el control del pozo, la limpieza del pozo, la presión de bombeo, la densidad equivalente de circulación (ECD) y la caída de presión a través de la barrena.

Estas dependen de las propiedades reologicas del fluido y del caudal.

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Modelo Matemático de Power Law o Ley de Potencia

El modelo de Ley Exponencial procura superar las deficiencias del modelo de Flujo Plástico de Bingham a bajas velocidades de corte. El modelo de Ley Exponencial es más complicado que el modelo de Flujo Plástico de Bingham porque no supone que existe una relación lineal entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte, como lo indica la Figura 14. Sin embargo, como para los fluidos newtonianos, las curvas de esfuerzo de corte vs. velocidad de corte para los fluidos que obedecen a la Ley Exponencial pasan por el punto de origen. Este modelo describe un fluido en el cual el esfuerzo de corte aumenta según la velocidad de corte elevada matemáticamente a una potenciadeterminada. Matemáticamente, el modelo de Ley Exponencial se expresa como:

Donde:= Esfuerzo de corte

K = Índice de consistencia= Velocidad de corte

n = Índice de Ley Exponencial

Al ser trazada en un gráfico en escala log-log, la relación de esfuerzo de corte/velocidad de corte de un fluido queobedece a la Ley Exponencial forma una línea recta, como lo indica la Figura 15.La “pendiente” de esta línea es “n”. K’ es la intersección de esta línea.El índice “n” de Ley Exponencial indica el grado de comportamiento no newtoniano de un fluido sobre un rangodeterminado de velocidades de corte. Cuanto más bajo sea el valor de “n”, más el fluido disminuye su viscosidad con el esfuerzo de corte sobre dicho rango de velocidades de corte, y más curvada será la relación de esfuerzo de corte/velocidad de corte, como se muestra en la Figura 16. Según el valor de “n”, existen tres tipos diferentes de perfiles de flujo y comportamientos del fluido:

1. n < 1: El fluido es un fluido no

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newtoniano que disminuye su viscosidad con el esfuerzo de corte.2. n = 1: El fluido es un fluido newtoniano.3. n > 1: El fluido es un fluido dilatanteque aumenta su viscosidad con el esfuerzo de corte (los fluidos de perforación no están incluidos en esta categoría).La Figura 17 muestra una comparación entre un fluido de perforación típico y un fluido que disminuye su viscosidad con el esfuerzo de corte, un fluido newtoniano y un fluido dilatante. El efecto de “n” sobre el perfil de flujo y el perfil de velocidad es muy importante para los fluidos no newtonianos que disminuyen su viscosidad con el esfuerzode corte. A medida que el perfil de viscosidad se aplana (ver la Figura 18), la velocidad del fluido aumenta sobre unárea más grande del espacio anular, lo cual aumenta considerablemente la limpieza del pozo. Ésta es una de lasrazones por las cuales los fluidos de bajo valor de “n” como Flo-Pro proporcionan una limpieza del pozo tan buena.El índice de consistencia “K” es la viscosidad a una velocidad de corte de un segundo recíproco (seg-1). Este índice está relacionado con la viscosidad de un fluido a bajas velocidades de corte. La eficacia con la cual un fluido limpia el pozo y suspende los materiales densificantes y los recortes puede ser mejorada aumentando el valor de “K”.

El índice de consistencia “K” está generalmente expresado en lb-seg-n/100 pies2, pero también se puede expresar enotras unidades. Los términos “K” y “n” sólo son verdaderamente pertinentes

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cuando están relacionados con una velocidad de corte específica. Sin embargo, cuando la curva de un fluido está descrita por un número finito de medidas, los segmentos de la línea para estas medidas describen a “K” y “n”.Los valores de “K” y “n” pueden ser calculados a partir de los datos del viscosímetro. Las ecuaciones generalespara los valores de “n” y “K” son las siguientes:

log (2 1) n =log (2 1)

K = 11

Donde:n = Índice de Ley Exponencial oexponenteK = Índice de consistencia o índice defluido de la Ley Exponencial (dinaseg–n/cm2)1 = Indicación del viscosímetro de lodoa una velocidad de corte más baja2 = Indicación del viscosímetro de lodoa una velocidad de corte más alta1 = RPM del viscosímetro de lodo auna velocidad de corte más baja2 = RPM del viscosímetro de lodo auna velocidad de corte más altaRELACIÓN ENTRE (K, N) Y (VP, PC)

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En los fluidos de perforación a base de arcilla, tanto la viscosidad plástica como el punto cedente del lodo indicados en la Figura 19 afectan el coeficiente “K”. Se sólidos, (2) disminución de sólidos, y (3) floculación causada por lacontaminación.

Caso 1. La viscosidad plástica ha aumentado hasta exceder la viscosidad d la “base” debido al aumento de lossólidos sin producir mucho cambio en el punto cedente. La curva de viscosidad es básicamente paralela a la curva de base, por lo tanto no se produce prácticamente ningún cambio en “n”. La viscosidad global ha aumentado; por lo tanto, el valor de “K” es más alto.Caso 2. La viscosidad plástico ha disminuido debido a la remoción de los sólidos; el punto cedente también hadisminuido. Como en el Caso 1, la curva de viscosidad es básicamente paralela y no se produce prácticamente ningúncambio en “n”. “K” disminuye debido a la disminución de la viscosidad global.Caso 3. El punto cedente y la viscosidad plástica aumentaron debido a la contaminación y al aumento de lossólidos. La relación de PC a VP se ve muy afectada por la floculación resultante y el valor de “n”, la pendiente de la curva de viscosidad, ha disminuido. “K” aumenta según el cambio de la pendiente (“n”) y el aumento global de la viscosidad. El boletín titulado “Práctica Recomendada para la Reología y la Hidráulica de los Fluidos de Perforaciónde Pozos de Petróleo” (Práctica 13D Recomendada por API, Tercera Edición, 1 de junio de 1995) recomienda dosconjuntos de ecuaciones reológicas, uno para dentro de la tubería (condiciones turbulentas) y otro para el espacio anular (condiciones laminares). La ecuación de Ley Exponencial para tuberías está basada en las indicacionesdel viscosímetro de lodo a 300 y 600 RPM (300 y 600). Después de sustituir las velocidades de corte (511 y 1.022 seg–1) en las ecuaciones de “n” y “K” y de simplificar las ecuaciones, el resultado es el siguiente:

log (600 300) n 600 p = = 3,32 log1.022 300 log( 511 )

5,11300 5,11600 Kp= o511np 1.022np

Las ecuaciones de Ley Exponencial para el espacio anular son desarrolladas de la misma manera, pero éstas utilizan los valores obtenidos a 3- y 100-RPM (3 y 100). Al sustituir las velocidades de corte (5,1 seg–1 y 170 sey–1, respectivamente) dentro de la ecuación general, las ecuaciones quedan simplificadas de la siguiente manera:

log (100 3 ) n 100 a = = 0,657 log170,2 3 log(5,11)

5,11100 5,113 Ka= o170,2na 5,11na

Estas ecuaciones anulares requieren una indicación del viscosímetro a 100 RPM (100), la cual no se puede obtener con los viscosímetros VG de dos velocidades. API recomienda que se calcule un valor aproximado para la indicación a 100 RPM cuando se usan los datos del viscosímetro VG de dos velocidades:2(600 – 300) 100 = 300 –3

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Ecuación general de Ley Exponencial para la viscosidad efectiva (cP): μe = 100 x Kn–1 Viscosidad efectiva, tuberíaμep (cP) =1,6 x Vp(np–1) 3np + 1 np

100 x Kp( D ) ( 4np )Viscosidad efectiva, espacio anular:μea (cP) =2,4 x Va (na–1) 2na + 1 na

100 x Ka(D2 – D1) ( 3na )Donde:D = Diámetro interior de la tubería deperforación o de los portamechasD2 = Diámetro interior del pozo o de latubería de revestimientoD1 = Diámetro exterior de la tubería de perforación o de los portamechas Aunque API se refiera a estas ecuacionescomo ecuaciones de Ley Exponencial para espacios anulares y tuberías, la velocidad de corte dentro del espacio anular puede disminuir hasta un nivel comprendido dentro del rango que está mejor descrito por las ecuaciones paratuberías.

DEFINIR

DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACION

Para un fluido circulante, la densidad equivalente de circulación, en lb/gal, es igual a la presión hidrostática (psi) más la pérdida total de presión en el anular (psi), dividida por la profundidad vertical (en pies) y por 0,052.

PERDIDA TOTAL DE PRESIÓN POR FRICCION.

A medida que un fluido fluye por un conducto, tubería o algún otro conducto, ocurren pérdidas de energía debidas a la fricción; tales pérdidas de energía se llaman pérdidas mayores. Las pérdidas debidas a cambios puntuales en las condiciones del flujo, por ejemplo: cambios de dirección, reducciones o expansiones en el área de paso del flujo, elementos externos como válvulas, filtros, etc., se conocen como pérdidas menores. Tales pérdidas de energía traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo.

Las pérdidas de presión en un sistema de tuberías se deben a varias características del sistema.

• Rozamiento en la paredes de la tubería, que es función de la rugosidad de la superficie interior de la misma, el diámetro interior de la tubería y de la velocidad, densidad y viscosidad del fluido.

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• Cambios en dirección del flujo.

• Obstrucciones en el paso del flujo.

• Cambios repentinos o graduales en la superficie y contorno del paso del flujo.

PERDIDA DE PRESION EN EL TREPANO

A medida que la presión de la formación aumenta, se aumenta la densidad del fluido de perforación para equilibrar las presiones y mantener la estabilidad de las paredes. Esto impide además, que los fluidos de formación fluyan hacia el pozo.

FUERZA DE IMPACTO

El término impacto hace referencia a aquel momento en que un objeto o materia choca de manera violenta y fuerte contra otro objeto o materia. El impacto siempre supone algún tipo de alteración en las características de ese elemento aunque esto puede ser sólo en una porción de tal objeto dependiendo de dónde golpee y dónde se genere el impacto. Esto es así debido a que el golpe generado por el choque o impacto siempre es muy dañino y fuerte. El término impacto puede usarse en sentido concreto pero también como metáfora, como por ejemplo cuando se hace referencia al impacto ambiental.

Es normal usar el término impacto en un sinfín de situaciones específicas. Siempre se lo utiliza para hacer referencia a algún tipo de choque o golpe que ocurre entre dos o más partes. Este impacto puede ser entre elementos iguales o diferentes entre sí, por ejemplo cuando una pelota golpea un vidrio o cuando un meteorito impacta en otro meteorito, respectivamente. Aunque esto no es siempre así, es esperable que los golpes entre elementos diferentes generen daño diferenciado dependiendo de cada elemento y la fuerza con que cada uno actúe sobre el otro.

Cuando hablamos de impacto también podemos estar haciendo referencia a situaciones que no implican choques si no que es más bien el efecto que determinados fenómenos tienen sobre la realidad. Esto es especialmente claro cuando se habla por ejemplo del impacto que ciertas medidas políticas, económicas o sociales tienen sobre una población: en este caso se trata de expresar que las mismas generarán algún tipo de reacción o efecto. Del mismo modo, otro uso común que se le da a este término es aquel que hace referencia al impacto ambiental, es decir, al efecto que nuestras acciones como seres humanos generan sobre el medio ambiente cuando lo modificamos o alteramos.

Fuerza de Impacto Hidráulico (IF) –

es una medida de la energíadisipada en las boquillas del trépano.IF (lb) = ( Vn*Q*ρ) / 1 9 3 0 - V n = V e l o c i d a d e n b o q u i l l a s HSI (lb/in2) = ( 1,27xIF (lb) / Dtrep2) (normal 1,0 @ 4,0 HHP/in2) .

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POTENCIA HIDRAULICA EN EL TREPANO

La hidráulica tiene un impacto positivo sobre los dientes del trépano, ya que el fluido de perforación debe “enfriar” el trépano y a la vez quitar los recortes acumulados decada elemento cortador. En este sentido, el efecto de “enfriado” es más importantepara los trépanos de arrastre (por ejemplo trépanos PDC2) que para trépanos a conos. Cada cortador de PDC debe recibir suficiente flujo como para prevenir la acumulación de excesiva temperatura. Modelos matemáticos para estimar el efecto de la hidráulica sobre la velocidad de desgate del cortador PDC todavía no se han desarrollado.

POTENCIA ESPECIFICA.

Relación entre la potencia máxima del motor y su cilindrada; se expresa normalmente en CV/1.

OPTIMIZACIÓN HIDRÁULICA, OBJETIVO, FUNCIONAMIENTO Y TEORICO.

MÁXIMA POTENCIA .

En ingeniería eléctrica, electricidad y electrónica, el teorema de máxima transferencia de potencia establece que, dada una fuente, con una resistencia de fuente fijada de antemano, la resistencia de carga que maximiza la transferencia de potencia es aquella con un valor óhmico igual a la resistencia de fuente.

El teorema establece cómo escoger (para maximizar la transferencia de potencia) la resistencia de carga, una vez que la resistencia de fuente ha sido fijada, no lo contrario. No dice cómo escoger la resistencia de fuente, una vez que la resistencia de carga ha sido fijada. Dada una cierta resistencia de carga, la resistencia de fuente que maximiza la transferencia de potencia es siempre cero, independientemente del valor de la resistencia de carga.

Se dice que Moritz von Jacobi fue el primero en descubrir este resultado, también conocido como "Ley de Jacobi".

MAXIMO IMPACTO.

Esta basado en la teoría de que los cortes o ripios son removidos mas efectivamente cuando la fuerza del impacto del fluido que sale de los chorros de la mecha golpeando el fondo del pozo es máxima para lograr esta se debe perder el 48% de presión disponible en superficie en los chorros de la mecha.

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VELOCIDAD EN LAS BOQUILLAS.

Una boquilla es un dispositivo diseñado para controlar la dirección o las características de un fluido flujo (sobre todo para aumentar la velocidad) a medida que sale (o entra) un recinto o tubo a través de un orificio.

Una boquilla es a menudo una tubería o un tubo de sección transversal variable, y puede ser utilizado para dirigir o modificar el flujo de un fluido ( líquido o gas ). Las boquillas se utilizan con frecuencia para controlar la velocidad del flujo, velocidad, dirección, masa, forma y / o la presión de la corriente que sale de ellos.

Un chorro de gas, chorro de fluido, o de chorro de hidromasaje es una boquilla de la intención de expulsar gas o líquido en una corriente coherente en un medio que le rodea. Chorros de gas se encuentran comúnmente en las cocinas de gas, hornos, o barbacoas. Chorros de gas se usaban para la luz antes de que el desarrollo de la luz eléctrica. Otros tipos de chorros de fluido se encuentran en los carburadores, donde suave orificios calibrados se utilizan para regular el flujo de combustible en un motor, y en jacuzzis o spas.

Otro avión especializado es el laminar jet . Este es un chorro de agua que contiene los dispositivos para suavizar la presión y el flujo, y le da de flujo laminar, como su nombre indica. Esto le da mejores resultados para las fuentes.

Boquillas utilizadas para la alimentación de aire caliente en un horno o forja que son llamados toberas.

Alta velocidad

Con frecuencia, el objetivo es aumentar la energía cinética del medio que fluye a expensas de su presión y energía interna.

Boquillas puede ser descrito como convergentes (estrechamiento por debajo de un gran diámetro de un diámetro más pequeño en la dirección del flujo) o divergentes (la expansión de un diámetro más pequeño a uno más grande). Una tobera De Laval cuenta con una sección convergente seguido por una sección divergentes ya menudo se llama una tobera convergente-divergente ("con-di boquilla").

Boquillas convergentes acelerar líquidos subsónicas. Si la relación de presión de la boquilla es lo suficientemente alto como el flujo llegará a velocidad sónica en el punto más estrecho (es decir, la garganta de la tobera). En esta situación, la boquilla se dice que se ahogó.

El aumento de la ratio de presión de la boquilla no va a aumentar aún más la garganta número de Mach más allá de la unidad. Aguas abajo (es decir, externa a la boquilla) el flujo es libre de expandirse a velocidades supersónicas. Tenga en cuenta que el Mach 1 puede ser una muy alta velocidad de un gas caliente, ya que la velocidad del sonido varía según la raíz cuadrada de la temperatura absoluta. Por lo tanto la velocidad alcanzada en una garganta de la tobera puede ser mucho mayor que la velocidad del sonido al nivel del mar.

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Este hecho es ampliamente utilizado en los cohetes que hipersónico flujos son necesarios, y en mezclas de propelente se eligen deliberadamente para aumentar aún más la velocidad del sonido.

Boquillas divergentes fluidos lentos, si el flujo es subsónico, pero acelerar los fluidos sónicas o supersónicas.

Convergente-divergente boquillas por lo tanto, puede acelerar los líquidos que se han ahogado en la sección convergente a velocidades supersónicas. Este proceso CD es más eficiente que permite una tobera convergente para ampliar supersónicamente externamente. La forma de la sección divergente también asegura que la dirección de los gases de escape directamente hacia atrás, como cualquier otro componente de fuga no contribuiría a empuje.

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