Alta viscosidad y alta gravedad específica Cómo afectan el bombeo

La viscosidad es la medida del espesor de un fluido y, en particular, su capacidad para resistir la deformación a una velocidad determinada.
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Este artículo incluye

  • ¿Qué es la viscosidad?
  • ¿Qué es la gravedad específica?
  • ¿Cómo se mide la viscosidad?
  • Consideraciones al bombear fluidos de alta viscosidad y alta gravedad específica
  • Bombas de alta viscosidad y alta especificidad de alta viscosidad y alta especificidad de EDDY Pump

¿Qué es la viscosidad?

La viscosidad es la medida del espesor de un fluido y, en particular, su capacidad para resistir la deformación a una velocidad determinada. Esencialmente, la viscosidad indica la capacidad de un fluido para resistir las fuerzas que tienden a producir un flujo de ese material. Algunos otros detalles con respecto a la viscosidad son que la viscosidad generalmente disminuye cuando aumenta la temperatura del fluido, lo que hace que el material se vuelva más delgado y fluya con menos fuerza aplicada. Lo contrario también es cierto en que cuando la temperatura del fluido disminuye, la viscosidad aumenta, lo que hace que el material se vuelva más grueso y requiera una mayor cantidad de fuerza para hacer que el material fluya. Otro elemento importante que debe entenderse es que los fluidos de mayor viscosidad causan una mayor pérdida de fricción de la tubería.

El papel de la temperatura en el bombeo de fluidos de alta viscosidad

Un punto clave a tener en cuenta al bombear fluidos de alta viscosidad es que cuando el fluido altamente viscoso está expuesto a temperaturas aumentadas, la viscosidad tiene una tendencia a disminuir. Lo contrario también es cierto en que los fluidos experimentan un aumento en la viscosidad debido a la disminución de la temperatura.

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¿Qué es la gravedad específica?

La gravedad específica, también conocida como densidad relativa, es la medida de la densidad de un fluido en comparación con la densidad del agua. Para medir la gravedad específica de los gases, la comparación suele ser la densidad del aire. Cuando la gravedad específica de un fluido es mayor que 1 Sg el fluido es más denso que el agua, si la gravedad específica es inferior a 1 Sg el fluido es menos denso que el agua. Un interesante El hecho con respecto a la gravedad específica es que si un material tiene una densidad inferior a 1 Sg, y ese material está sumergido en el agua, en realidad flotará en la superficie del agua. Lo contrario también es cierto en que si el material tiene una densidad mayor que 1 y se arroja al agua, se hundirá.

Como ejemplo, el agua tiene una gravedad específica (de 1 Sg, y una mezcla típica de arena / agua en el dragado varía de 1.3 Sg a 1.8 Sg. Una bomba EDDY diseñada específicamente para aplicaciones de lodo que involucran materiales de alta viscosidad y alta gravedad específica puede bombear materiales que tienen un rango de gravedad específico mayor que la mayoría de las bombas centrífugas comunes; por lo general, las bombas centrífugas están en el rango de gravedad específico más bajo en comparación con una bomba EDDY.

¿Cómo se mide la viscosidad?

Comprender la tasa de viscosidad precisa del fluido que está bombeando es uno de los factores más importantes, si no el más importante, para bombear fluidos viscosos. La centipoise es un método popular para medir la viscosidad y se considera una unidad de medición de viscosidad dinámica. El agua tiene una viscosidad de 1-CPS. El agua se utiliza a menudo como una línea de base para la comparación. La fórmula para medir la viscosidad es Esfuerzo cortante / Velocidad de cizallamiento = Viscosidad expresada en centipoise (CPS).

¿Cuál es el error número 1 cometido al determinar la viscosidad para el bombeo?

Curiosamente, el error número 1 cometido al determinar la viscosidad es EVITAR el proceso de determinar la viscosidad correcta, ¡utilizando el dispositivo de medición adecuado! En cambio, hacen una «conjetura» que a menudo conduce a una comprensión incorrecta de la verdadera viscosidad del fluido que desea bombear.

Una razón por la que las personas evitan determinar la viscosidad es que se sienten intimidadas por el proceso y los dispositivos de medición requeridos. Esto puede ser un gran problema, y un problema que se evita fácilmente porque en realidad, usar los dispositivos de medición adecuados y seguir los procedimientos correctos son muy simples y fáciles de conducir.

No conocer la verdadera viscosidad del fluido que está bombeando puede causar una situación en la que la bomba que compra no mueve el fluido viscoso debido a cosas tales como la potencia insuficiente del motor, o el fluido se está «asentando o acumulando» en la ruta del líquido y no se mueve a través de la bomba.

La realidad es que los dispositivos y procesos de medición utilizados para determinar la viscosidad de un fluido son muy simples y fáciles de realizar. Tenga en cuenta que no se deje intimidar por los dispositivos de medición o los procesos necesarios para determinar la viscosidad.

Tipos populares de dispositivos de medición para determinar la viscosidad

Hay una serie de dispositivos para medir la viscosidad. Muy a menudo, si el fluido no cambia la viscosidad debido a las diferentes condiciones de flujo, se utiliza un viscosímetro para determinar la viscosidad. Si la viscosidad cambia debido a las diferentes condiciones de flujo, entonces se utiliza un reómetro para determinar la viscosidad.

cómo se mide la viscosidad

Viscosímetro – Marsh Funnel Model 201 y Measure Cup Model 202

El embudo Marsh es muy simple de usar y puede proporcionar mediciones en el lugar que permiten a los ingenieros identificar cambios repentinos en la viscosidad de la suspensión para que se puedan tomar las medidas correctivas necesarias para evitar problemas con el aumento de la viscosidad más allá del punto en que la bomba puede moverse. Para obtener más información sobre el Marsh Funnel Model 201 y Measure Cup, el Modelo 202, visite: https://www.fann.com/fann/products/oil-well-cement-testing/viscosity/marsh-funnel.html#

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Fann Modelo 35 para medir la viscosidad

Durante muchas décadas el Fann 35 (modelo 35) ha sido el viscosímetro más popular del mercado y se ha convertido en «la medida» de cómo debería ser un gran viscosímetro. Comúnmente conocido como el Estándar de la Industria, el Fann 35 es un viscosímetro rotacional de cilindro coaxial de couette. Este viscosímetro es el más popular para determinar la viscosidad para aplicaciones de fluidos de perforación. Una de las razones por las que el Fann 35 es tan popular se debe a su facilidad de uso. Este viscosímetro utiliza una boba con resorte que se mueve cuando se aplica suficiente fuerza al fluido que se está probando. Es tan simple como eso; la fuerza requerida para «cortar» o «cortar» el fluido es la velocidad de cizallamiento o CPS (centipoise). Para obtener más información sobre el Fann 35, visite: https://www.fann.com/fann/products/oil-well-cement-testing/viscosity/df-viscosity.html?nodeId=1_leveltwo_27

Así es como funciona el Modelo 35. Otro viscosímetro común utilizado es el tipo que está equipado con un husillo que se sumerge en el fluido que se está midiendo, y a medida que el husillo gira mide el par requerido para girar el husillo, lo que a su vez indica la viscosidad del fluido. Ambos tipos son adecuados para fluidos newtonianos.

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Reómetro

Un reómetro es un dispositivo muy preciso que mide la respuesta de un fluido a las fuerzas aplicadas al fluido que hacen que el fluido o material se «escarpe», lo que determina la viscosidad. Los reómetros son el dispositivo de elección para fluidos más complejos que no pueden definirse por un solo valor o característica. Hay dos tipos de reómetros; Reómetros de corte que aplican tensiones de corte, y reómetros extensionales que aplican tensión extensional. Adecuado para fluidos no newtonianos.

Tres categorías primarias de viscosidad

Con la amplia gama de viscosidades que existen, se han desarrollado tres categorías para permitir una fácil referencia a otro líquido con viscosidad similar o diferente.

Delgado:

  • El agua está en esta categoría, junto con todos los demás líquidos delgados que tienen una fluidez similar a la del agua. El agua es 1 CPS a 70ºF (21ºC).

Semi-Viscoso:

  • En esta categoría, los líquidos son más espesos que los líquidos que están en la categoría delgada. Un ejemplo de líquidos en esta categoría son el jarabe de arce o el aceite de motor (SAE 30). El aceite de motor (SAE 30) es de 150-200 CPS.

Viscoso:

  • La categoría de líquidos viscosos tiene un rango mayor que las otras dos categorías. Además, los líquidos en esta categoría pueden tener viscosidades tan altas como decenas de miles de CPS.
  • Un ejemplo de líquidos en esta categoría son la melaza de 5,000 a 10,000 CPS, y la mantequilla de maní que tiene un rango de viscosidad de 150,000 a 250,000 CPS. Otro desafío asociado con el bombeo de mantequilla de maní es que, además de que el material es una centipoise tan alta a 250,000 CPS, el bombeo de mantequilla de maní también ocurre en una fábrica de fabricación de alimentos y el contenido de agua de la mantequilla de maní es extremadamente bajo. El contenido de humedad extremadamente bajo está fuera de las capacidades de lo que la mayoría de las otras bombas centrífugas pueden mover.

Consideraciones al bombear de alta viscosidad

Las viscosidades y la gravedad específica son características muy importantes de un fluido dado que deben tenerse en cuenta en la decisión al comprar una bomba para su trabajo. Uno de los factores más importantes al bombear fluidos de alta viscosidad y alta gravedad específica es asegurarse de que la bomba, las tuberías y cualquier otro componente del sistema de bombeo estén dimensionados para manejar el grado de viscosidad y la gravedad específica para todos los materiales combinados que se bombearán. Este es un paso crucial en el proceso y puede requerir algunas llamadas a los fabricantes de materiales para asegurarse de que tiene la gravedad y viscosidad específicas correctas para todos los materiales. La unidad de medida para la viscosidad es centipoise (CPS), y la unidad de medida comúnmente utilizada para la gravedad específica es g/cm³ o lbs/gal.

Un ejemplo de clasificación de centipoise

La siguiente información de viscosidad se utilizará como ejemplo de comparación para comprender el diferente nivel de viscosidad para cada uno de los materiales que se enumeran a continuación.

Viscosidad del material en centipoise (CPS)
Agua 1 CPS
Leche 3 CPS
Aceite de motor SAE 30 150-200 CPS
Bauxita (barro rojo) 1.000 CPS
* Miel 10,000 CPS
*Ketchup 50,000 CPS
*Mantequilla de maní 250,000 CPS

* Por lo general, las aplicaciones de ultra centipoise como esta requieren una bomba de desplazamiento positivo.

Fann Mud Balance Modelo 140 para medir la gravedad específica
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Uno de los equilibrados de barro convencionales más populares utilizados, el Fann Modelo 140 es uno de los dispositivos de medición más simples y precisos para determinar la densidad o el peso por unidad de volumen (gravedad específica). La ventaja de este equilibrio de lodo en particular es que la temperatura relacionada con la muestra del material que se utiliza para medir la gravedad específica no afecta sustancialmente la precisión de las lecturas, lo que hace que la determinación de la viscosidad sea aún más fácil porque la temperatura, esencialmente, se elimina de la ecuación.
Para obtener más información sobre el Fann Mud Balance Modelo 140, visite:


https://www.fann.com/fann/products/drilling-fluids-testing/mud-balances/mud-balance-m140.html?nodeId=1_leveltwo_16&pageId=Products

El siguiente es un ejemplo de dos escenarios al determinar la gravedad específica de una suspensión con una mezcla 50/50 de dos materiales mezclados; 1) el escenario es conocer la gravedad específica de ambos materiales, y 2) cuando se desconozca la gravedad específica de ambos materiales y la gravedad específica de ambos materiales deba determinarse utilizando un dispositivo de medición de gravedad específico.

Otra consideración muy importante para una aplicación de bombeo es la gravedad específica o el peso del fluido a bombear. La gravedad específica cuando se combinan múltiples materiales para crear una suspensión es muy importante para garantizar que la bomba sea capaz de bombear el material. Algo a tener en cuenta con respecto a la determinación de la gravedad específica es que en realidad es muy simple: cualquiera puede hacerlo con el dispositivo de medición adecuado y un poco de comprensión del proceso de medición.

Escenario 1 – Cuando no conoce la gravedad específica de cada fluido / material

No conocer la gravedad específica de un material puede ser muy intimidante, pero tenga en cuenta que medir la viscosidad es muy simple cuando se usa el dispositivo de medición correcto para la tarea. Para este escenario, sugerimos usar un equilibrio de barro convencional como el Fann Model 140, que es extremadamente fácil de usar.

  1. El Fann Modelo 140 está construido con un haz fácil de leer que se gradúa en cuatro escalas: libras por galón, gravedad específica, libras por pie cúbico, libras por pulgada cuadrada por 1,000 pies por profundidad.
  2. Un extremo de la viga tiene una taza unida que se utiliza para llenar con el fluido que se va a medir.
  3. Llene la taza unida a la viga con el líquido a medir.
  4. Coloque el haz con la copa llena de líquido de nuevo en el equilibrio del haz, y moviendo la ryder a lo largo del haz graduado, encuentre la ubicación exacta en el haz graduado donde se logra el equilibrio que se indica por la «burbuja» en el haz que se está centrando.
  5. Una vez completado este paso anterior, los números en la escala graduada se utilizan para realizar un cálculo simple que producirá la gravedad específica exacta del fluido.

NOTA: Para una descripción más concisa de este proceso de uso del Modelo Fann 140 para determinar la viscosidad, vaya al siguiente video instructivo de Fann:
https://www.youtube.com/watch?v=8wNEN6SOa7M

Escenario 2 – Cuando conoce la gravedad específica de cada fluido/material

Para determinar la gravedad específica de una mezcla de purines para este escenario se debe conocer la gravedad específica para cada uno de los materiales. Para obtener la gravedad específica de cada material, si la gravedad específica no se encuentra en el embalaje del material, comuníquese con el fabricante de cada material. Primero, verifique el empaque; a veces los fabricantes incluyen gravedad específica en el embalaje. Otra cosa que puede hacer es echar un vistazo al sitio web del fabricante; a veces incluyen características importantes del producto, como la gravedad específica en sus materiales.

Una vez que tenga la gravedad específica para cada material dado, se puede determinar la gravedad específica para todos los materiales combinados. El siguiente es un ejemplo de cómo determinar la gravedad específica de múltiples materiales combinados. Para este ejemplo, utilizaremos roca triturada seca y agua.

  1. La gravedad específica es el peso promedio del agua y el material que se bombea.
  2. Para determinar la gravedad específica de un purín:
    1. Utilizando la gravedad específica de la roca triturada que para este ejemplo es de 2,5 Sg, y la gravedad específica del agua que es, y comenzar a calcular la gravedad específica para los materiales combinados como una mezcla 50/50 (50% de agua y 50% de roca triturada).
    2. Cálculo:
      1. Roca triturada – Multiplica 2.5 Sg por 0.5 =
        1.25 Sg
      2. Agua – Multiplica 1 Sg por 0.5 =
        0.5 Sg
      3. Luego agregue la gravedad específica de ambos materiales, que sería de 1.25 Sg + 0.5 Sg =
        1.75 Sg para la mezcla combinada de 50/50 de roca triturada y agua.
    3. Una cosa a tener siempre en cuenta es que cuanto mayor sea la gravedad específica, mayor será la fuerza de bombeo requerida para bombear el material.

Bombas de alta viscosidad y alta gravedad específicas de servicio pesado de EDDY Pump

La bomba EDDY es considerada una de las principales bombas de alta viscosidad y alta gravedad específica en el mundo. El equipo de ingeniería de bombas de EDDY tiene más de tres décadas de experiencia en el desarrollo y la creación de bombas que están diseñadas específicamente para los desafíos asociados con el bombeo de fluidos y lodos de alta viscosidad y alta gravedad específica.

La bomba EDDY es un diseño de bomba sin obstrucciones que incluye una trayectoria mojada ampliada y un rotor empotrado para mover grandes cantidades de materiales a través de la bomba sin problemas. El diseño del rotor y la forma en que la bomba desplaza el fluido es muy único en el sentido de que la acción de giro del rotor crea algo llamado corriente de Foucault. Una corriente de Foucault es una corriente circular de fluido que produce un vórtice que se extiende hacia abajo en la entrada de la bomba; Esto crea una succión lo suficientemente fuerte como para que las partículas sólidas viajen hacia arriba en la voluta

Otro beneficio del diseño único del rotor es que ayuda a mantener los sólidos en suspensión. Mantener la suspensión de los sólidos mantiene la alta viscosidad y los fluidos de alta gravedad específica moviéndose eficientemente a través de la trayectoria mojada sin asentarse en la parte inferior de la voluta. Este aspecto único del diseño de la bomba EDDY también la convierte en una gran bomba para transferir sólidos grandes. La capacidad de la bomba EDDY para bombear sólidos concentrados es perfecta para mover materiales viscosos con hasta un 40-70% de sólidos por volumen; una tarea imposible para muchos tipos de bombas tradicionales.

La bomba EDDY está hecha de materiales de la más alta calidad y es extremadamente resistente, químicamente compatible con la mayoría de los fluidos y capaz de soportar una gran cantidad de castigo que generalmente es inherente a las aplicaciones abrasivas, de alta viscosidad y alta gravedad específica.

Características y Beneficios

  • Diseño que no se obstruye
  • Manejo de alto contenido de sólidos
  • Manejo de alta viscosidad y gravedad específica
  • Sin tolerancias críticas
  • Bajo mantenimiento
  • Tiempo de inactividad mínimo
  • Bajo costo de propiedad
  • 40-70% Bombeo de sólidos por volumen
  • Capaz de bombear objetos casi del tamaño de los tamaños de los puertos de entrada y descarga de líquido.
  • Mueve fácilmente trapos, material fibroso, rocas y otros tipos de medios.
  • 100 % fabricado en Estados Unidos.

Para obtener más información sobre la bomba EDDY Heavy-Duty High Viscosity and High Specific Gravity, visite
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Categorías de productos de bombas EDDY

  • Bombas de proceso industriales de servicio pesado
  • Bombas autocebantes (eléctricas y diésel)
  • Equipos de dragado
    • Accesorio de bomba de excavadora
    • Trineo de dragado
    • Draga Autónoma
    • Draga desplegada por cable
    • Unidades de potencia hidráulica (HPU)

Si está bombeando lodo, salmueras, sólidos altos, material extremadamente viscoso, pasta, abrasivos altos (arena y grava) y material lleno de sólidos, entonces encontró la bomba más adecuada para el trabajo. Vete a:

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Eddy Pump For High Viscosity

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