Exp Esfuerzo Y Ion

    -Introducción -Esfuerzo y deformación: módulo de Young -Contracción lateral -Compresibilidad -Elasticidad por deslizamiento o cizalladura

Elasticidad: Parte de la Física que estudia las Leyes que gobiernan las deformaciones sufridas por un cuerpo cuando se le aplica una fuerza externa.  

Todo cuerpo sobre el que actúan fuerzas externas sufre

una

deformación

que

depende

de

la

naturaleza del sólido y de las fuerzas que sobre él actúan.

Si al suprimir las fuerzas que actúan sobre el sólido éste vuelve a recobrar su estado original se dice que es elástico. Si

el

cuerpo

queda

permanentemente deformado,

al

dejar

de

aplicarle la fuerza se dice que • Muchos materiales el cuerpo es

tienen la capacidad de

resistir y recuperarse de las deformaciones producidas por esfuerzos exteriores. Esta

inelástico o plástico.

capacidad

que

se

presentan

en

los

Elasticidad por tracción y compresión Esfuerzo y deformación: Consideremos un cuerpo al que se le aplican dos fuerzas exteriores iguales paralelas en sentido contrario y perpendiculares a dos secciones      

T

T

Si T>0 (hacia fuera del cuerpo) tracción

fuerza de

Si T<0 (hacia dentro del cuerpo)

fuerza de

ESFUERZO(σ ): Se define como el cociente entre la tensión aplicada y el área de la sección transversal sobre la que se aplica.    

σ = T/A

( N/m2)

El resultado será un cambio en la longitud el mismo

Si Lo es la longitud original del cuerpo y L su longitud después de aplicar el esfuerzo, el alargamiento producido será ΔL = L - Lo   si ΔL>0

L>Lo

fuerza de tracción

DEFORMACION: La deformación producida dependerá de la tensión por unidad de área transversal sobre la que se aplica la fuerza. Deformación (ε) : El cociente entre la variación de longitud producida y la longitud inicial del cuerpo:  ε = ΔL/Lo

sin unidades

 

Si el esfuerzo aplicado sobre el cuerpo no es demasiado grande (reversible), experimentalmente se encuentra que el esfuerzo aplicado es proporcional a la deformación producida:   Ley de Hooke σ =Eε   

Cuerpos perfectamente elásticos: son aquellos que recuperan su  forma original una vez que cesa el esfuerzo aplicado. Cuerpos perfectamente inelásticos: son aquellos que no  recobran su forma original una vez que cesa el esfuerzo  aplicado.    Todo cuerpo -- intervalos de esfuerzos donde se comporta como  elástico e intervalos de esfuerzos mayores donde es inelástico.   coeficiente de seguridad: cociente entre el esfuerzo aplicado y el  esfuerzo de ruptura.                                                    S < 1 el cuerpo no se rompe      S = σ/σC                                                                                                         S ≥ 1 el cuerpo se rompe

ESFUERZO Y DEFORMACION

Fragilidad: Se define como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. Ductilidad: Es la habilidad de un material para deformarse antes de fracturarse. Tiene además la ventaja de avisar cuando va a ocurrir la fractura, al hacerse visible su deformación.

a = límite de proporcionalidad (desde O – a) σ ~ ε Hooke b = límite de elasticidad (desde O – b) zona elástica a partir de b hasta d zona inelástica o plástica

Límite elástico o límite de elasticidad: Es el valor máximo de las fuerzas exteriores por unidad de área (o esfuerzo) que el sólido puede soportar comportándose como elástico. A partir de dicho valor las deformaciones son permanentes y el cuerpo se comporta como inelástico o plástico. Límite de proporcionalidad: Es el valor máximo del esfuerzo que el sólido puede soportar para que el esfuerzo aplicado y la deformación producida sean proporcionales (zona ley de Hooke)

Límite de ruptura o esfuerzo de ruptura: es la mínima fuerza por unidad de sección capaz de producir la ruptura del cuerpo. Coeficiente de seguridad: es el cociente entre la fuerza máxima por unidad de sección y el esfuerzo de ruptura.

ESFUERZO Y DEFORMACION Esfuerzos de tensión: Las fuerzas externas son paralelas y en direcciones opuesta perpendiculares al mismo plano. Al aplicarse en el material tiende formarse grietas o fracturas en este F último. F

ESFUERZO Y DEFORMACION Esfuerzos compresivos: Se presentan cuando las fuerzas externas están dirigidas una contra la otra en el mismo plano. Como resultado de su acción el material tiende a reducir su volumen.

F

F

ESFUERZO Y DEFORMACION Esfuerzos de corte: Ocurren cuando las fuerzas externas están paralelas y en direcciones opuestas, ya sea en el mismo o en diferentes planos. Su aplicación tiende a desplazar algunas partes del material con respecto a otras

F

F

ESFUERZO Y DEFORMACION Si los esfuerzos principales son de igual magnitud en un cuerpo, este estado de esfuerzos se denomina hidrostático

Fuente: Elementos De Prospección Sísmica. Alfonso Muñoz Martín

ISOTROPIA / ANISOTROPIA

ANISOTROPÍA Debido a su origen, la anisotropía puede ser de origen litológico o intrínseco. Otro tipo importante es la anisotropía inducida por esfuerzos externos. La anisotropía es normalmente causada por microfisuras.

Fuente: Petroleum related rock mechanics. E. FJAER, R.M. HOLT, P. HORSRUD,

ISOTROPIA

MECANICA DE MATERIALES

PROPIEDADES MECANICAS DE LA ROCA

ESFUERZO Y DEFORMACION Esfuerzo – Deformación (TEORIAS)

Poisson  Young (E). Tensión (UCS) Resistencia Compresiva no Confinada Co (cohesión) Angulo de Fricción Interna (AFI )

Esfuerzo – Deformación (TEORIAS)

• Poisson

CONCLUCIONES •

El  simple  acto  de  obviar  la  mecánica  de  rocas  al  momento  de  perforar  un  pozo, provocará graves consecuencias como  inestabilidad  del  pozo,  pérdida  del  lodo  de  perforación  en  volumen  significativo,  atascamiento  de  la  tubería,  reactivación de fallas. 

BIBLIOGRAFIA • E. FJAER, R.M. HOLT, P. HORSRUD. Petroleum related rock mechanics. • ALFONSO MUÑOZ MARTÍN. Elementos De Prospección Sísmica. • Análisis De La Geomecánica Aplicada A La Estabilidad De Pozos De Los Campos Cusiana Y Cupiagua Mediante Analogías Con Yacimientos Sensibles A Esfuerzos. EDUARD PABÓN GÉLVEZ. YUSSED OBEID MÉNDEZ. universidad industrial de Santander. facultad de ingeniería fisicoquímicas escuela de ingeniería de petróleos. Bucaramanga. 2004