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LA ESTRUCTURA EN LA INGENIERIAMECANICA DE FLUIDOS (PERFORACION CON NANOPARTICULAS)

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SEBASTIAN ARGUMERO MORENO ESTUDIANTE

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UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA SECCIONAL ALTO MAGDALENA FACULTAD INGENIERIA CIVIL INGENIERIA CIVIL

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GIRARDOT 2019

MECANICA DE FLUIDOS (PERFORACION CON NANOPARTICULAS)

LA ESTRUCTURA EN LA INGENIERIA

JOSEˈ RAFAEL RINCON ARDILENARO BERNAL A DOCENTE

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA SECCIONAL ALTO MAGDALENA FACULTAD INGENIERIA CIVIL INGENIERIA CIVIL

GIRARDOT 2019

1.0 LA INGENIERIA Y SU APLICACIÓN EN LAS ESTRUCTURAS

Las matrices empleadas por la ingeniería civil nos dan un gran desempeño en nuestra carrera por el hecho tan simple de que lleva más de un siglo siendo aplicada cualquier tipo de matrices, siendo una de las aportaciones más valiosas y fructíferas a las matemáticas modernas, nos permiten en la representación de problemas complejos en los que intervienen un gran número de variables., En la física una de las materias más aplicadas en la ingeniería, requiere de aplicaciones de muchas variables, no podrían ser delimitados, planeados y resueltos, la escritura matricial por su agilidad, brevedad y precisión suple esta deficiencia. En la ingeniería civil se suplen diversos aspectos:  El diseño estructural se resuelve mediante matrices.  Los análisis de redes de flujo en mecánica de suelo se resuelven mediante matrices  Circuitos eléctricos  Espejos dieléctricos Las matrices tienen un sinfín de aplicaciones hacia la ingeniería civil por ejemplo en el cálculo estructural para analizar una carga y el diseño de elementos. El método matricial se basa en estimar los componentes de las relaciones de rigidez para resolver las fuerzas o los desplazamientos para un ordenador, los datos que se desconocen de la estructura de las fuerzas y los desplazamientos que pueden ser determinadas resolviendo esta ecuación. El método directo de la rigidez es el más común en los programas de cálculo estructural de estructural, el origen consiste en asignar a la estructura de barras un objeto matemático, llamado matriz de rigidez, que relaciona los desplazamientos de un conjunto de puntos de estructuras,

llamados nodos, con las fuerzas exteriores que es necesario aplicar para lograr esos desplazamientos generalizados. La matriz de rigidez relaciona las fuerzas nodales equivalentes y desplazamientos sobre los nodos de la estructura, mediante la siguiente ecuación.

Las matrices empeñadas a la ingeniería civil, son unas de las matemáticas más modernas, con estas matrices podemos solucionar diferente tipos de problemas, sobre todo para la mecánica estructural, esta desempeñada en su principio con las matrices para poder hallar resistencias de alguna viga o cuanto trabajo nos ejerce una cercha, atreves de las matrices el ingeniero desempeñara un gran resultado a la hora de su aplicación. El álgebra lineal es la inicialización de las matrices aplicadas en 2D o 3D, mediante esta algebra es la adquisición de la primeras aplicación de esta a la ingeniería, mediante podemos establecer esto como un método mecánico donde podemos representar diferentes variables en una sola aplicación. Veamos cómo se calculan los coeficientes de rigidez. Se considera que el extremo i de la barra ij está fijo; calcularemos las componentes en las direcciones x y y de la fuerza axial que se genera al provocar un desplazamiento unitario horizontal y otro vertical.

Al aplicar un desplazamiento unitario horizontal (ver figura 5), la barra se deforma 1 c⋅ osα, induciendo una fuerza axial de tensión N E = Acosα l Sxx yx . Si , S son las componentes en las direcciones x e y respectivamente cuando se produce un desplazamiento unitario en la dirección y, tenemos que Formatted: Spanish (Colombia)

S N xx = = α α EA l , sen sen cos yx S N = = α EA α α l .

Observemos que la convención de signos no es la misma que la anterior puesto que ahora las tensiones son positivas y las compresiones negativas; similarmente, N E = Asenα l es la fuerza axial de tensión que se genera en la barra cuando se produce un desplazamiento unitario vertical, con lo que las fuerzas o rigideces correspondientes son cos sen cos xy S N = = α EA α α l , 2 S N yy = = cosα α EAsen l Lo anterior se hace para cada una de las barras. De esta manera, hemos presentado el problema de Navier para el caso de 4 barras, aplicando en forma importante el álgebra matricial. Aunque parezca contradictorio, hoy en día con la invasión de los programas de computadoras y en general de las computadoras y calculadoras programables se exige un mayor dominio de las matemáticas ya que para elaborar un programa de computadoras se necesita que el método que se implemente en un algoritmo sea de carácter general. Lo cual sucede en este

problema con el auxilio de los cosenos directores y en general de la geometría analítica.

1.1 1.1 LA MATEMATICA MODERNA EN LA INGENIERIALA INGENIERIA EN LA ESTRUCTURA

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Debe entenderse como una carga estructural aquellas solicitaciones mecánicas (fuerzas, momentos, deformaciones, desplazamientos) que debe ser incluidas en el cálculo de los elementos mecánicos resistentes. La estructura está constituida por el conjunto de elementos mecánicos resistentes y sus uniones mecánicas considerados como un sistema. Las cargas estructurales son generalmente clasificadas como: 



cargas muertas que actúan de forma continua y sin cambios significativos, pertenecen a este grupo el peso propio de la estructura, empujes de líquidos (como en un dique) o sólidos (como el suelo en un muro de contención), tensores (como en puentes), pres fuerzo, asientos permanentes; cargas vivas que son aquellas que varían su intensidad con el tiempo por uso o exposición de la estructura, tales como el tránsito en puentes, cambios de temperatura, maquinaria (como una prensa), acumulación de nieve o granizo, etcétera; cargas accidentales que tienen su origen en acciones externas al uso de la estructura y cuya manifestación es de corta duración como lo son los eventos sísmicos o ráfagas de viento.

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Algunos principios básicos del cálculo estructural son: 

Aleatoriedad e incertidumbre, sobre el valor de las cargas actuantes, por lo que éstas deben ser tratadas como variables aleatorias por lo que un cálculo estructural seguro incluye determinar valores estadísticos asociados

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a la densidad de probabilidad de cada carga. Así se define el valor característico de una carga F de efecto desfavorable como el valor tal que:



Método de los estados límites, muchas instrucciones técnicas y métodos recomendados usan este método consistente en identificar un conjunto de situaciones potencialmente peligrosas para la estructura, cuando el valor de cierta magnitud supera un cierto umbral. El cálculo estructural consiste en identificar un conjunto de magnitudes relevantes y comprobar que para todas ellas se cumple.



Hipótesis de carga, dadas las incertidumbres existentes sobre una estructura, y las diferentes condiciones en que puede trabajar, no resulta posible determinar mediante un único cálculo o combinación de cargas el efecto general de las cargas. Por esa razón la mayoría de instrucciones técnicas establecen diferentes combinaciones de carga, que en su conjunto reproducen situaciones cualitativamente diferentes que pueden ocurrir durante la vida útil de una estructura.



Modelos mecánicos, el cálculo propiamente dicho de una estructura involucra el hecho de usar algún tipo de modelo mecánico que relacione las cargas estructurales con los efectos sobre la estructura, entre los modelos mecánicos más frecuentemente usados están: o La teoría de la elasticidad lineal que para estructuras complejas da lugar a un esquema de elementos finitos. o La teoría de vigas y modelos de cálculo derivados como el método matricial de la rigidez o La teoría de placas y láminas.

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1.2 VECTORES IMPLEMENTADOS EN LA INGENIERIA

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Esta selección exolica los aspectos básicos, la necesidad de los vectores para representar ciertas magnitudes físicas, los componentes de un vector, la notación de los mismos. Se llaman vectores de dimensión n a una tupla de n números reales (que se llaman componentes de vectores).

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En la parte de la ingeniería los vectores son fundamentales, para aplicarlos en la vida real (3D), como un vector es un espacio tridimensional o bidimensional. Podemos basarnos en esto para construir estructural de grandes dimensiones como: edificios, puentes, estructuras mecánicas, etc... Un vector puede definir por sus coordenadas, si el vector está en el plano x-y, se representa: Formatted: Font: (Default) Arial, 12 pt Formatted: Font: (Default) Arial, 12 pt Formatted: Font: Not Bold, Spanish (Colombia)

Si un vector es de tres dimensiones reales, representado sobre los ejes x, y, z, se puede representar:

conjuntos denominados espacios vectoriales, los cuales constan de un conjunto de vectores y un conjunto de escalares (que tiene estructura de campo, con una operación de suma de vectores y otra de producto entre escalares y vectores que satisfacen ciertas propiedades (por ejemplo, que la suma es conmutativa) (métodos cuantitativos).

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CONCLUSIONES 1.

la aplicación directa de las matemáticas, en este caso de la diagonalización de matrices. Se crea, de esta manera, un entorno para los el marco de la

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Ingeniería. Por otra parte, adquieren las habilidades informáticas necesarias en su desarrollo profesional; así la práctica docente se centra más en el aprendizaje que en la enseñanza. 3. Finalmente, se logra una mayor implicación del estudiante en la asignatura al entender el carácter instrumental de las matemáticas, que permiten modelizar situaciones relativas a la Ingeniería. 2.

REFERENCIAS

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1. Asensio Sevilla, M.I. et al. “Cálculo Numérico. Planteamiento y resolución de problemas con Mathematica”

2. Bustos Muñoz, M. T. “Teoría de Fundamentos Matemáticos I” 3. Domínguez Pérez et al. “Álgebra Lineal. Planteamiento y resolución de problemas con Mathematica” 4. Hernández, E. “Álgebra y Geometría” 5. Hernández Ruipérez, D. “Álgebra Lineal” 6. Lang, S. “Introducción al Álgebra Lineal” 7. Rojo, J. “Álgebra Lineal” 8. Villa, A. “Problemas de Álgebra con esquemas teóricos” Formatted: Spanish (Colombia)

9. (ROSALES, 2014) https://es.slideshare.net/rfreddydavid/lasmatricesenlaingenieriacivil

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10. Peterson, Ivars. (2001). Mathematical Tourist, New and Updated Snapshots of Modern Mathematics. Owl Books. ISBN 0-8050-7159-8. INTRODUCCION El uso de los fluidos de perforación (FP) en las operaciones de campo, ocasiona diversos problemas entre los que se encuentran daños a la formación, pérdidas por circulación y formación de una retorta que, en caso de ser permeable y gruesa, puede ocasionar inestabilidad en las paredes del pozo, atascamiento de tubería e hinchamiento de formaciones de arcillas en el caso de fluidos del tipo base agua. Con el objetivo de minimizar los problemas asociados a la inyección, se propuso la evaluación de una modificación convencional base agua que incluye el uso de nanopartículas funcionalizadas a diferentes concentraciones. La funcionalización de las nanopartículas. as nanopartículas de sílice funcionalizadas con carboximetilcelulosa (CMC) fueron las que mostraron los mejores resultados basados en las pérdidas de filtrado y en la reducción del espesor de la retorta

Javeri et al (2011), investigaron el uso de nanopartículas de sílice para la mitigación de problemas como pérdida de circulación y pega de tubería. Las nanopartículas de sílice utilizadas poseen una gravedad específica de 2.33 y un diámetro entre 40 y 130 nm. El objetivo propuesto en la investigación estuvo enfocado al uso del nanomaterial para disminuir el espesor de la retorta. Los resultados muestran una reducción de un 34% del espesor de la retorta, adicional a reducciones tanto en la viscosidad plástica como del punto de cedencia de 7% y 20%, respectivamente. Esto se presenta porque las nanopartículas permiten la formación continua de la retorta y un menor volumen de filtrado que ingresa en la formación; es decir, se tiene un espesor menor que en los casos típicos.

DESARROLLO La impregnación de las diversas nanopartículas usadas en el fluido de perforación se hizo con base en el método de impregnación incipiente. Las nanopartículas de sílice fueron impregnadas con una solución acuosa en diferentes porcentajes de masa, Luego de la preparación del fluido de perforación, se prepararon las muestras con las diferentes nanopartículas a evaluar en la prueba de filtrado, teniendo en cuenta la concentración que tendrían en el fluido de perforación. reducciones en las pérdidas de filtrado y en la retorta de 23% y 70%, respectivamente. En los resultados también se observó que las nanopartículas de sílice no generan efectos adversos sobre las propiedades del FP, tales como densidad, viscosidad y pH. Otra característica importante de las nanopartículas de sílice son los grupos silanol (SiOH) que actúan como centros de adsorción, lo que permite su funcionalización con CMC y favorece el desarrollo de sus propiedades viscosificantes en los FP

CONCLUCIONES 

La implementación de las nanopartículas hacia los fluidos es una buena tecnología, por que tendremos mejoras a la hora de la excavación.

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En el proceso de la retorta el el fluido que entra es menor

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Con este proceso tiene tiene un espesor menor que en los casos típicos

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 

https://search-proquest-

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com.ezproxy.unipiloto.edu.co/docview/1676561122/7EF9631A3F9740C 1PQ/5?accountid=50440

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

https://wanamei.wordpress.com/la-retorta/que-es-la-retorta/

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

http://www.dicyt.com/noticias//page/109

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