Descripción fenomenológica de procesos de emisión acústica durante la compactación de arena a alta presión

Resumen

La compactación, la reducción de poros y la rotura de granos tienen un efecto significativo sobre las propiedades hidrodinámicas de las formaciones de arena. La estimación del umbral de rotura constituye una información valiosa para evaluar su comportamiento siempre y cuando éste pueda ser determinado de forma adecuada. Debido a la complejidad intrínseca de la observación directa de la rotura de granos de arena, se han desarrollado diversos métodos indirectos para su detección. Entre ellos, los basados en la emisión acústica son prometedores. Sin embargo, diversos trabajos han puesto en evidencia la existencia de fenómenos generadores de emisiones acústicas diversos, los cuales deben ser tenidos en cuenta. Entre ellos cabe mencionar la rotación/deslizamiento de granos, múltiples tipos de rozamiento o la decrepitación de inclusiones fluidas. El trabajo aquí presentado aborda este objetivo. Dos sensores de emisión acústica (PAC Micro200HF y HD50) conectados a un sistema de adquisición de datos de alta velocidad y a un software de control (AeWIN para PCI1 2.10) fueron adosados a una celda de acero con el fin de registrar los distintos procesos que ocurren durante la compactación edométrica de arena de cuarzo aplicando una carga axial máxima de ~114 MPa y registro continuo de fuerza y deformación. Para aislar las señales acústicas características de cada uno de los procesos dominantes generados durante la compactación de arena, se realizaron ensayos adicionales simplificados. Nuestros resultados muestran que, a partir de ensayos simples, es posible determinar las frecuencias dependientes de cada proceso. En experimentos más complejos, aunque muchos de estos procesos se superponen, es posible identificar cuando predomina uno de ellos, como el caso del comienzo de la rotura.