Embudo de pantano

El embudo Marsh es un dispositivo sencillo para medir la viscosidad observando el tiempo que tarda un volumen conocido de líquido en fluir desde un cono a través de un tubo corto. Está estandarizado para que los ingenieros de lodos lo utilicen para comprobar la calidad del lodo de perforación . Otros conos con geometrías y disposición de orificios diferentes se denominan conos de flujo , pero tienen el mismo principio de funcionamiento.

Para su uso, el embudo se sostiene verticalmente con el extremo del tubo cerrado con un dedo. El líquido a medir se vierte a través de la malla para eliminar cualquier partícula que pudiera obstruir el tubo. Cuando el nivel del líquido alcanza la malla, la cantidad en su interior es igual al volumen nominal. Para realizar la medición, se suelta el dedo mientras se pone en marcha un cronómetro y se deja que el líquido fluya hacia un recipiente de medición. El tiempo en segundos se registra como una medida de la viscosidad.

Basado en un método publicado en 1931 por HNMarsh, ^{[ 1 ]} un cono Marsh es un cono de flujo con una relación de aspecto de 2:1 y un volumen de trabajo de al menos un litro. Un embudo Marsh es un cono Marsh con un orificio particular y un volumen de trabajo de 1,5 litros. Consiste en un cono de 6 pulgadas (152  mm) de diámetro y 12 pulgadas (305 mm) de altura,  en cuyo vértice se fija un tubo de 2 pulgadas (50,8  mm) de longitud y 3/16 de pulgada (4,76  mm) de diámetro interno. Una malla de 10 se fija cerca de la parte superior, a lo largo de la mitad del cono. ^{[ 2 ]}

En la práctica estadounidense (y en la mayor parte de la industria petrolera ), el volumen recolectado es de un cuarto de galón. Si se usa agua, el tiempo debe ser de 26 ± 0,5 segundos. ^{[ 2 ]} Si el tiempo es menor, es probable que el tubo esté agrandado por la erosión; si es mayor, puede estar obstruido o dañado, y se debe reemplazar el embudo. En algunas compañías, y en Europa en particular, el volumen recolectado es de un litro, para lo cual el tiempo del embudo de agua debe ser de 28 segundos. El propio Marsh recolectó 0,50 litros, para lo cual el tiempo fue de 18,5 segundos. ^{[ 1 ]}

El tiempo del embudo de Marsh se suele denominar viscosidad del embudo de Marsh y se representa con la abreviatura FV. La unidad (segundos) a menudo se omite. Formalmente, también debería indicarse el volumen. El tiempo del embudo de Marsh (en cuartos de galón) para lodos de perforación típicos es de 34 a 50 segundos, aunque las mezclas de lodo para hacer frente a ciertas condiciones geológicas pueden tener un tiempo de 100 segundos o más. ^{[ 3 ]}

Si bien su uso más común es para lodos de perforación , que son fluidos no newtonianos , el embudo de Marsh no es un reómetro , ya que solo proporciona una medición bajo una condición de flujo. Sin embargo, la viscosidad efectiva se puede determinar mediante la siguiente fórmula simple. ^{[ 4 ]}

μ = ρ (t - 25)

donde μ = viscosidad efectiva en centipoises ρ = densidad en g/cm³ ^t = tiempo de embudo de cuarto de galón en segundos

Por ejemplo, un lodo con un tiempo de embudo de 40 segundos y una densidad de 1,1 g/cm³ ^tiene una viscosidad efectiva de aproximadamente 16,5 cP. Para el rango de tiempos de los lodos típicos mencionados anteriormente, la velocidad de cizallamiento en el embudo de Marsh es de aproximadamente 2000 ^s⁻¹ . ^{[ 4 ]}

El término cono de Marsh también se utiliza en las industrias del hormigón y del petróleo . La norma europea EN445 ^{[ 5 ]} y la norma estadounidense C939 ^{[ 6 ]} para medir las propiedades de fluidez de las mezclas de mortero de cemento especifican un embudo similar al cono de Marsh. Algunos fabricantes suministran dispositivos que denominan conos de Marsh, con tubos extraíbles de diámetros que oscilan entre 5 y 15 mm. Estos pueden utilizarse para el control de calidad seleccionando un tubo que proporcione un tiempo adecuado, por ejemplo, de 30 a 60 segundos. 

• Método de prueba estándar ASTM D6910-04 para la viscosidad de lechadas de arcilla para la construcción mediante el método del embudo Marsh.
• N. Roussel y R. Le Roy (2005) Cement and Concrete Research vol. 35 823-830 “El cono de Marsh: ¿una prueba o un aparato reológico?”