Determinacion De La La Viscosidad

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE PETRÓLEO

PROCESAMIENTO DE HIDROCARBUROS Y LABORATORIO

ÍNDICE

PAGINAS

INTRODUCCIÓN iii

MARCO TEÓRICO 4-11

TABLA DE DATOS Y RESULTADOS 12-14

SUMARIOS 15-18

DISCUSIONES 19-24

CONCLUSIONES 25-26

RECOMENDACIONES 27-28

IMPORTANCIA DEL TEMA EN LA INDUSTRIA 29

BIBLIOGRAFÍA 30

ANEXOS

APÉNDICE A 31-32

APÉNDICE B 33-34

INTRODUCCIÓN

El objetivo de ésta práctica radica en determinar la viscosidad, tanto Saybolt como dinámica de una muestra de crudo y de un lubricante, así como también determinar, a través de un proceso de destilación atmosférica, los rangos de temperatura de destilación de los compuestos por los cuales está conformada la muestra de crudo y de éste modo poder verificar la base de la muestra estudiada.

Una vez extraído el crudo desde el yacimiento no basta con sólo determinar la densidad, gravedad API y reducir las concentraciones de agua y sedimentos que éste trae en su composición para caracterizarlo y así comercializarlo, por lo tanto es necesario determinar otras propiedades tales como su viscosidad absoluta, dinámica y el rango de destilación del mismo. Para ello La Sociedad Americana de Ensayo de Materiales (ASTM) desarrolló una serie de procedimientos experimentales tales como: La ASTM D 88 (Viscosidad Saybolt universal y/o furol), para obtener la Viscosidad Cinematica, la ASTM D 445 (Viscosímetro FANN) mediante la cual se determinar la viscosidad absoluta y la ASTM 86-67 (Destilación atmosférica) a través de la cual se obtiene la destilación de los productos del petróleo.

La obtención de estas propiedades es muy importante a la hora de seleccionar el proceso al cual se someterá el hidrocarburo estudiado para la obtención de los diferentes productos que el mismo pueda proporcionar al ser procesado y de esta manera poder establecer su valor comercial. La determinación de las viscosidades permite obtener una apreciación de la capacidad lubricante que posee dicho crudo y en consecuencia los posibles productos que se puedan derivar de éste y el destino para el cual puedan ser utilizados. Por otra parte, a través de destilación de la muestra de crudo, se pueden obtener los diferentes compuestos que constituyen al mismo y de esta manera se puede establecer la base a la cual pertenece éste (parafinica, naftenica, asfaltica o mixta).

MARCO TEÓRICO

CAPÍTULO I: Viscosidad

Viscosidad Absoluta: Es la resistencia que ofrece un fluido a fluir. De ahí que a mayor resistencia mayor viscosidad. Este fenómeno es atribuible a la atracción entre moléculas, y es una medida del razonamiento interno entre las moléculas originadas por cohesión molecular (fuerza de atracción entre moléculas). Matemáticamente la viscosidad se expresa por la relación entre el esfuerzo de corte o cizallamiento y la tasa de corte o cizallamiento μ=τ⁄θ, por lo tanto la viscosidad es directamente proporcional al esfuerzo de corte, osea al esfuerzo tangencial que tiende a deformar el elemento fluyente, e inversamente proporcional a la tasa de corte, que es la velocidad con la cual las partículas de un fluido de una capa individual se mueven respecto a las capas vecinas.

Viscosidad Cinemática: No es más que la relación entre la viscosidad absoluta de un fluido y su densidad

Densidad: Es una de las propiedades físicas de los crudos y se define como la masa por unidad de volumen en una sustancia, es una propiedad física de la materia que describe el grado de compacidad de una sustancia, esta describe cuán unidos están los átomos de un elemento o las moléculas de un compuesto. Mientras más unidas están las partículas individuales de una sustancia, más densa es la sustancia. [1]

Viscosímetro Saybolt con orificio Saybolt y/o Furol: (fabricado según normas ASTM D 88) es un equipo que sirve, principalmente, para analizar la viscosidad en derivados del petróleo. La cámara es de acero inoxidable y tiene un cabezal termostatizador digital que permite mantener la temperatura (de 0 a 150 ° C) con una estabilidad de 0,1 ° C. Este equipo se construye cuatro determinaciones (y por pedido se puede fabricar para dos determinaciones). Viene provisto de una serpentina de enfriamiento y agitador regulable con motor asincrónico de 1/30 HP. La muestra a analizar se introduce en un cilindro normalizado con un orificio en su parte inferior (de 1/8 o 1/16”). El fluido se deja escurrir a través del orificio y se mide el tiempo. Para las sustancias poco viscosas se usa el orificio de 1/16” y el tiempo medido es denominado Segundos Saybolt Universal (SSU), mientras que para los fluidos más viscosos se utiliza el orificio de 1/8” y el tiempo cuantificado es llamado Segundos Saybolt Furol (SSF). Para transformar estos SSU o SSF a las unidades convencionales de viscosidad cinemática, se pueden usar las siguientes ecuaciones: υ = SSU/4,6347 = SSF/0,4717. [2]

Viscosímetro FANN: Es un viscosímetro de lectura directa y constituye un instrumento reológico superior. El fluido en el espacio anular entre el flotante (“Bob”) y la camisa es sometida a corte mediante la rotación de la camisa; aquí se puede nuevamente pensar que el cuerpo del fluido en ese espacio anular está formado por capas concéntricas cilíndricas. Esta vez, sin embargo, el flujo del fluido es rotacional, en vez de longitudinal. La capa mas externa del fluido se mueve a la misma velocidad que la camisa. Las láminas más internas se mueven con mayor lentitud hasta que las más internas de todas imparten una torsión al flotante. La velocidad de corte está relacionada con la velocidad de rotación de la camisa, a una velocidad constante de rotación la cantidad de torsión impertida al flotante está determinada por la resistencia que cada capa de fluido ofrece al desplazamiento de las capas vecinas es decir por la tensión del corte. [2]

El principio que rige el viscosímetro Fann está basado en la Ley de Newton. El principio el cual, la medida básica es el momento rotacional necesario para rotar un vástago interior, en un recipiente estacionario lleno de fluido en este caso de crudo. [1]

Las limitaciones del viscosímetro Fann son los mismos que afectan a la Reología y por consecuencia al reograma y estos factores son: la presión, temperatura, oxidación del fluido, contenido de sólidos.

Temperatura: la Reología de un fluido depende de la temperatura. Si, por ejemplo un crudo de una gravedad API de 20º se ensaya en un viscosímetro Fann a 90 ºF y luego se calienta y se vuelve a ensayar a 120ºF, se obtendrán resultados marcadamente diferentes. Generalmente, la viscosidad decrece a medida que se aumenta la temperatura.

Presión: La presión ejerce poco efecto sobre la Reología de un fluido.

Oxidación del fluido: A medida que pasa el tiempo el crudo va perdiendo el gas que tiene en solución y va quedando un fluido muerto, que por haber perdido el gas que contiene en solución aumenta su viscosidad.

Contenido de Sólidos: A mayor contenido de sólidos mayor será la viscosidad del crudo debido a los sólidos en suspensión que están en el crudo las cuales aumentan el choque de las partículas y por ende la fuerza que necesita el rotor para hacer mover el fluido.

La viscosidad es casi siempre la primera consideración en la selección de un aceite lubricante. Para una lubricación más efectiva, la viscosidad debe de estar de acuerdo con la velocidad, la carga y la temperatura de la parte lubricada. Una maquina que trabaja a alta velocidad, presiones bajas y temperaturas bajas, debe utilizar un lubricante con un grado bajo de viscosidad. Un aceite que es más pesado de lo necesario introduce una fricción fluida excesiva y crea un arrastre innecesario.

Por el contrario, un equipo que trabaja a bajas velocidades y altas presiones y altas temperaturas, deberá ser lubricado con un aceite de alto grado de viscosidad. Un aceite muy delgado no provee una película resistente necesaria para soportar la carga y para dar una protección adecuada a las superficies en contacto. Por estas razones, la viscosidad y sus pruebas juegan un papel importante en la determinación de las propiedades lubricantes de un aceite.

Sin embargo, en adición a todas estas conclusiones directas y obvias para definir la viscosidad de un aceite, cierta información de una fuente directa es muy útil. Una vez que la viscosidad de un aceite lubricante ha sido determinada por su temperatura de destilación, se observa que la viscosidad y la volatilidad están relacionadas. De un modo general, los aceites livianos tienen una mayor volatilidad; por consiguiente, bajo condiciones de temperaturas altas, la volatilidad de un aceite está indicada por su viscosidad; lo cual debe ser tenido muy en cuenta.

Aunque la importancia de los resultados de las pruebas de viscosidad han sido considerados desde el punto de vista de los aceites nuevos, estas pruebas desempeñan un papel en la evaluación de los aceites usados. Aquellos aceites drenados del cárter de los sistemas de circulación o de las cajas

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