VISCOSÍMETROS PARA LÍQUIDOS DERIVADOS DE PETRÓLEO

VISCOSÍMETROS PARA LÍQUIDOS DERIVADOS DE PETRÓLEO

RESUMEN

Se ha tratado de identificar diferentes tipos de Viscosímetros para derivados del petróleo además se tuvo el conocimiento suficiente de operación, uso de los diferentes instrumentos indicados yasí hallar experimentalmente las curvas de variación de la viscosidad en función de temperatura.

INTRODUCCIÓN

Los viscosímetros son instrumentos diseñados y especializados para realizar la medición del nivel de viscosidad de fluidos. También permiten medir otros parámetros de flujo de los fluidos.

Por lo general, los viscosímetros tienen la apariencia de tubos capilares calibrados.

La viscosidad de los diferentes derivados del petróleo es un parámetro de los fluidos que tiene importancia en sus diversas aplicaciones industriales, particularmente en el desempeño de los lubricantes usados en máquinas y mecanismos. La viscosidad de las sustancias puras varía de forma importante con la temperatura y en menor grado con la presión.

El fin de conocer los instrumentos es poder determinar viscosidades de los derivados de esta manera podemos comparar dichos resultados experimentales con datos tabulados proporcionados por diferentes distribuidores.

MÉTODO Y MATERIALES

Un viscómetro (denominado también viscosímetro) es un instrumento para medir laviscosidad y algunos otros parámetros de un fluido. Fue Isaac Newton el primero en sugerir una fórmula para medir la viscosidad de los fluidos. En 1884 Poiseuille mejoró la técnica estudiando el movimiento de líquidos en tuberías.

Los viscosímetros son importantes en la industria para apoyar los cálculos de flujo y además se utiliza para determinar las viscosidades de los derivados de petróleo.

A nivel industrial, existe un número indefinido de equipos, con diferentes diseños, que se utilizan para medir viscosidad. Por lo tanto, los resultados que se obtienen varíandependiendo de las unidades en que se reporta la viscosidad.

DETERMINACIÓN DE VISCOSIDADES MEDIANTE DIFERENTES EQUIPOS.

Existe una gran cantidad de equipos que nos permite determinar las respectivas viscosidades en los derivados del petróleo en los que se pueden clasificar en dos categorías:

Viscosímetros para obtener viscosidades absolutas

Viscosímetros para obtener viscosidades cinemáticas

Dentro de la primera categoría de viscosímetros tenemos los de caída de la esfera, de Codatte-Ratsahek, de plato y cono, de Stormer, etcétera.

Los viscosímetros que determinan viscosidades cinemáticas se basan en el tiempo que requiere un determinado volumen de fluido en pasar libremente a través de un orificio normalizado, por ejemplo, los viscosímetros de Saybolt, Saybolt Furol, Engler, etcétera.

DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y FUNCIONAMIENTO.

VISCOSÍMETRO DE STORMER.

Este viscosímetro consta de dos cilindros concéntricos siendo el interior móvil y el exterior fijo (ver figura 1), colocándose el fluido cuya viscosidad se quiere determinar en el espacio comprendido entre estos.

El cilindro interior se puede hacer girar por medio de un hilo enrollado en la polea superior y en cuyo extremo lleva un peso. Se puede deducir que, para este equipo, la viscosidad se expresa en función del par necesario para hacer girar el cilindro interior a Ω_0 rps a partir de la siguiente fórmula:

μ=P_n/(4.Ω_0.L.π).(1/〖r_2〗^2 -1/〖r_1〗^2 )

Siendo:

P_n: par necesario

L: longitud del cilindro interior

Ω_0: número de rps

r_1: radio del cilindro exterior

r_2: radio del cilindro interior

El par necesario se puede calcular conociendo el peso que se colocó en el extremo del hilo y el radio de la polea.

FORMA DE USO:

En este equipo se determinan viscosidades de muestras a temperatura ambiente ya que carece de baño calefactor.Antes de colocar el fluido en el viscosímetro se debe limpiar este con un solvente adecuado (alcohol, acetato de etilo, tolueno, etcétera). Una vez armado, se llena con la muestra el espacio comprendido entre los dos cilindros, hasta sobrepasar ligeramente el borde superior del cilindro interior, enrasándolo luego con una pipeta. Luego se arrolla el hilo en la polea y se sujeta una pesa de más de 30 gramos al mismo. Se coloca el viscosímetro en un lugar elevado y se deja caer el peso. Luego de algunas vueltas del cilindro interior (se alcanza el estado estacionario) se controla el tiempo que necesitó la pesa para caer una cierta distancia.

A partir de la longitud recorrida (Lr), el diámetro del cilindro interno (D) y el tiempomedido (t) se calcula el número de revoluciones por segundo (Ω0).

Ω0=L_r/(π.D_i.t)

Se deberán realizar determinaciones de una misma muestra con diferentes pesos, y además, se deberán efectuar como mínimo tres medidas de tiempo en cada determinación.

Puede que los valores difieran ligeramente de los tomados con otros viscosímetros, esto se debe a que la fórmula que da la viscosidad en función del par no tiene en cuenta la resistencia que ofrece la base del cilindro al fluido.

Fig 1. Viscosímetro de Stormer.

VISCOSÍMETRO DE CAÍDA DE LA ESFERA (DE POISEUILLE)

Este equipo es un simple tubo de vidrio o plástico (ver figura 2) que se llena con el fluido cuya viscosidad se quiere determinar y permite obtener la velocidad límite que alcanza la esfera de un material determinado (acero, vidrio, etcétera), que se deja caer en su seno.

Como se sabe, la fórmula que da la viscosidad del fluido en función de la velocidad límite, es la siguiente, llamada ecuación de Stokes:

μ=2/9.r^2.(ρ_s-ρ_L ).g/v_1

Siendo:

ρ_s: densidad de la esfera

ρ_s: densidad del liquido

r: radio de la esfera

v_1: velocidad limite alcanzad por la esfera

Esta ecuación es válida siempre y cuando la esfera caiga en régimen laminar y el diámetro de ésta sea pequeño comparado con el diámetro del tubo. Se considera que el régimen es laminar cuando el número de Reynolds definido por:

Re=ρ_(L.v_1.d)/μ

0,1. Siendo d, en la ecuación anterior el diámetro de la esfera.

Faxen modifica el resultado obtenido mediante la expresión anterior para tener encuenta los efectos perturbadores que pueda tener la pared del tubo de la siguiente manera:

μ_F=F.μ_S

μ_S: viscosidad según Stokes

μ_F: viscosidad

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