UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Facultad de Ciencias de la Ingeniería e Industrias QUÍMICA DEL PETRÓLEO
Práctica Nº 2
TEMA: Viscosidad Cinemática. 1. OBJETIVO: Objetivo general:
Determinar la viscosidad viscosidad cinemática cinemática mediante el el uso del viscosímetro viscosímetro de de virio virio con capilar.
Objetivos específicos:
Conocer las diferentes diferentes escalas de viscosidad viscosidad y sus sus respectivas respectivas definiciones. definiciones.
Identificar Identif icar los equipos que se utilizan para medir la viscosidad en el laboratorio. laboratori o.
Calcular las viscosidades de las 5 muestras de crudo y sus derivados.
2. CAMPO DE APLICACIÓN:
Esta práctica se puede realizar con muestras tanto de crudo, ya sea este extra pesado, pesado, mediano o liviano, o de igual forma se puede determinar la viscosidad de derivados del crudo.
Viscosidad dinámica ( μ )
Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. aplicaciones. La viscosidad es una característica de todos los fluidos, tanto líquidos como gases, si bien, en este último caso su efecto suele ser despreciable, están más cerca de ser fluidos ideales. Cabe señalar que la viscosidad sólo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir.
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Práctica Nº 2
La unidad en el sistema CGS para la viscosidad dinámica es el poise (p), cuyo nombre homenajea a Jean Louis Marie Poiseuille. Se suele usar más su submúltiplo el centipoise (cp.). El centipoise es más usado debido a que el agua tiene una viscosidad de 1,0020 cp. a 20 °C. El poise o centipoise (0,01 poise) se define como la fuerza requerida en dinas para mover un plano de un centímetro cuadrado de área, sobre otro de igual área y separado un centímetro de distancia entre sí y con el espacio relleno del líquido investigado, para obtener un desplazamiento de un centímetro en un segundo.
1 poise = 100 centipoise = 1 g/(cm*s) = 0,1 Pa*s 1 centipoise = 1 LmPa*s
La viscosidad de los crudos en el yacimiento puede tener 0,2 hasta más de 1.000 centipoise. La viscosidad es una de las características más importantes de los hidrocarburos en los aspectos operacionales de producción, transporte, refinación y petroquímica. La viscosidad, se obtiene por varios métodos y se le designa por varios valores de medición. Es muy importante el efecto de la temperatura sobre la viscosidad de los crudos, en el yacimiento o en la superficie, especialmente concerniente a crudos pesados y extra pesados.
Unidades
μ=
∗
=
Fórmula para determinar la viscosidad dinámica:
μ=ρ*γ
μ = viscosidad dinámica, cP.
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Práctica Nº 2
γ = viscosidad cinemática, cSt. ρ = densidad absoluta,
⁄3
Efecto de la temperatura sobre la viscosidad El efecto de la temperatura sobre la viscosidad de un líquido es notablemente diferente del efecto sobre un gas; en el caso de los gases la viscosidad aumenta con la temperatura, mientras que en caso de los líquidos, esta disminuye invariablemente de manera marcada al elevarse la temperatura. Al aumentar la temperatura del crudo se disminuye su viscosidad debido al incremento de la velocidad de las moléculas y, por ende, tanto la disminución de su fuerza de cohesión como también la disminución de la resistencia molecular interna al desplazamiento.
Efecto de la presión sobre la viscosidad El efecto de la presión mecánica aumenta la viscosidad. Si el incremento de presión se efectúa por medios mecánicos, sin adición de gas, el aumento de presión resulta en un aumento de la viscosidad. Este comportamiento obedece a que está disminuyendo la distancia entre moléculas y, en consecuencia, se está aumentando la resistencia de las moléculas a desplazarse.
Efecto de la densidad sobre la viscosidad Se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotara sobre otra si su densidad es menor. Mientras más denso sea el fluido, mayor será su viscosidad.
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Viscosidad cinemática ( γ ) La viscosidad cinemática de un fluido es su viscosidad dinámica dividida por su densidad, ambos medidos a la misma temperatura, y expresada en unidades consistentes. Las unidades más comunes que se utilizan para expresar la viscosidad cinemática son: stokes (St) o centistokes (cSt, donde 1 cSt = 0,01 St), o en unidades del SI como milímetros cuadrados por segundo (mm2/s, donde 1 mm2/s = 1 cSt).
Unidades:
2 = = Fórmulas para calcular la viscosidad cinemática γ = t pr * C γ = viscosidad cinemática, cSt. tpr = tiempo promedio, s. C = constante del viscosímetro de vidrio con capilar, cSt/s.
3. DEFINICIONES:
Viscosidad: Es una medida de la resistencia interna al flujo, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia., también puede definirse como la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales.
Viscosidad aparente: Viscosidad que puede tener una sustancia en un momento. Es una función de la viscosidad plástica con respecto al punto cedente.
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Práctica Nº 2
Viscosidad cinemática: Viscosidad en centipoise dividida por la densidad a la misma temperatura y se designa en unidades Stokes o centistokes.
Viscosidad relativa: Relación de la viscosidad de un fluido con respecto a la del agua.
Viscosidad Engler: Medida de viscosidad que expresa el tiempo de flujo de un volumen dado a través de un viscosímetro de Engler en relación con el tiempo requerido para el flujo del mismo volumen de agua, en cuyo caso la relación se expresa en grado Engler.
Segundos Furol Saybolt (SSF): Tiempo en segundos que tarda en fluir 60 cc de muestra a través de un orificio mayor que el Universal, calibrado en condiciones especificadas, utilizando un viscosímetro Saybolt.
Segundos Redwood: Método de ensayo británico para determinar la viscosidad. Se expresa como el número de segundos necesarios para que 50 cc de la muestra fluyan en un viscosímetro Redwood, bajo condiciones específicas de ensayo.
Segundos Universal Saybolt (SSU): Representa el tiempo en segundos para que un flujo de 60 centímetros cúbicos salga de un recipiente tubular por medio de un orificio, debidamente calibrado y dispuesto en el fondo del recipiente, el cual se ha mantenido a temperatura constante.
4. EQUIPOS Y MATERIALES: Materiales Viscosímetro de vidrio con capilar Cannon-Fenske Termómetro
Equipos
Reactivos
Baño termostático
Crudo pesado Crudo mediano
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Cronómetro
Diesel
Vaso de precipitación
Jet fuel Aceite lubricante
5. PERSONAL REQUERIDO:
Docente Pasante Estudiantes
6. CONDICIONES DE SEGURIDAD:
Usar mandil Usar guantes
7. INSTRUCCIONES: El diseño básico de este tipo de viscosímetros es el correspondiente al viscosímetro de Cannon-Fenske, en este viscosímetro el líquido es succionado hasta que llega a la marca superior del depósito que se encuentra a mayor altura, a continuación se deja fluir hasta que pasa por la marca inferior y se mide el tiempo que ha transcurrido
Procedimiento 1. Verter en los vasos de precipitación las muestras, alrededor de 50 ml. 2. Verter la muestra del vaso de precipitación al viscosímetro de vidrio con capilar. 3. Succionar la muestra hasta la marca establecida en el viscosímetro. 4. Ingresar el viscosímetro con la muestra en el baño térmico. 5. Tomar la temperatura del baño térmico con el termómetro.
6. Tomar el tiempo con el cronometro en que se demora la muestra en desplazarse hacia la marca final del viscosímetro. 7. Repetir los pasos 3, 4 y 6 tres veces para tomar tres tiempos.
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8. Sacar el viscosímetro del baño térmico. 9. Prender el baño térmico y esperar hasta que se caliente a 38 °C. 10. Ingresar el viscosímetro con la muestra, ya establecida en la marca inicial. 11. Tomar el tiempo en que se demora en desplazarse la muestra hacia la marca final. 12. Repetir los pasos 8, 10 por tres veces, para obtener tres tiempos. 13. Realizar los cálculos para obtener la viscosidad cinemática.
Desarrollo
γ = t pr * C
Resultados Obtenidos Muestra
Norma
Crudo mediano
ASTM D445 ASTM D445 ASTM D445 ASTM D445
Jet fuel Diésel Aceite lubricante
Muestra Crudo mediano Jet fuel Diesel Aceite lubricante
Norma ASTM D445 ASTM D445 ASTM D445 ASTM D445
T ( C)
t1 (s)
t2 (s)
t3 (s)
C (cSt/s)
T ( C)
t1 (s)
t2 (s)
t3 (s)
C (cSt/s)
°
°
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Norma
Crudo mediano
ASTM D-445
Jet fuel
ASTM D-445
Diesel
ASTM D-445
Aceite lubricante
ASTM D-445
Muestra
Norma
Crudo mediano
ASTM D-445
Jet fuel
ASTM D-445
Diesel
ASTM D-445
Aceite lubricante
ASTM D-445
Práctica Nº 2
T ( C)
t promedio (s)
γ (cSt)
T (°C)
t promedio (s)
γ (cSt)
°
8. CUESTIONARIO Y EJERCICIOS: 1.
¿Qué Norma técnica aplicamos para ver la viscosidad cinemática?
2.
¿Qué es viscosidad?
3.
¿Qué es viscosidad aparente?
4.
¿Qué es viscosidad cinemática?
5.
¿Qué es viscosidad relativa?
6.
¿Qué es viscosidad Engler?
7.
¿Qué es el Poise?
8.
La viscosidad de los crudos en el yacimiento puede tener……..hasta
más
9.
de……. centipoise.
¿Qué efectos tenemos sobre viscosidad?
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10.
¿Qué unidades tiene la viscosidad dinámica?
11.
¿Cómo hallamos la viscosidad dinámica?
12.
¿Qué unidad tiene la viscosidad cinemática?
13.
¿Qué es y para que nos sirve el baño termostático?
14.
Indique el uso del viscosímetro de vidrio con capilar
15.
Grafique los equipos o materiales que observamos durante la práctica
9. BIBLIOGRAFÍA: (Escobar)
(Slideshare, 2010)
(Polanco, 2010)
(INEN)
(htt)
(Schlumberger excellence in educational development)
(Técnicas reométricas)
(Eduardo, 2011)
(Definición de)
(TP Laboratorio Químico)
10. RESULTADOS: 11. ANEXOS:
