Informe 3 Crudos

FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMÈRICA – LABORATORIO DE CRUDOS Y AGUAS- GRUPO 3

Fecha: 24-Abril-2012 24-Abril-2012

| Nota: _ ____ /5.0

Determinación de viscosidad Saybolt Bernal León Joe 5101447; Espinosa Franco Paula 5111610. Universidad de América, Laboratorio de Crudos y Aguas Grupo 3 En la práctica se determino la viscosidad Saybolt del crudo Castilla y del lubricante Sae 140, lo cual a rasgos industriales es de gran importancia porque da a conocer la calidad del crudo y del lubricante, como también sus diferentes utilidades. TABLAS Tabla#1 gravedad API Muestra Temperatura Peso de prueba picnómetro vacío

Petróleo Castilla

18° C

24,247

Peso Peso Gravedad Gravedad Gravedad picnómetro picnómetro+ específica API API + Agua Muestra (g) (Calculada) (Calculada) (Corregida) destilada (g) 49,730

Determinación gravedad API Peso picnómetro: 24,247 gr Peso crudo: 24,163 gr/ 25 ml=0,96652 gr/ml Peso del agua: 24,483 gr/ 25 ml= 1,0193 gr/ml G.E.= (0,96652 gr/ml) / (1,01932 gr/ml) =0,948200761 GE Fórmula: G. API= (141,5/0,9482 GE) – 131,6=17,730° Fórmula corregida: Crudo a 64,4°F =

APIobservada –0,0059175(T-60) 1 + 0,00045 (T-60)

=17,73000046- 0,00591751 (64,4-60) 1 + 0,00045 (64,4-60) =17,66897888° API

Crudo a 95° F= F=

18,5 - 0,0059175(95-60) 1 + 0,00045 (95-60)

=18,00950037° API

48,410

0,9482

17,730

17,668

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TABLA#2 Gravedad API (método del hidrómetro) Muestra

Temperatura

Gravedad API (Observad

Gravedad API (Corregida)

Petróleo Castilla

18° C / 64,4 °F

17,73000046

17,66897888

35°C / 95°F

18,5

18,00950037

Figura 1. Comportamiento de la gravedad API con respecto a la Temperatura. 18.05 18.01

18.00 17.95 I 17.90 P A

17.85 17.80 17.75

17.73

17.70 0 .0 0

10 . 00

2 0 . 00

3 0. 0 0

40 . 00

TEMPERATURA

Se observa que a mayor temperatura, la gravedad API aumenta, pues su densidad disminuye. Determinación de la gravedad especifica Para convertir la gravedad especifica ( GE ) en 60°F a una GE en una temperatura T °F. °F. Gravedad Específica a 60ºF 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7

KGE 0.00035 0.00037 0.0004 0.00043 0.00048

 (

)



   (

)



   (     ) )

KGE: Constante Multiplicador

Tabla Nº3. Constante multiplicador para gravedad específica a XºF. Tabla#3 gravedad especifica con el cambio de temperatura Temperatura 64,4 °F

Gravedad Especifica 0.948200761







Calcular la viscosidad cinemática y absoluta para cada una de las muestras a las temperaturas de análisis.

 : Viscosidad cinemática : Viscosidad absoluta : Densidad de la muestra

 

El Viscosímetro Saybolt permite conocer el valor de la viscosidad cinemática de los fluidos a diferentes temperaturas a partir del tiempo en segundos que demora en llenar la copa Saybolt Universal o Furol, según corresponda. Las siguientes ecuaciones relacionan los SSU y SSF con una constante para hallar el valor en centistoke (cSt) de la viscosidad cinemática. (100cSt= 1 stoke = 0.0001 m2/s) 

SSU (Segundos Saybolt Universal) 



 

SSF (Segundos Saybolt Furol)



 

Densidad del crudo Castilla: 0.96652 g/ml Densidad del lubricante Sae 140: 1.077g/ml Tabla# 4 y Tabla#5 determinación determ inación viscosidad Saybolt (universal y Furol)

MUESTRA

TEMPERATURA (ideal/real)

-

645.017

Viscosidad cinemática ( cSt) 1367.43057

423.077 185.053

213.746 -

453.1408623 437.9697062 91.28465704 88.22844673 39.92771916 38.59093912

866.077

Viscosidad Viscosidad cinemática ( absoluta cSt) (cSt) 1836.075896 1977.45374

SSU

Ambiente/ (64,4)

SSF

Viscosidad absoluta (cSt) 1321.648995

Crudo castilla 104°F 140°F 176°F MUESTRA

TEMPERATURA Ambiente/ (64,4)

SSU

SSF





Con las ecuaciones ecuaciones ya dichas podemos hallar las viscosidades cinemáticas y así también poder hallar la viscosidad absoluta así: 

Para temperatura ambiente: 

 



1367,43057 cSt

 

*    645.017*0,4717 

1321,648995  Determinación del índice de viscosidad para el lubricante a una temperatura de 210ºF Procedimiento de Deanny-Davis: El Índice de Viscosidad se define como la tasa de cambio que experimenta la viscosidad cinemática con la temperatura e indica la calidad de los LUBRICANTES para mantener su viscosidad a la temperatura de trabajo. En función de los parámetros SSU - SSF y mediante la utilización de la tabla de Deanny-Davis se puede calcular el Índice de Viscosidad para la muestra m uestra empleando la siguiente ecuación:  

 

 

Donde “L” y “H” se obtienen de la tabla de Deanny -Davis con el valor de los SSU a 210ºF y “U” corresponde

al tiempo SSU a 100ºF.                       





Tabla #5 Valores de L y H para la ecuación de Deanny-Davis Deanny- Davis



Índice de viscosidad a temperatura ambiente  

100 90 80 70 t 60 S c 50 40 30 20

 

 

87.000212

44.59826161

y = -1.1778x + 251.9





Ya que no se pudo realizar el cálculo de la Viscosidad cinemática (cSt) a los 210° F para el lubricante, hicimos uso de la gráfica de los puntos hallados para así determinar su respectiva ecuación (y = -1.177x + 251.9) la cual nos perm itió hallar los SSU a dicha temperatura.

210°F = 16.43 100°F= 140.2

Observamos que la tabla nos relaciona la Viscosidad Cinemática con los valores de la ecuación propuesta por Deanny-Davis:  

 

 

Índice de Viscosidad

 

             

        

cSt vs. temperatura temperatura 2000 y = 11708e-0.033x

1800

y = 15073e-0.034x

1600 1400

Series1

1200

Series2

1000

Expon. (Series1)

800

Expon. (Series2)

600 400 200 0 0

50

10 0

15 0

2 00







Viscosidad absoluta VS. temperatura

2500

Castilla 2000

Sae 140

1500

Expon. (Castilla) y = 11316e-0.033x Expon. (Sae 140) y = 16234e-0.034x

1000 500 0 0

50

100

15 0

200

Análisis de resultados

El crudo Castilla es el hidrocarburo extraído del campo que lleva su mismo nombre, localizado en el departamento del Meta, operado directamente por Ecopetrol, este es el principal campo de dicha región es Castilla, mayor productor de crudo pesado en Colombia La extracción de crudos pesados pesados es una actividad que está tomando cada vez más importancia para las compañías petroleras debido, principalmente, a los altos precios del crudo y a la disminución de las reservas de crudos livianos a nivel nivel mundial. Debido a la alta viscosidad del crudo éste debe diluirse con Nafta para poderlo transportar. Una vez mezclado, el crudo debe transportarse desde Castilla hasta la estación de El Porvenir, para luego conducirlo a su destino final en Coveñas ó Barrancabermeja. La 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. 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 bastante buena para ciertas 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. La unidad en el sistema cgs para la viscosidad dinámica es el poise (p), cuyo nombre homenajea a











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. despl azarse. 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 relacionado con su flotabilidad, una sustancia flotara sobre otra si su densidad es menor. Mientras más denso sea el fluido, mayor será su viscosidad. Se pueden mencionar los siguientes tipos de viscosidades: 





 





Viscosidad aparente: viscosidad que puede tener una sustancia en un momento dado, la cual se mide por medio de un instrumento que determina la tasa de cizallamiento. Es una función de la viscosidad plástica con respecto al punto cedente. Viscosidad cinemática: viscosidad en centipoise dividida por la densidad a la misma temperatura y se designa en unidades Stokes o centiStokes. Viscosidad 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. 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. Viscosidad 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. Viscosidad 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.

En la practica se puede apreciar que el lubricante es mas viscoso viscoso que el crudo, lo cual nos dice que Sae 140 es un lubricante mono grado (debido a su índice de viscosidad) esto significa que puede ser para invierno o para verano e indica las márgenes de temperatura que este lubricante tiene u buen comportamiento. Recomiendan su uso en parte donde no halla tanto cambio de clima. Es de gran importancia decir que la ecuación de David y Davis es mucho mas exacta tomando la viscosidad cinemática





ANEXOS Valores de Índice de Viscosidad por encima de 140 nos informan que ese aceite tiene características de multigrado. Y cuando mayor es este valor la caída de la viscosidad con la temperatura será menor. Justamente eso es que estamos buscando. Un aceite del tipo monogrado tiene un índice de viscosidad de 95 aproximadamente. Ahora bien, recordemos que hay muchos aceites que son multigrados y no son precisamente aceites de motor. ¿Por qué? En el momento del arranque de cualquier sistema se produce el mayor desgaste, ya que en ese instante se debe formar la p elícula en forma rápida. Pensemos en un cojinete y la formación de la película. Los aceites de mayor índice de viscosidad proporcionan menos fricción fluida durante el arranque y proveen películas lubricantes con un lambda ( l) adecuado que asegura un mejor efecto sellante y de protección contra el desgaste a la temperatura de trabajo. Hay muchos equipos que están sometidos a arranques en forma sistemática, y para evitar el desgaste en ese momento tenemos varios aceites con característica multigrado, esto es alto Índice de Viscosidad, como ejemplo podemos citar; hidráulicos Mobil DTE Serie 10 M, aceites de compresores sintéticos Mobil Rarus SHC Serie 1000 y aceites para engranajes Mobilgear SHC XMP Serie ISO, entre otros. Estos aceites permiten, asimismo, brindar mayor protección a altas temperaturas y son la solución ideal cuando sus equipos están sometidos a condiciones extremas. Recordemos también que los aceites sintéticos a base de Poli Alfa Olefina (sigla SHC), ya "nacen" con esa característica de multigrado, ya que son elaborados por síntesis química con esa cualidad. En cambio en los aceites minerales es necesario agregar aditivos para poder lograr la característica de multigrado. Como información complementaria el tipo de compuestos químicos que se agregan a los aceites minerales son los siguientes: Poli Iso Butenos (PIB); Copolímeros de alquil metacrilato; Copolímeros de alquil acrilato; Copolímeros de vinil acetato – alquil fumaratos; Poliestireno alquilados. Estos aditivos son los llamados Mejoradores de Índice de Viscosidad y en algunas ocasiones se agregan a las formulaciones mezclas de algunos de ellos En ExxonMobil poseemos aceites y grasas de alto índice de viscosidad para distintas aplicaciones industriales: sistemas hidráulicos, cajas de engranajes, compresores, turbinas, motores estacionarios, sistemas de circulación, etc., diseñados para ser la solución en condiciones extremas. No dude en consultarnos sobre sus usos, aplicaciones y beneficios.





BIBLIOGRAFIA 



Esteban Echeventa, exón mobil lubricants and specialties, [online] ,23/10/2006 Avaliable from world wide web: http://www.viselubricantes.cl/PDF_Mobil/Indice_de_Viscosidad.pdf American society for testing and materials. ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS. Petroleum products fuels;solvents;burner fuel oils; lubricating greases; hydraulic fluis.Philadelphia,1971. Parte 17. P 21-27 .

Informe 3 Crudos

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