Lab De Crudos Pesados
Enviado por • 6 de Febrero de 2014 • 3.074 Palabras (13 Páginas) • 394 Visitas
República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica
de la Fuerza Armada Nacional
U.N.E.F.A
Núcleo Carabobo – Extensión Isabelica
Determinación de la Viscosidad Saybolt
Profesor(a):Ing. María Georgieff AUTORES:
Angulo Franyeli
Castillo Alejandro
VIII Semestre Sección: I-001-D Pineda Anabel
Carrera: Ing. de Petróleo Rengel Yoselyn
Sáez Marianny
Silva Jhoanarcangeles
Wagner Anayka
Valencia, Enero de 2014
INTRODUCCIÓN
La viscosidad de un fluido es conocida como la resistencia del mismo para fluir, a la hora de colocar en marcha la producción de un pozo se debe conocer la viscosidad y densidad del crudo presente en el yacimiento; ya que de ella dependerá la facilidad del proceso de extracción como también de los barriles por día producidos.
Al respecto, en la industria petrolera, la viscosidad varía de acuerdo a los factores presentes en su entorno, cuando la temperatura es alta la viscosidad disminuye, y cuando se encuentra sometida a una alta presión dicha viscosidad aumenta.
La viscosidad Saybolt furol es una propiedad muy significativa que se puede calcular experimentalmente; tomando el tiempo en segundos que tarda en fluir 60 cm3 de muestra, a través de un orificio furol, calibrado a condiciones normales, se utiliza para tiempos de flujo mayor o igual que 25 segundos.
En el laboratorio, se ha determinado la viscosidad saybolt furolt de una muestra de aceite Castrol GTX SAE 15W40, dicha viscosidad se registró en segundos saybolt furol a una temperatura de 35 grados centígrados determinándose también la viscosidad cinemática y absoluta del aceite estableciendo con los resultados obtenidos análisis y conclusiones.
Este informe se divide en cuatro capítulos; en el capítulo I, se encuentra el marco teórico con los conceptos básicos de la práctica y los objetivos general y específicos. En el capítulo II, se encuentra el procedimiento que describe los pasos que se llevaron a cabo en el laboratorio; más las tablas con los datos y resultados. El capítulo III explica únicamente los análisis de los resultados y el capítulo IV presenta las conclusiones, recomendaciones, y por último los anexos sobre algunos pasos realizados en la práctica de laboratorio.
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Conceptos Básicos.
Viscosidad: Es la propiedad de un líquido, que describe su resistencia al flujo.
Viscosidad Absoluta: Es una propiedad de los fluidos que indica la mayor o menor resistencia que estos ofrecen al movimiento de sus partículas cuando son sometidos a un esfuerzo cortante. Algunas unidades a través de las cuales se expresa esta propiedad son el Poise (P), el Pascal-Segundo (Pa-s) y el centiPoise (cP), siendo las relaciones entre ellas las siguientes: 1 Pa-s = 10 P = 1000 cP. La Viscosidad Absoluta suele denotarse a través de la letra griega μ. Es importante resaltar que esta propiedad depende de manera muy importante de la temperatura, disminuyendo al aumentar ésta.
Viscosidad Cinemática: Es la relación entre la viscosidad absoluta y la densidad de un fluido. Esta suele denotarse como υ, por lo cual υ = μ/ρ. Algunas de las unidades para expresarla son el m2/s, el stoke (St) y el centistoke (cSt), siendo las equivalencias las siguientes: 1 m2/s = 10000 St = 1x106 cSt. Imagínese dos fluidos distintos con igual viscosidad absoluta, los cuales se harán fluir verticalmente a través de un orificio. Aquél de los fluidos que tenga mayor densidad fluirá más rápido, es decir, aquél que tenga menor viscosidad cinemática.
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. Se Utiliza para tiempos de flujo mayor o igual que 32 segundos.
Viscosidad Saybolt Furol SSF: Es el tiempo de flujo en segundos, de 60 cm3 de muestra, a través de un orificio furol, calibrado a condiciones normalizadas. Se utiliza para tiempos de flujo mayor o igual que 25 segundos.
Índice de Viscosidad: indica el comportamiento de la viscosidad de un fluido con la temperatura es conocida como Índice de Viscosidad (IV). Un alto IV indica que el fluido es estable con los cambios de temperatura, es decir, que su viscosidad se reduce moderadamente al aumentar la temperatura.
Método de Viscosidad Saybolt: El viscosímetro Saybolt consiste esencialmente de un tubo cilíndrico de bronce en cuyo fondo está un orificio de dimensiones específicas, el tubo de bronce es rodeado por un baño a temperatura constante. Cuando la muestra en el tubo alcanza la temperatura de la prueba, se mide el tiempo requerido para que 60ml del líquido pasen a través del orificio, la muestra se recoge en un frasco estándar calibrado, donde la unidad medida es el tiempo en segundos requeridos para que 60 ml de un fluido fluyan a través del orificio a una temperatura dada. Esto es reportado como segundos Saybolt universal (sus). Por ejemplo: 350 sus a 100ºf.
Importancia de conocer los efectos de la temperatura sobre la Viscosidad y su importancia para la industria petrolera en todas sus áreas.
La viscosidad de las sustancias puras varía con la temperatura, la misma disminuye invariablemente de manera marcada al elevarse la temperatura, dicha variación es importante detallarla ya que la viscosidad es un parámetro de los fluidos que tiene importancia en sus diversas aplicaciones industriales, como por ejemplo, en el desempeño de los lubricantes usados en máquinas y mecanismos.
En la industria del petróleo, la viscosidad es una de las características más importantes de los hidrocarburos en los aspectos operacionales de producción, transporte, refinación y petroquímica.”Reforzar esta parte es decir la importancia de la viscosidad en esas áreas”. La viscosidad indica la resistencia que opone el crudo al flujo interno, 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 extrapesados. La temperatura cambia la viscosidad de los hidrocarburos por diferentes razones, dependiendo de las características particulares de cada uno.
Por su parte, en la industria petrolera la viscosidad es una propiedad importante de los fluidos de perforación. Un fluido más viscoso tiene mejor capacidad para suspender los detritos de la roca y transportarlos hacia la superficie. Sin embargo, se necesita más presión para bombear los fluidos muy viscosos, provocando un desgaste natural adicional del equipo de perforación. Además, los fluidos viscosos son más difíciles de separar de los detritos, por lo que se debe establecer un control que mantenga un equilibrio en la viscosidad.
Tabla Nº 1: Propiedades del Aceite SAE 15w40
Castrol GTX SAE 15W40
Gravedad específica a 15 0.8791
Viscosidad a 40°C, cSt 109
Viscosidad a 100°C, cSt 14.4
Índice de Viscosidad 138
OBJETIVOS
Objetivo General
Determinar la Viscosidad Saybolt
Objetivo Específicos
Determinar la Viscosidad Saybolt Furol en segundos, mediante el uso de un Viscosímetro Saybolt
Calculo de la Viscosidad Cinemática y Absoluta mediante la aplicación de monogramas de frecuencia
Realizar análisis de los resultados obtenidos
Establecer conclusiones y recomendaciones de la práctica realizada
CAPÍTULO II
Procedimiento
Paso 1 Paso 2 Paso3
Paso 6 Paso 5 Paso 4
Paso 8 Paso 9
Paso 7
Paso 10 Paso 11
Tabla de Materiales Equipos e Instrumentos
Tabla Nº 2: Descripción del Termómetro
Descripción de los resultados y observaciones
Datos: Termómetro °C
Rango de trabajo: 250 ºc
Rango nominal: 10 ºc
Apreciación: 1 ºc
Error Absoluto. ± 0.5 ºc
Error Relativo: ± 1.78%
Fuente: Laboratorio de Crudos Pesados
Tabla Nº 3: Descripción del Beaker
Descripción de los resultados y observaciones
Datos: Beaker
Rango de trabajo: 100 ml
Rango nominal: 20
Apreciación: 5
Error Absoluto. ± 2.5 ml
Error Relativo: 4.1 %
Fuente: Laboratorio de Crudos Pesados
Tabla Nº 4: Descripción de la Copa Saybolt
Descripción de los resultados y observaciones
Datos: Copa Saybolt
Rango de trabajo: 60 ml
Rango nominal: N/A
Apreciación: N/A
Error Absoluto. ± 0.5 ml – ( dato observado)
Error Relativo: 0.83 %
Fuente: Laboratorio de Crudos Pesados
Tabla Nº 5: Descripción del Picnómetro
Descripción de los resultados y observaciones
Datos: Picnómetro
Rango de trabajo: 25 ml
Rango nominal: 25 ml
Apreciación: 1 ml
Error Absoluto. 0,5 ml
Error Relativo: 2 %
Fuente: Laboratorio de Crudos Pesados
Tabla Nº 6: Descripción del Viscosímetro Saybolt
Descripción de las Observaciones
Uso: Determinar la Viscosidad Saybolt
Código: LABPET-137
Marca: Lab-line
Modelo: 1512
Serial: 0401-5258
Fabricante: Lab-line
Rango de Trabajo: 60 ºF a 220 ºF
Unidad de Trabajo: ºF
Fuente: Laboratorio de Crudos Pesados
Tabla Nº 7: Característica de la Muestra de Aceite
Características físico-químicas
Identificación: Aceite para motor
Sinónimo: Aceite
Procedencia: Laboratorio
Dia/Fecha/Hora 30/11/2013---10:00 am
Aspecto: Liquido graso y espeso
Estado de agregación: Liquido
Olor: Característico (hidrocarburo)
Color: Rojizo claro
Densidad: 0.8745
Punto de Ebullición: >280°
Punto de Fusión: N/A
Punto de Inflamación: 227 ºc
Riesgos a la Salud Son irritantes para los ojos y la piel. Se debe evitar el contacto prolongado o repetitivo.
Fuente: Laboratorio de Crudos Pesados e Internet
Tabla de Datos
Tabla Nº 8: Densidad del Aceite Obtenida a Través del Picnómetro
Muestra Masa (gr) Volumen (ml) Densidad gr/cm3 Temperatura ºC
Aceite de motor
19.4
25
0.77
40
Fuente: Castillo y Otros (2014)
Tabla Nº 9: Gravedad Específica de la Muestra de Aceite
Muestra GE
Aceite de motor
0.77
Fuente: Castillo y Otros (2014)
Tabla de Resultados
Tabla Nº 10: Viscosidad Saybolt Universal en Segundos
Muestra
Viscosidad Saybolt Furol SSF
(T seg) T(°c) Ø de Orificio (in)
Aceite de motor 54 40 1/8
Fuente: Castillo y Otros (2014)
Tabla Nº 11: Viscosidad Cinemática del Aceite obtenida en el Monograma
Muestra Viscosidad Cinemática (Centistokes) Viscosidad Cinemática (m2/s)
Aceite de motor 109 0,000109
Fuente: Castillo y Otros (2014)
Tabla Nº 12: Viscosidad Absoluta del Aceite obtenida en el Monograma
Muestra Viscosidad Absoluta (Centipoises) Viscosidad Absoluta (N s/m2)
Aceite de motor 80 0.08
Fuente: Castillo y Otros (2014)
Muestra de Cálculos
En esta parte del informe se presentan los cálculos de los errores de los instrumentos utilizados en la práctica, así como los cálculos de densidad, índice de viscosidad y gravedad especifica de la muestra de aceite, se muestra el procedimiento para cada cálculo y se indica las ecuaciones para ello.
Ecuaciones:
Rn: Rango nominal Ap: Apreciación
Rn:LM-Lm Ap =(Rn/(# de divisiones))
Ea :Error absoluto Er: Error relativo
Ea=(Ap/2) Er =(Ea/(valor real)) x 100
Densidad Gravedad Especifica
D = Picnómetro lleno – vacío
Volumen de la Muestra GE = Densidad de líquido a 60°F
Densidad del agua a 60°F
Cálculo de Errores de los Instrumentos.
Calculo de errores para el Termómetro de 250°C:
Rango de trabajo: 250 °C
RN= 250°C – 240°C= 10 °C
A= 10/10= 1°C
Ea= 1/2= 0,5°C
Er= 0,5°C/ 28°C x 100
Er= 1.78 %
Cálculo de errores para el Beaker de 100 ml:
RN= 80ml – 60 ml= 20 ml
A= 20/4= 5 ml
Ea= 5/2= 2.5 ml
Er= 2.5 ml/ 60 ml x 100= 4.1 %
Cálculo de errores para la copa Saybolt de 60 ml:
Ea= ± 0.5 ml – (dato observado en el instrumento)
Er= 0.5 ml/ 60 ml x 100= 0.83 %
Cálculo de errores para el Picnómetro de 25 ml:
Rango de trabajo: 25 ml
RN= 25 ml – 0 ml= 25 ml
A= 25/25= 1 ml
Ea= 1/2= 0,5 ml
Er= 0,5 ml/ 25x 100
Er= 2 %
Calculo de la densidad del Aceite en el Picnómetro
D = (49.3 – 29.9)gr : 0.77 gr/cm3
25 ml
Calculo de la Gravedad Específica del Aceite
GE = 0.77 gr/cm3 : 0.77 gr/cm3
1 gr/cm3
Conversión de la Viscosidad Cinemática de Centitokes a metros cuadrados sobre segundos (m²/s)
109 cst a m² / s
109 cst * 10-6 m² / s = 0,000109 m² / s
1 cst
CAPÍTULO III
Análisis de Resultados
Tabla Nº 10: Viscosidad Saybolt Universal en Segundos
En la tabla se refleja el resultado correspondiente a la Viscosidad Universal Furol SSF del aceite obtenida en el viscosímetro saybolt, la cual fue de 54 segundos, dicho tiempo tardo la muestra de aceite de 60 ml en salir del beaker y pasar por medio de un orificio de 1/8” del viscosímetro a una temperatura de 40 ºc, el cual es utilizado para aceites viscosos. En este caso, cuanto mayor sea el tiempo registrado, mayor es la viscosidad o espesor del aceite, el dato obtenido se utilizó para hallar la viscosidad cinemática y absoluta de la muestra analizada. Durante el procedimiento de obtención de SSF en el viscosímetro se observó como la viscosidad del aceite representa la medida por la cual el aceite tiende a permanecer en su sitio cuando es empujado (cortado) en este caso por la gravedad al mover los componentes mecánicos.
Tabla Nº 11: Viscosidad Cinemática del Aceite obtenida en el Monograma
En la tabla se presenta la viscosidad cinemática obtenida una vez trazada una línea entre los datos de gravedad específica y segundos saybolt Furol SSF de la muestra de aceite en el monograma de frecuencia, teniendo como resultado una viscosidad cinemática de 109 centistokes, o su equivalente de 0,000109 m2/s, el resultado obtenido en el procedimiento se ajusta exactamente al dato suministrado por el fabricante en la ficha técnica del aceite SAE 15W40 reflejado en la tabla 1, Los grados de viscosidad son establecidos por la SAE (Society of Automotive Engineers). Los aceites de baja densidad reciben grados bajos como SAE 10 y aceites de alta viscosidad o espesor reciben una calificación o grado mayor como por ejemplo el SAE 50. Mientras mayor es el número de viscosidad, mayor será la protección a altas temperaturas y mientras menor el numero mejor será la protección a bajas temperaturas. Como es sabido, si se incrementa y disminuye la temperatura de un fluido, con frecuencia existe un cambio correlacionado de su resistencia a fluir. El fluido se vuelve más espeso a bajas temperaturas y se adelgaza a altas temperaturas.
Tabla Nº 12: Viscosidad Absoluta del Aceite obtenida en el Monograma
Existen dos puntos de vista de la resistencia a fluir uno es cómo se comporta el fluido ante las fuerzas de la gravedad expresado en centistokes de la cual se detalló en la tabla anterior y la otra es la medida de cómo se comporta un fluido ante la presión y se expresa en centipoises, ésta propiedad es llamada viscosidad absoluta (también conocida como viscosidad dinámica), la cual se presenta en ésta tabla, el dato obtenido en el monograma fue de 80 Cps ó 0.08 N s/m2.
CAPÍTULO IV
Conclusiones
La viscosidad es una propiedad muy importante de los fluidos ya que de acuerdo a ella y a la temperatura en que esté el fluido son de utilidad en muchas ramas, una de ellas es la de petróleo.
Recomendaciones
Se deben tomar los tiempos de manera exacta cuando el líquido que se estudia pasa de un punto A a un punto B en el viscosímetro, ya que los tiempos de caída están sujetos a errores como es la precisión del cronómetro de mano en la que una persona mide el tiempo y otra indica el instante de paro del cronómetro.
Bibliografía
Libros
Technology & Consulting Services (1996). “Densidad y Gravedad Específica”. Canada
Documentos en línea
Charles F. (2010). “Tecnología de Producción de Crudos de Alta Viscosi
dad y Métodos de Recuperación Térmica”. Disponible en: http://aipas.org/Tech
nology_production.htm.
Darío A. (2003). “Viscosidad y temperatura”. Disponible en: http://www.
planetseed.com/es/laboratory/viscosidad-y-temperatura
La comunidad petrolera (2009). “Viscosidad de los Crudos” Disponible en:http://industriapetrolera.lacomunidadpetrolera.com/2009/01/viscosidad-de-los-crudos.html
Product & technical data (2012), “Castrol GTX 15W-40” Disponible en:http://www.castrol.com/liveassets/bp_internet/castrol/castrol_mexico/STAGING/local_assets/downloads/h/2012_GTX15W-40.pdf
Anexos
Muestra de Aceite utilizada en la medición de la viscosidad Saybolt
Viscosímetro Saybolt utilizado en el procedimiento
Vertido de muestra de aceite en el Viscosímetro Saybolt
Medición de temperatura de la muestra
Proceso de medición de Viscosidad Saybolt
Muestra una vez finalizado el procedimiento
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