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• Henry Vasquez

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE ING. DE PETRÓLEO Y PETROQUÍMICA Propiedades Físico Químicas de Hidrocarburos

1. Objetivos.    

Determinación de la viscosidad mediante el método de ensayo ASTM D445. Parámetros de precisión con respecto al ensayo realizado. Determinación del índice de viscosidad mediante la norma ASTM D2270 Conocer en base a los datos obtenidos el uso y selección de viscosímetros adecuados para el ensayo.

2. Introducción teórica. Alcance: El alcance de este ensayo mediante una serie de procedimientos que se especifica para la medición de viscosidad cinemática tanto para líquidos transparentes como líquidos opacos viene a ser:

Viscosidad Cinemática La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es debida a las fuerzas de cohesión moleculares. La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento, se ha definido la viscosidad como la relación existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica Se conoce también otra viscosidad, denominada viscosidad cinemática, y se representa por Para calcular la viscosidad cinemática basta con dividir la viscosidad dinámica por la densidad del fluido.

Parámetros de Precisión Existe 3 parámetros para la norma ASTM D445 Determinabilidad: diferencia entre las determinaciones sucesivas obtenidas con el mismo operador en un mismo laboratorio usando el mismo equipo a un resultado único que a la larga excederá, dentro de una operación normal y correcta del presente método de ensayo, los valores indicado, solo en un caso de veinte.

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Repetibilidad: diferencia entre los resultados sucesivos obtenidos del mismo operador con el mismo laboratorio con el mismo equipo de ensayo, que a la larga y en una correcta y normal aplicación del presente ensayo, excederá los valores indicados solamente en un caso de veinte.

Reproducibilidad: diferencia entre dos resultados únicos e independientes obtenidos en diferentes operadores que trabajan en laboratorios distintos con un material de ensayo nominalmente idéntico, que a la larga y en una correcta y normal aplicación del presente ensayo, excederá los valores indicados abajo solo un caso de veinte

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3. Materiales y Reactivos. -Viscosímetros capilares de vidrio -Sujetadores de viscosímetros. -Baño de temperatura controlada. -Cronometro. -Termómetros (46C)

-Ácido Crómico (Solución limpieza) -Solventes volátiles de Petróleo o Nafta -Acetona -Agua destilada

Fig.1 Lado Izquierdo Baño de temperatura controlada , Cronómetro, Lado Derecho Viscosímetros de Cannon-Fenske junto a la envase de muestra (Crudo Residual Terramar).

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4. Procedimiento Experimental realizado en el Laboratorio. Se trabajó con un líquido oscuro (Muestra de Crudo Residuales Terramar), y con algunas consideraciones que previamente ya se habían realizado. a. Se vierte una cantidad de líquido suficiente para llenar los viscosímetros en un vaso de precipitado. b. Se calienta (baño maría) alrededor de 30min, seguidamente se tapa herméticamente y se agita por 60s.

Fig.2 Residual siendo calentado y agitado.

c. Se carga el viscosímetro con ayuda de una bomba de aire.

Fig.3 Viscosímetro cargado con el Residual

d. Se monta el viscosímetro en un baño hasta alcanzar la temperatura de 50°C

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Fig.4 Montaje del viscosímetro cargado en el baño de temperatura.

Fig.5 Viscosímetros 350, 400 ya montados en el baño de temperatura

e. Se espera alrededor de 30-60min hasta que el líquido fluya libremente hasta que llegue al primer menisco. f. Se toma medida del tiempo en el cual el líquido fluye del primer menisco al segundo para el primer bulbo y seguidamente para el segundo bulbo.

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5. Resultados. Viscosímetro 450

2.459

1.667167

393.18

576.6

966.83

961.288

Viscosímetro 400

1.2262

0.8282

775.61

19’07”45

951.03

950.28

6. Cálculos. Los parámetros de precisión del ensayo. Determinabilidad Viscosímetro 450

Viscosímetro 400

Para el caso de Residuales a 50°C se trabaja con: “d=0.017y”

Para el caso de Residuales a 50°C se trabaja con: “d=0.017y”

Verificando la Determinabilidad | |

Verificando la Determinabilidad | |

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Repetibilidad Para el cálculo de la Repetibilidad se trabajara mediante la fórmula de Residuales a 50°C →

Verificando la Repetibilidad:

Reproducibilidad Para la reproducibilidad de Residuales a 50°C →

| Como | → Cumple los requerimientos dados para el ensayo realizado

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Solución: 1 1° Análisis

2° Análisis

Determinabilidad Para el Diesel

Determinabilidad Para el Diesel

Verifica la condición de ensayo

Verifica las condiciones de ensayo.

Para la Repetibilidad , como tenemos diesel en el ensayo su parámetro de Repetibilidad está dado por :

Cumple las condiciones de ensayo

Para la Reproducibilidad:

Dato:

Estima las condiciones para los cálculos y ajuste que hubo.

Solución 2 Procedimiento B (IV>100)

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Solución 3 Bajo esta condición de IV , se realiza el procedimiento A:

Se interpolará los valores: L

H

6.70

71.290

45.330

6.77

72.823

46.107

6.80

73.480

46.440

Se reemplaza en la fórmula:

7. Observaciones. 

Se obviaron los primeros pasos del procedimiento por cuestiones de tiempo



El tampón usado en un viscosímetro no fue el adecuado.



Se obvio la medición de tiempo del viscosímetro 350, puesto que el avance del fluido en el viscosímetro era lento.



Tener cuidado en el control de temperatura de los termómetros del equipo, no se llevó a cabo una correcta supervisión.

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8. Recomendaciones. Al ser procedimientos estandarizados el cuidado estaría en llevar a cabo los pasos de manera correcta, evitando los errores que se mencionan en la guía. El uso de viscosímetros viene dado de acuerdo a los rangos de viscosidades en el cual se trabajará de ahí la importancia al escoger los viscosímetros Procurar usar los materiales adecuados, se notó complicaciones en el tema del tampón en uno de los viscosímetros, lo que generó una aceleración en el movimiento del fluido, pudiendo así generar una modificación en la medición del tiempo. El tiempo de medida para la lectura de los avances de fluido tiene que estar entre (200s-1000s), una lectura menor o mayor indicaría que el viscosímetro no fue el adecuado. En la práctica se obviaron los primeros pasos por problemas internos, se debe procurar reducir en lo mínimo estos problemas de logística. La carga del fluido al viscosímetro se debe procurar un correcto manejo evitando derrames externos que dificulten la visión.

9. Conclusiones  En el caso del ensayo llevado en el laboratorio se trabajó con un líquido opaco, mediante el procedimiento estandarizado ASTM D-445 que trabaja la viscosidad mediante la medición del tiempo, se calculó lo siguiente:

 Los parámetros de precisión obtenidos son: I) Determinabilidad Viscosímetro 450

Viscosímetro 400

II) Repetibilidad

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III) Reproducibilidad Con el dato de

, se halló:

 Para el Índice de Viscosidad se siguió el procedimiento de la norma ASTM D 2270, y los datos del cuestionario (pregunta 2) que previamente ya se resolvió.

Procedimiento B (IV>100)  Se usaron 3 viscosímetros (350,400 ,450) para la obtención de viscosidad del líquido oscuro. Viscosímetro 350: Se descartó porque el avance era lento, después de más de 2 horas de practica el líquido aún no llegaba al primer bulbo Viscosímetro 400: Se trabajó y tomo medida del tiempo , el problema estuvo en la lectura del segundo bulbo, donde el tiempo sobrepaso los 1000s , lo que generaría un descarte del viscosímetro, pues el tiempo se tiene que encontrar en el rango 200s-1000s Viscosímetro 450: Es el viscosímetro más adecuado del ensayo, generando así medidas de tiempo dentro el rango establecido. Se resumen en la sgte. Tabla los rangos de viscosidades según el Viscosímetro Talla N° Rango de Viscosidades 200 20-100cSt 300 50-200cSt 350 100-500cSt 400 240-1200cSt 450 500-2500cSt La viscosidad hallada del líquido fue: Para este resultado hallado los viscosímetros adecuados serían 400, 450. Como previamente se mencionó la lectura en el 2° bulbo del viscosímetro 400 supero los 1000s generando un descarte de este. El viscosímetro apropiado para el ensayo es el viscosímetro 450 como se puede constatar.

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