UNIVERSIDAD TECNOLGICA EQINOCCIAL

Facultad: Ciencias de la Ingeniera Nombre: Carrera: Petrleos Manuel Alejandro Grijalva Morejn. Nivel y Paralelo: 2A Petrleos Fecha: 2012-04-22 Practica N 3 1. NOMBRE DE LA PRACTICA VISCOSIDAD CINEMTICA 2. OBJETIVOS Falta No Logrado Practica Logrado Determinar la viscosidad cinemtica X con el viscosmetro de vidrio capilar. 3. ALCANCE. Para el petrleo y derivados lquidos. La viscosidad cinemtica se determina en lquidos newtonianos, entre los que se encuentran los aceites, en los que la velocidad de deslizamiento es proporcional a la fuerza que se produce. La constante de proporcionalidad es el coeficiente de viscosidad. La determinacin se ha de efectuar a temperatura suficiente para que el aceite fluya libremente. 4. NORMA. ASTM D-445.

5. FUNDAMENTO TERICO. De todas las propiedades de los fluidos, la viscosidad requiere la mayor consideracin en el estudio del flujo de los fluidos. La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se la aplica una fuerza externa: El coeficiente de viscosidad absoluta, o simplemente la viscosidad absoluta de un fluido, es una medida de resistencia, al deslizamiento o a sufrir deformaciones internas. La melaza es un fluido muy viscoso en comparacin con el agua. La viscosidad es una manifestacin del movimiento molecular dentro del fluido. Las molculas de regiones con alta velocidad global chocan con las molculas que se mueven con una velocidad global menor, y viceversa, estos choques permiten transportar cantidad de movimiento de una regin de fluido a otra. Los fluidos presentan diferentes propiedades que los distinguen, como la viscosidad, densidad, peso especfico, volumen especfico, presin, etc. Al analizar las distintas propiedades que poseen los fluidos, la viscosidad requiere la mayor consideracin para el estudio de estos materiales; su naturaleza y caractersticas, as como las dimensiones y factores de conversin.

Todo fluido tiene una viscosidad especfica bajo ciertas condiciones cuando se mueve alrededor de un cuerpo o cuando un cuerpo se mueve dentro del fluido, se produce una fuerza de arrastre(Fa) sobre este. Si el cuerpo en estudio es una esfera, est fuerza de arrastre viene dada por la expresin segn la ley de Stokes: Fa Donde es la viscosidad absoluta del fluido; r esa el radio de la esfera; v la velocidad de la esfera con respecto al fluido. VISCOSIDAD DINAMICA Es la fuerza tangencial por unidad de rea, de los planos paralelos por una unidad de distancia, cuando el espacio que los separa esta lleno con un fluido y uno de los planos se traslada con velocidad unidad en su propio plano con respecto al otro tambin denominado viscosidad dinmica; coeficiente de viscosidad La unidad de viscosidad dinmica en el sistema internacional (SI) es el pascal segundo (Pa.s) o tambin newton segundo por metro cuadrado (N.s/m2), o sea kilogramo por metro segundo (kg/ms): Esta unidad se conoce tambin con el nombre de poiseuille(Pl) en Francia, pero debe tenerse en cuenta que no es la misma que el poise (P) descrita a continuacin: El poise es la unidad correspondiente en el sistema CGS de unidades y tiene dimensiones de dina segundo por centmetro cuadrado o de gramos por centmetro cuadrado. El submltiplo el centipoise (cP), 10-2 poises, es la unidad ms utilizada para expresar la viscosidad dinmica dado que la mayora de los fluidos poseen baja viscosidad. La relacin entre el pascal segundo y el centipoise es: 1Pa.s = 1 N.s/m2 = 1 kg/(m.s) = 103 Cp 1cP = 10-3 Pa.s Viscosidad cinemtica. Es la razn de viscosidad a densidad de masa. En el sistema internacional (SI) la unidad de viscosidad cinemtica es el metro cuadrado por segundo (m2/s). La unidad CGS correspondiente es el stoke (St), con dimensiones de centmetro cuadrado por segundo y el centistoke (cSt), 10-2 stokes, que es el submltiplo ms utilizado. 1m2/s = 106 cSt 1cSt = 10-6 m2/s

Viscosidad de los aceites Los aceites presentan notables diferencias en su grado de viscosidad o fluidez, influyendo mucho estas diferencias en algunas de sus aplicaciones. El grado de viscosidad de los aceites tiene importancia en los aceites destinados a arder y los utilizados como lubricantes. En los primeros influye la viscosidad de modo que los aceites fluidos ascienden fcilmente por capilaridad en las mechas de las lmparas, mientras que los muy viscoso o poco fluidos requieren disposiciones especiales para conseguir que llegue a la llama en la unidad de tiempo suficiente cantidad de combustible. Cuando se emplea aceites como lubricantes, la materia grasa debe tener consistencia apropiada para impedir el contacto inmediato de las superficies que frotan entre s impidiendo con ello se desgaste; para lograr esto conviene que la materia grasa no sea demasiado fluida ni tampoco demasiado viscosa. Viscosmetros Saybolth. La facilidad con que un fluido fluye a travs de un orificio de dimetro pequeo es una indicacin de su viscosidad. ste es el principio sobre el cual est basado el viscosmetro de Saybolt. La muestra de fluido se coloca en un aparato parecido al que se muestra en la figura.

Despus de que se establece el flujo, se mide el tiempo requerido para colectar 60 mL del fluido. El tiempo resultante se reporta como la viscosidad del fluido en Segundos Universales Saybolt (SSU o. en ocasiones, SUS). Puesto que la medicin no est basada en la definicin fundamental de viscosidad, los resultados son solamente relativos. Sin embargo, sirven para comparar las viscosidades de diferentes fluidos. La ventaja de este procedimiento es que es sencillo y requiere un equipo relativamente simple. Se puede hacer una conversin aproximada de SSU a viscosidad cinemtica. En las figuras siguientes se muestran el viscosmetro de Saybolt disponible comercialmente y la botella de 60 mL que se utiliza para colectar la muestra. El uso del viscosmetro de Saybolt fue cubierto anteriormente por la norma ASTM D88. Sin embargo, dicha norma ya no es apoyada por la ASTM.. Se le

da preferencia ahora al uso de los viscosmetros capilares de vidrio descritos en las normas ASTM D445 D446 que son los mtodos estndar de prueba para viscosidad cinemtica de lquidos transparentes y opacos, y las especificaciones estndar e instrucciones de operacin para viscosmetros cinemticas capilares de vidrio, respectivamente.

DETERMINACIN SAYBOLT.

DE

LA

VISCOSIDAD

CON

UN

VISCOSMETRO

El viscosmetro Saybolt consiste esencialmente de un tubo cilndrico de bronce en cuyo fondo esta un orificio de dimensiones especificas. El tubo de bronce es rodeado por un bao a temperatura constante. Cuando la muestra en el tubo alcanza la temperatura de la prueba, se mide el tiempo requerido para que 60ml del lquido pasen a travs del orificio. La muestra se recoge en un frasco estndar calibrado. La unidad de medida es el tiempo en segundos requeridos para que 60 ml de

un fluido fluyan a travs del orificio a una temperatura dada. Esto es reportado como segundos Saybolt universal (sus). Por ejemplo: 350 sus a 100f. El viscosmetro Saybolt Furol: Utiliza el mismo principio que el universal, excepto que es diseado con un orificio ms grande para adaptarse a fluidos ms viscosos. Viscosidad Redwood. Mtodo de ensayo britnico para determinar la viscosidad. Se expresa como el nmero de segundos necesarios para que 50 cc de la muestra fluyan en un viscosmetro Redwood, bajo condiciones especficas de ensayo.

6. SIGNIFICADO. Para determinar el bombeo de comercializacin, la capacidad de los combustibles. Para transformacin de masa a volumen. Para determinar las caractersticas del petrleo evaluado. Para transformacin de grados Celsius a grados Fahrenheit. Para utilizar correctamente las tablas de transformacin correspondientes.

7. PARTE EXPERIMENTAL. 7.1. EQUIPOS Y MATERIALES. Viscosmetros de Vidrio Capilar (200) Viscosmetros de Vidrio Capilar (50) Soporte del viscosmetro, capaz de mantenerlo debidamente sujeto, y en posicin vertical, dentro del bao. Bao termosttico, transparente y de suficiente profundidad para que cualquier porcin de muestra, en el viscosmetro, no quede durante el ensayo a menos de 20 mm por debajo de la superficie lquida del bao, ni a menos de 20 mm por encima del fondo del mismo. El control de temperatura deber ser tal que la temperatura media del bao no vare en ms de 0,1 C sobre la longitud del viscosmetro, o entre viscosmetros. Termmetros calibrados con divisiones de 0,05 C. Cronmetro graduado con divisiones a 0,2 segundos menos.

Pera. 7.2. PROCEDIMIENTO.

Ajustar el bao a la temperatura del ensayo. Seleccionar un viscosmetro cuyo margen cubra la viscosidad esperada de la muestra. El tiempo de flujo no ser inferior a 200 segundos. Colocar el viscosmetro en posicin vertical invertida, introduciendo la rama B en el vaso que contiene la muestra filtrada, suficientemente fluida y exenta de burbujas de aire. Succionar suavemente mediante una pera de goma aplicada a la rama A hasta que la muestra llene los dos bulbos C y E. Entonces, levantar el viscosmetro, colocarlo en posicin vertical y limpiar la pared externa del tubo B. Dejar que el aceite se desplace por el capilar G hasta el bulbo H. Colocar el viscosmetro en un soporte y ponerlo en el bao termosttico de forma que la rama B est perfectamente vertical y el bulbo C completamente sumergido. Esperar 15 minutos para que la muestra tome la temperatura del bao. Conectar un tubo de goma a la rama B del viscosmetro y succionar por l hasta que el aceite alcance un nivel superior al enrase D. Quitar el tubo de goma y dejar caer libremente el aceite. Medir el tiempo que tarde en pasar el nivel de aceite del enrase D al enrase F. Repetir los tres puntos anteriores. Si los dos tiempos medidos coinciden dentro del 0,2% de desviacin, utilizar la media aritmtica para calcular la viscosidad.

7.3. REPRESENTACIN GRFICA.

8. DATOS EXPERIMENTALES. MUESTRA Norma Queroseno ASTM D-445 Diesel ASTM D-445 Jet Fuel ASTM D-445 9. CALCULOS. = k * t. Donde: K= constante T= tiempo promedio. Queroseno.

T(C) 25 25 30

t1 t2 t3 24,76 24,82 24,94 44,03 43,21 43,25 413,79 412,79 413,05

Diesel.

Jet Fuel.

10. RESULTADOS. MUESTRA Queroseno Diesel Jet Fuel

NORMA ASTM D-445 ASTM D-445 ASTM D-445

V= k * ttotal 2,52(cts) 4,54(cts) 3,36 (cts)

11. DISCUSIN. En esta prctica pudimos observar que la viscosidad cinemtica observado de los diferentes derivados y del petrleo no vara tanto al momento de transformarlo a una viscosidad. 12.- CONCLUSIONES.1.

La experiencia presento un margen de error aceptable, al comparar las viscosidades experimentales con las viscosidades tericas suministrada por los fabricantes. La viscosidad dinmica experimental a temperatura 30C utilizando el mtodo Stokes es 0.65927 Pa.s para el SAE 10W-30; 1.18037 Pa.s para el SAE 15W-40 y 2.09214 Pa.s SAE 20W-50. valores que son similares a los suministrados de la bibliografa. Segn los resultados obtenidos para la viscosidad experimental podemos deducir que el mtodo empleado (Stokes) para su determinacin resulta un tanto efectivo, ya que los errores obtenidos son relativamente aceptables y sencillo para determinar la viscosidad dinmica de un fluido. 13.- RECOMENDACIONES.

2.

3.

1. Utilizar en el viscosmetro un pasador en la probeta para dejar caer la bola. 2. Cambiar el gancho para recoger la bola por otro sistema ms adecuado que afecte menos en los resultados de la experiencia. 3. Asegurarse de que no se introduzcan vibraciones al sistema mediante

algn movimiento brusco de la mesa, que puede 14. BIBLIOGRAFIA.

Eugene A. Avallone, Theodore Bauemeister III, Manual Mecnico, Tercera Edicin. Editorial McGraw-Hill, 1999.

del

Ing.

Vctor L. Streeter Mecnica de los Fluidos, Editorial Mc Hill, Novena Edicin. Gerhart, R. Groos y J. Hochstein Fundamentos de Mecnica de los Fluidos. (1995) Wilmington, Delaware, USA. Addison-Wesley Iberoamericano, S.A. Segunda Edicin. Jaime Zapata Gua para laboratorio de Mecnica de Fluidos, Guayana 1989. Manual del lubricante PDV Manual de lneas de lubricantes BP. ANEXOS