Informe de Lab Final

Universidad de Oriente

Núcleo de Monagas

Escuela de Ingeniería de Petróleo.

Laboratorio de Yacimientos.

Sección 09.

Unidad # 1: Propiedades de los fluidos.

Profesora: Bachilleres:

Ing. Roxana Rujano. Bello, Yanina. C.I 19 786196

Conquista, Elimar C.I 20 646721

Rocca, Andrea. C.I 21347888

“Grupo 5”.

Maturín, Enero 2013

Resultados:

1. Soluciones Salinas:

Ensayo # 1: Densidad y Gravedad específica

Se preparó una solución salina al 7%, para la cual se utilizó 35g de sal y agua

destilada, en base a dicha solución se realizó el procedimiento y se obtuvieron los

siguientes resultados:

Tabla # 1 Picnómetro.

Volumen 50,4286Masa 44,0306g

Fuente: datos experimentales de laboratorio.

Tabla # 2: Método del picnómetro.

Temp. (ºC) 29 32 35 38Masa, g 96,1096 96,0153 95,9469 95,9265Densidad (g/ml) 1,0327 1,0308 1,0295 1,0291

Fuente: datos experimentales obtenidos de laboratorio.

Para la realización de los cálculos de densidad, se trabajó se la siguiente manera:

ρ = Masadel picnómetro lleno−Masa del picnómetrovacío

Volumen

ρ = 96,1096 g−44,0306g

50,4286ml

ρ= 1,0329g/ml

Y así sucesivamente para todos los valores de masa obtenidos con las variaciones de

temperatura.

Gráfica#1: Densidad en función de la temperatura.

28 30 32 34 36 38 401.027

1.028

1.029

1.03

1.031

1.032

1.033

f(x) = − 0.000403333333333333 x + 1.04403666666667R² = 0.928114104595898

Densidad vs Temperatura

Temperatura (ºC)

Dens

idad

(g/m

l)

Fuente: Datos de laboratorio.

Para esta gráfica se seleccionó una tendencia lineal, en vista de que el

comportamiento entre densidad y temperatura debe corresponder a una gráfica de este tipo

de tendencia, demostrándose incluso con la obtención del valor de R2, el cual se encuentra

muy cercano a 1, corroborando que el ajuste está muy cercano a la perfección. Pues pese a

la variación debido a errores cometidos durante la realización de la práctica, los puntos

siguen en su mayoría una tendencia lineal.

Tabla # 3: Método de la balanza hidrostática.m1 m2 m3

100,005g 87,77g 88,25gFuente: datos experimentales de laboratorio.

Tabla # 4: Densidad y gravedad específica según el método de la balanza hidróstatica.

Densidad (g/ml) 1,03687Gravedad específica 0,9962

Fuente: datos experimentales de laboratorio.

Para la obtención de estos valores, se calculó inicialmente la densidad del agua a

28,2ºC, de acuerdo a la ecuación:

ρagua=−5,25 x10−6T 2+1,5 x10−5T+1ρagua=−5,25 x10−628,22+1,5 x10−528,2+1

ρagua= 0,9962 g/ml

Luego, para la gravedad específica se tiene:

G.E = m1−m2m1−m3

G.E = 100,005−87,77100,005−88,25

G.E = 1,04083

Entonces, la densidad sería:

ρsol = ρagua * G.E

ρsol = 0,9962 g/ml * 1,04083

ρsol = 1,03687g/ml

Análisis y discusión de resultados.

De la observación con detenimiento de la tabla # 2, puede apreciarse como se inicia

el procedimiento con una temperatura ambiente de 28,2ºC y se obtiene una masa de

96,1188g al pesar el picnómetro, pero este valor de masa comienza a variar al tratar de

estudiar el efecto de la temperatura, puesto que una vez que se colocó el picnómetro sobre

el plato de calentamiento y se llevó su temperatura a 29ºC, la masa registrada en la balanza

analítica bajo a 96,1096g, y continuó en descenso a medida que se incrementaba la

temperatura con el uso del plato de calentamiento, lo que llevaba también y en efecto a un

descenso continuo y progresivo de la densidad de la solución salina al 7%.

Este descenso puede ser analizado de la siguiente manera, se sabe por

conocimientos teóricos previos que la densidad es una propiedad del fluido que permite

relacionar la masa con el volumen, por lo que al aumentar o disminuir el valor de masa o

volumen que se tenga variará el valor final de la densidad, que es lo que ocurría en esta

práctica, al someter la solución salina a cambios de temperatura, se conllevaba a una

dilatación de la muestra, pues los fluidos se encuentran formados por moléculas que ante

variaciones de temperaturas se excitan y comienzan a moverse de una manera más rápida,

esto conlleva entonces a un distanciamiento de moléculas que originaba que parte de ellas

fuera evaporadas, mientras que también se observaba derramamiento del líquido por las

paredes del picnómetro. Es entonces cuando puede decirse que, el incremento de

temperatura, originó que una menor cantidad de moléculas ocupará un mismo volumen

previamente medido, lo que era traducido en la obtención de un menor valor de la masa, en

cada aumento de temperatura.

Esto demuestra de manera práctica lo estudiado teóricamente, pues en efecto la

temperatura y la densidad son inversamente proporcionales, basta con variar una para que

la otra sea afectada en sentido opuesto como ocurrió en este caso, que al incrementar la

temperatura disminuía la densidad de la muestra.

De la misma manera ante la observación de la tabla # 3, puede apreciarse como

varía la masa de la una misma pesa, dependiendo de las condiciones en que sea pesada, se

observa que se registra el mayor valor en la balanza simple cuando se deja la pesa

libremente suspendida en el aire pesando entonces 100,005g, al sumergirse en el agua

destilada disminuye su valor hasta 88,25g y posteriormente lo disminuye aún más al

sumergirse en la solución salina al 7% llegando a pesar 87,77g, cabe resaltar que la pesa

nunca fue cambiada, siempre se uso la misma pesa, marcada de fábrica con 100g; esta

variación en cuanto a su pesada se explica por el efecto de la muestra en la que era

sumergida, pues al pesarse libre en el aire no tenía ningún apoyo que disminuyera la fuerza

de la tierra sobre ella, al ser pesada en agua destilada, se entiende que las moléculas de agua

servían de colchón para la pesa, es decir, la pesa está ligeramente colocada sobre las

moléculas que integran el líquido, haciendo que el efecto de la tierra sobre la misma

disminuyera, lo que se observa de una manera más marcada en la solución salina, puesto

que en este caso además de tenerse las moléculas de agua, existía un soluto que funcionaba

también como colchón, es decir, había una mayor cantidad de moléculas soportando a la

pesa. Lo cual se corrobora al comparar los datos obtenidos con los datos suministrados por

otros grupos que trabajaron con concentraciones inferiores, la pesa registraba un mayor

valor de masa, siendo tales para los casos de 3% y 5% valores de 88,23g y 87,70 g

respectivamente, esto debido a que existía una menor concentración molecular que

disminuyera la fuerza de la tierra sobre la pesa.

Esta variación de peso entre el agua destilada, llevaba a relacionar de manera

matemática las densidades de ambas sustancias, es decir, el agua destilada y la solución

salina, se conocían los valores para determinar la densidad del agua destilada y por relación

de gravedad específica y densidad, pudo entonces obtenerse la densidad de la solución

salina en estudio.

Cabe también entonces hacer mención a que si se observan con detenimiento las

tablas 2 y 4, se observa una distinción entre el valor de densidad obtenido a 28,2ºC con el

picnómetro y con la balanza hidrostática, en cuanto a esta diferencia su puede pensar que

hay una gran intervención de factores, primero puede hablarse de un error en las pesadas

del picnómetro si este era secado inadecuadamente o si pasaban desapercibidas algunas

gotas sobre las paredes del picnómetro al momento de colocarse sobre la balanza analítica,

también puede sumarse a esta diferencia que quizás al momento de tomar el valor de masa

de las pesas ante diversas situaciones la balanza simple no estuviera adecuadamente

calibrada, variando así los valores. Sin embargo puede apreciarse que varía en el rango

entre 1,049774 y 1,03687 g/ml.

Puede ser considerado como valor más cercano a la realidad el obtenido con el

picnómetro, puesto que el cálculo que se realiza para llegar a la densidad por medio de la

balanza hidrostática, es más indirecto, pues se involucra otra propiedad como lo es la

gravedad específica y la densidad del agua, para poder relacionar entonces la densidad de la

solución salina, conllevando a un posible arrastre de errores que crece a medida que

aumenta la cantidad de cálculo, además de que se desconfía de la correcta calibración de la

balanza simple para el momento del ensayo. El mejor método para determinar densidades

es con el uso del aerómetro pero este se encuentra fuera de operación en el laboratorio.

La variación de estos datos también puede afectarse por el hecho de que no pudo

usarse el baño termostático por la carencia del instrumento en el laboratorio y porque el

único presente tiene el termostato dañado, pues esto conllevaba a que las medidas tuvieran

que hacerse sobre un palto de calentamiento usando un termómetro digital; esto afecta los

cálculos debido a que si se dejaba pasar un rato por muy pequeño que fuera no había un

control de temperatura, esta variaba constantemente por lo que dependía de la atención

absoluta de quien realizaba la práctica; aún pese a eso la práctica se llevo a cabo y se

observa que aun con sus dificultades la variación que presenta la densidad con el cambio de

temperatura es progresiva y representativa para el estudio de la influencia de la temperatura

sobre la densidad.

Ensayo #2: Resistividad:

Se nos asignó la muestra C para el desarrollo de este ensayo y en base a su estudio y

al sometimiento de la misma a diversos métodos se obtuvo lo siguiente:

Tabla#5: Índices de refracción de muestra con distintas ppm de sal.

ppm 0 2000 4000 6000 8000 10000

nD 1,3327 1,3330 1,3332 1,3338 1,3341 1,3345

Temp, ºC 32,2 32,2 32,2 32,2 32,2 32,2

Fuente: Experimento realizado en laboratorio.

Tabla#6: Índice de refracción para la muestra de ppm incógnita (muestra problema).

Fuente: Experimento realizado en laboratorio.

nD 1,3339

Temp, ºC 32,2

Gráfica#2: nD en función de ppm.

0 2000 4000 6000 8000 10000 120001.3315

1.332

1.3325

1.333

1.3335

1.334

1.3345

1.335

f(x) = 1.84285714285723E-07 x + 1.33262857142857R² = 0.984383318544781

nD vs ppm

ppm

nD

Fuente: Datos experimentales de laboratorio.

A partir del ajuste de la gráfica de acuerdo a la tendencia lineal de los puntos

obtenidos por los índices de refracción y concentraciones de las muestras patrón, se obtiene

la ecuación que define el comportamiento de la misma, siendo esta:

nD = 0,0000002(ppm) + 1,3326

En la cual se sustituye el valor de índice de refracción obtenido para la muestra de

concentración desconocida, obteniéndose:

nD = 0,0000002(ppm) + 1,3326

ppm= nD – 1,3326 / 0,0000002

ppm= 1,3339 – 1,3326 / 0,0000002

ppm= 6500

Con este valor y la sustitución adecuada en la fórmula de resistividad de obtiene:

R= 0,74319 Ohm.m

Tabla#7: Método de la titulación.

Vmuestra 1 ml.

NAgNO3 0,0835 N

VI AgNO3 1,73 ml.

VF AgNO3 0,32 ml.

T 32,2 ºC

Fuente: Datos obtenidos en laboratorio.

Tabla#8: ppm obtenidas por el método de titulación y valor de resistividad.

Concent. 2855,087 ppm

R 1,59136 Ohm.m


Para el cálculo de la concentración en el método de la titulación se usó la siguiente

ecuación:

ppmsal = NAgN O3 x VAgNO3

Vsoluciónx58442,77

ppmsal = 0,083x 1,73mlVsolución1ml

x 58442,77

ppmsal = 2855,087


Con esta práctica buscaba determinarse la resistividad de una solución salina la cual

define la resistencia eléctrica de un material, esta describe el comportamiento de un

material ante el paso de la corriente eléctrica, con lo que se puede determinar lo buen o mal

conductor que este puede llegar así, teniendo una relación inversa, pues mientras mejor

conductor sea menor resistividad tendrá, y mientras pero conductor sea mayor resistividad

tendrá. Esto puede analizarse por diversos medios, en el caso de esta práctica se contó

primero con el uso de un refractómetro, en el cual se colocaron diversas muestras

aumentando consecutivamente su concentración hallándose tal como se observa en la tabla

# 5 que a medida que la concentración aumentaba se incrementaba también el índice de

refracción, esto explicado por el hecho de que al incrementan la concentración se disminuía

también en medida la velocidad con la que la luz atravesaba la solución, pues esta debía

esquivar las molécula de sal presentes en la muestra y para esto se disminuía la velocidad,

pues es sencillo de apreciar, es mucho más fácil caminar o desplazarse en un lugar libre de

obstáculos que en un medio impregnado con obstáculos, que es lo que las moléculas de sal

representaban para la luz.

De la muestra asignada para el estudio no se conocía la concentración de sal, pero se

sometió al refractómetro obteniendo un índice de refracción de 1,3339; el cual se sustituyó

en la ecuación que relacionaba el nD con la concentración obtenida de las muestras patrón

y se hallo el valor, siendo este de 6500ppm, este valor se usó para determinar la resistividad

de nuestra muestra, obteniéndose un valor de 0,74319 Ohm.m.

El mismo valor de resistividad se buscó por el medio de titulación durante el cual se

observo la formación de un sólido blanco insoluble producto de la reacción originada entre

el cloruro de potasio y el nitrato de plata; para este método la diferencia con el del

refractómetro radica principalmente en la manera como se consigue el valor de la

concentración de la solución, pues uno se basa en la comparación de su índice de refracción

con unas muestras patrón y el otro lo determina mediante una relación de acuerdo a

titulación y volumen gastado de titulante, para este caso el valor obtenido de ppm fue de

2855,09ppm como se observa en la tabla # 8, esto a simple vista enmarca una gran

disparidad en los valores que arrojaría por ende un valor para la resistividad muy por

debajo, pues al entenderse una mayor concentración la muestra sería menos resistiva

porque presentaría mayor cantidad de iones disponibles para la conductividad, tal como fue

el caso al elaborar los cálculos se muestra que la resistividad para dicho valor de

concentración fue de 1,59136 Ohm.m.

Esta disparidad de valores puede presentarse porque al momento de titular algunas

gotas cayeron en las paredes del matraz y no directamente sobre la solución, así mismo

también quizás se uso una mayor cantidad de titulante que la requerida; trayendo esto como

consecuencia una disparidad de los valores, cabe hacer mención que el valor obtenido por

ambos métodos debe ser similar, pues se usaba la misma muestra. Aún así la intención de la

práctica era demostrar como al haber una mayor concentración de iones de favorecía la

conductividad disminuyendo el valor de la resistividad del material, pues el material se

resiste menos a la transferencia de electricidad, lo que quedo evidenciado con la práctica,

así como en las muestra patrón se observaba el aumento del índice de refracción al

aumentar la concentración se sabía que eso indicaba una disminución de la resistividad,

mostrándose como más resistivas las muestras de menos concentración, indicándose una

relación inversa, pues a mayor concentración menor resistividad y viceversa.

Cabe entonces también hacer mención que el método más confiable es el del

conductímetro, pues este es más directo que el método de titulación y del refractómetro y

pudiera dar una idea más clara de los valores, pero este se encuentra fuera de

funcionamiento en el laboratorio.

2. Crudo:

Ensayo # 4: Viscosidad.

Para este ensayo se consideraron 2 muestras diferentes de crudo, identificadas por

las letras E y B, a las cuales primero se les determino su gravedad API con el hidrómetro de

la misma manera que se realizó en el ensayo # 3, mostrándose de la siguiente manera:

Tabla # 09: Gravedad específica según método del hidrómetro

Muestra B: Muestra E:

Temp. (ºF) 75,3

G.E 0,920

Teniéndose entonces los siguientes valores de API:

Tabla # 10: Gravedad APISC:

Temp. (ºF) 75

G.E 0,911

Muestra B 22,3043º

Muestra E 23,8238º

Fuente: cálculos en base a datos de laboratorio.

Así mismo se tienen para la viscosidad los siguientes valores:

Tabla # 11: Constantes y valores de viscosidad para la muestra B:

Temp. (ºC) Nro. Tubo Kc (cSt/s) Kj (cSt/s) vc (cSt) vj (cSt) vprom, (cSt)

24,2 350 0,5141 0,9057 82,256 217,368 149,812

55 350 0,5159 0,3863 30,1405 42,8368 36,4887

75 300 0,2814 0,2057 18,0659 29,3740 23,7199


Tabla # 12: Constantes y valores de viscosidad para la muestra E:

Temp. (ºC) Nro. Tubo Kc (cSt/s) Kj (cSt/s) vc (cSt) vj (cSt) vprom, (cSt)

24,2 400 1,2039 0,0876 89,5702 9,8112 49,6907

55 300 0,2807 0,2052 70,0627 64,8824 67,4726

75 200 0,1175 0,0882 53,8150 89,0820 71,4485



Por conocimientos teóricos se sabe que la viscosidad es la medida representativa de

la resistencia que posee un fluido para fluir o lo que lo mismo la oponencia del flujo de un

fluido; esto como es de entenderse se ve afectado por gran cantidad de factores entre los

cuales se pueden nombrar el tipo del fluido en estudio y la temperatura; para el caso en

particular de este ensayo se trabajó con dos muestras de crudos, ambos catalogados dentro

de la clasificación API como crudos medianamente pesados, pero sin embargo con una

diferencia entre su gravedad, lo que convierte a la muestra E en un crudo más pesado que el

de la muestra B, lo que se reflejaría marcadamente en su viscosidad; pues un crudo pesado

está formado por una mayor cantidad de componentes pesados que se oponen en mayor

medida al movimiento que los componentes livianos, presentes en mayor abundancia en

crudos livianos. Cabe destacar que ocurrió un pequeño error de medición de tiempo en la

muestra B, ya que la viscosidad que esta refleja es mucho mayor que la de la muestra E, lo

cual resulta un dato erróneo, ya que al momento de la determinación de la gravedad API, la

muestra E es un tanto más pesada que la muestra B.

Otro factor de importante estudio dentro de este ensayo fue la variación que se

reflejaba en la viscosidad frente a alteraciones en la temperatura, la manera ideal de mostrar

estos resultados sería con una gráfica, que por conocimientos previo se deduce debería

reflejar una tendencia lineal.

Cabe recordar también que los cálculos que se llevan a cabo con datos obtenidos en

laboratorio dependen mucho de la precisión de dichos datos, pues aún cuando los cálculos

son bien realizados se arrastra el error de medidas mal tomadas por errores de

manipulación. De igual manera, se muestra a continuación la gráfica obtenida con los

valores calculados, en la cual se muestra el error:

Gráfica # 3: Viscosidad vs Temperatura, Muestra B:

20 30 40 50 60 70 800

20406080

100120140160

f(x) = − 2.58347898851698 x + 202.797686676439R² = 0.907315712571943

Viscosidad vs Temperatura

TemperaturaLinear (Temperatura)

Temperatura (ºC)

Visc

osid

ad (c

St)

Fuente: Datos del laboratorio.

Gráfica #4: Viscosidad vs Temperatura, Muestra E:

20 30 40 50 60 70 800

1020304050607080

f(x) = 0.440919649401417 x + 40.2073300207672R² = 0.94845610115647

Viscosidad vs Temperatura

ViscosidadLinear (Viscosidad)

Temperatura (ºC)

Visc

osid

ad (c

St)

Fuente: Datos del laboratorio.

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