TABLA DE DATOS

PARA EL ACEITE LUBRICANTE:

Aceite Lubricante:Marca EduardoñoMotor 2T

Resultados: Prueba de laboratorio

Temperatura de la prueba

t 1 Tiempo

(seg) t 1

Serial Number Viscosímetro utilizado

Marca del Viscosimetro

Tamaño Viscosimetro

Tipo de Fluidos Viscosimetro

115ºF 4:40 280 seg 862 P Cannon 350 Claros175ºF 5:13 313 seg 2381 Koehler 200 Claros

200ºF Prueba no realizada

Constantes de los viscosímetros utilizados (Viscosímetros Claros)

TEMPERATURA (°C)Viscosímetro:350 – 862 P

Viscosímetro:200 – 2381

CONSTANTE(cst/s) ó ((mm2)/s)

CONSTANTE(cst/s) ó ((mm2)/s)

40 0.4531 0.10237100 0.4508 0.102

PARA EL CRUDO:

Crudo:Campo Dina Cretáceo°API: 20.37

Resultados: Prueba de laboratorio

Temperatura de la prueba

t 1 Tiempo

(seg) t 1

t 2 Tiempo (seg)t 2

tTOTALSEGUNDOS

115ºF 15:12 912 seg 16:13 983 seg 1895 seg175ºF 4:37 277 seg 6:16 387 seg 664 seg

200ºF 3:33 213 seg 3:05 285 seg 498 seg

Temperatura de la prueba tTOTALSEGUNDOS

Serial Number Viscosímetro utilizado

Nombre de marca del Viscosimetro

Tamaño Viscosimetro

Tipo de Fluidos Viscosimetro

115ºF 1895 seg 3567 Koehler 200 Opacos175ºF 664 seg 3567 Koehler 200 Opacos200ºF 498 seg 3567 Koehler 200 Opacos

Nota: t 1 segundos es el tiempo que tarda el crudo a la temperatura de evaluación en

alcanzar la marca superior del primero bulbo, y el tTotal segundos es el tiempo que tarda el

crudo en recorrer los dos bulbos, no obstante es importante aclarar que para calcular la viscosidad cinemática se no se utiliza el tiempo total si no que se utiliza el tiempo

desde la marca que se encuentra en la parte superior del primer bulbo hasta la marca

superior del segundo bulbo, a la cual llamaremos t 2 .

Constante del viscosímetro utilizado (Viscosímetro Opaco)

TEMPERATURA (°C)Viscosímetro:200 – 3567

Viscosímetro:200 – 3567

CONSTANTEBulbo de abajo o

primer bublo(cst/s) ó ((mm2)/s)

CONSTANTEBulbo de arriba o segundo bulbo

(cst/s) ó ((mm2)/s)40 0.09568 0.07213

100 0.0996 0.07263

MUESTRA DE CÁLCULOS

Para Aceite Lubricante

Se realizaron lecturas de viscosidad de este aceite para 3 temperaturas diferentes, la muestra de los cálculos pertinentes que se deben realizar se hará para la primera T.

Para T = 115 °F

La viscosidad cinemática del aceite lubricante (Motor 2T) se calcula mediante la siguiente ecuación:

μTx=K∗t

Dónde:μTx=viscosidad (cst )de aceite Lubricantet=Tiempo K=Constante decalibración del viscosímetro

La constante de calibración de cada viscosímetro utilizado, se encuentra para dos T dadas, por ende para calcular a la T de evaluación, hay que interpolar/ extrapolar, esto con el fin de poder calcular la constante a esta temperatura requerida, y posteriormente calcular la viscosidad cinemática.

Como las constantes se encuentran en °C la T observada se debe hacer la conversión de la T a evaluar:

° C= ° F−321.8

° C=115−321.8

=46.11 ºC

Viscosímetro: 350 – 862 PTemperatura (ºC) Constante (cst/s)

40 0.453146.11 0.452866100 0.4508

Como la constante es igual a 0.452866 cst/s

Se calcula viscosidad del aceite lubricante para T= 115°F:

μ90 ºF=0.452866ctss eg

∗280 seg

μ115 ºF=126.802cst

De igual forma se realiza para las otras 2 temperaturas evaluadas, teniendo en cuenta que cada constante varía dependiendo el viscosímetro utilizado, con lo anterior se tiene que:

Viscosímetro T (°F ) T (°C) Constante (k)

t (seg) μ(cst)

350 – 862 P 115 46.11 0.452866 280 126.802200 - 2381 175 79.44 0.102127 313 31.966

Se procede a calcular:

Índice de viscosidad

Para calcular el índice de viscosidad que evalúa la variación de la viscosidad con la temperatura, se puede realizar mediante 3 métodos, para este caso por practicidad en las unidades se trabaja con el método 2 (ASTM 2270)

IV=L100−μ100D100

Donde:μ (cst )100° FL yDa210 ° F (Tabla1 ASTM 2270)

Por ende se necesita calcular la viscosidad a 100 °F y 210 °F (para esto mirar en la tabla) se calcula a partir de la ecuación de Arrhenius, y tomando como bases las viscosidades a 115 ºF y 175 ºF:

Para hallar µ100° F

log µ100° F=log 126.802+log( 126.80231.966 )∗log( 100115 )

log( 115175 )µ100° F=200.602cst

Para hallar µ210° F y luegocon este valor entrara la tabla y evaluar L y D

log µ210° F=log 126.802+log( 126.80231.966 )∗log( 210115 )

log( 115175 )µ210° F=17.572cst

Ahora calculo los valores de L y D para 210 °F (Tabla ASTM 2270)

Viscosidad (cst) L D17.50 434.38 230.13

x17.572 437.57 232.1117.60 438.81 232.88

Entonces

IV=L100−μ100D100

IV=437.57−200.602232.11

∗100

IV=102.093%

Debido a lo anterior se hace necesario hallar I V Ext, así:

I V ext=100+AntilogN−10.00750

Donde:

N=logH 100−log μ100

log μ210Además:

H 100=L100−D100

H 100=437.57−232.11H 100=236.968

N= log236.968−log 200.602cstlog 17.572cst

N=0.058124

I V ext=100+Antilog (0.058124)−1

0.00750

I V ext=116.192%

Viscosidad Absoluta

Para calcular la viscosidad Absoluta o convertir los valores evaluados de (cst) viscosidad cinemática en (cp). Se parte de la siguiente ecuación:

μcinemática(cst)=( μ|(cp)|ρaceite lubricante (

g

cm3 ) )Txμ|(cp )|=μcinemática(cst )× ρaceite lu bricante ( g

cm3)

Del laboratorio API (se tiene la °API y y la GeT)

Muestra De Cálculo (115 °F)

Aceite lubricante MOTOR 2T

°API °Ge 60°F31.02 0.871

Se Calcula Las Gravedades Específicas para cada T evaluada:Utilizando la ecuación de Bearce & Peffer.

¿T x=¿T−

α1.8

ΔT+ β

1.82ΔT2

¿T x=¿T−

α1.8

(115−60)

¿T α (x10−5) ¿T x

0.85 68 0.8065560.871 0.850350.95 66 0.907833

Con la Densidad del Agua a la T de evaluación (90 °F )

ρagua a115°F=0.989751gr

cm3

°≥(T=115° F )=

ρaceite lubricante( g

cm3 )(T=115°F )

ρagua( g

cm3 )(T=115 °F )

ρaceite lubricante( g

cm3 )(T=115° F)=0.989751 gr

cm3∗0.85035

ρaceite lubricante( g

cm3 )(T=115° F)=0.841635( g

cm3 )

Entonces:μ|(cp )|=μcinemática(cst )× ρaceite lubricante( g

cm3)

μ|(cp)|=126.802(cst)×0.841635 ( g

cm3 )μ|(cp)|=106.721cp

De igual manera se Realiza con las otras Temperaturas y se convierte la viscosidad cinemática en Absoluta, y se obtiene:

ViscosímetroT

(°F )μ(cst)

Ge (tx)Densidad Agua a Tx (gr/cm3)

Densidad Aceite a

Tx (gr/cm3)

μ|(cp)|

350 – 862 P 115 126.802 0.85035 0.989751 0.841635 106.721

200 – 2381 175 31.966 0.827824 0.971953 0.804622 25.7205

Antes de poder graficar se hace necesario conocer otra viscosidad a una temperatura T 210F

µ210° F=17.572cst

Y Con esto se puede Graficar el Comportamiento de la Viscosidad con respecto a la Temperatura

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900100

120

140

160

180

200

220

Comportamiento de la viscosidad cinema-tica en funcion de la Temperatura

Viscosidad cinematica vs Temperatura

Grafica 1. Comportamiento de la viscosidad en función de la temperatura para el aceite lubricante.

1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2100110120130140150160170180190200

Log(Viscosidad cinemativa) vs Temperatura

Log(Viscosidad cinemativa) vs Temperatura

Para crudo del Campo Dina Cretáceo:

El procedimiento o procesamiento de los datos obtenidos en el laboratorio es el mismo que se le realizo al aceite lubricante, la única diferencia es que en el cálculo de la viscosidad en vez de utilizar una solo lectura, se utilizan dos lecturas. A partir de los tiempos obtenidos en el laboratorio la muestra de los cálculos pertinentes que se deben realizar se hará para la primera T (promedio).

Para T = 115 °FLa viscosidad cinemática para crudo del Campo Dina Cretáceo se calcula mediante la siguiente ecuación:

μTx=(c×t 1 )+(J ×t 2 )

2

Dónde:μTx=viscosidad (cst )del crudot 1=Tiempoque duraendesplazar ce el crudoatravesdel primer bulbo C=Constantede calibracióndel primer bulbot 2=Tiempoque duraendesplazarce el crudo atravesdel segundo bulbo J=Constante decalibración del segundo bulb o

Las constantes de calibración de cada viscosímetro utilizado, se encuentra para dos Temperaturas, por ende para calcular a la Temperatura de evaluación, hay que interpolar/ extrapolar, esto con el fin de poder calcular la constante a esta temperatura requerida, y posteriormente calcular la viscosidad cinemática.

Como las constantes se encuentran en Temperatura °C, la Temperatura de evaluación se debe convertir a esas unidades de la siguiente forma:

° C= ° F−321.8

° C=115−321.8

=32.77

Viscosímetro: 200 - 3567Temperatura (ºC) Constante (cst/s)

CConstante (cst/s)

J40 0.09568 0.07213

46.11 0.096076 0.072181100 0.0996 0.07263

Se Calcula Viscosidad del Crudo Para T=115°F :

μTx=(c×t 1 )+(J ×t 2 )

2

μTx=(c×t 1 )+(J ×t 2 )

2

μ115 ºF=(0.096076 ctss ∗912 s)+(0.072181 ctss ∗(983 s ))

2

μ115 ºF=79.2876cst

De igual forma se realiza para las otras 2 temperaturas evaluadas, teniendo en cuenta que cada constante varía dependiendo el viscosímetro utilizado, con lo anterior se tiene que:

Viscosímetro

T (°F

)

T (°C)

Constante(C)

Constante (J)

t1

(seg)t2

(segttotal

(seg)μ(cst)

200 - 3567 115 46.11 0.096079 0.072181 912 983 1895 79.2876200 - 3567 175 79.44 0.098257 0.072459 277 387 664 27.6294200 - 3567 200 93.33 0.099164 0.072574 213 285 498 20.9028

Se procede a calcular:

Índice de viscosidad

Para calcular el índice de viscosidad que evalúa la variación de la viscosidad con la temperatura, se puede realizar mediante 3 métodos, para este caso por practicidad en las unidades se trabaja con el método 2 (ASTM 2270)

IV=L100−μ100D100

Donde:μ (cst )100° F

L y Da210 ° F (Tabla1 ASTM 2270)

Por ende se necesita calcular la viscosidad a 100 °F y 210 °F (para esto mirar la tabla) se calcula a partir de la ecuación de Arrhenius, y tomando como bases las viscosidades a 115 ºF y 175 ºF:

Para hallar µ100° F

log µ100° F=log 79.2876+log( 79.287627.6294 )∗log(100115 )

log( 115175 )µ100° F=2.05161cst

Para hallar µ210° F y luegocon este valor entrara la tabla y evaluar L y D

log µ210° F=log 79.2876+log( 79.2876153.817 )∗log( 210115 )

log( 115175 )µ210° F=1.24256cst

Viscosidad Absoluta

Para calcular la viscosidad Absoluta o convertir los valores evaluados de (cst) viscosidad cinemática en (cp). Se parte de la siguiente ecuación:

μcinemática(cst )=( μ|(cp)|

ρcrudocampo dina(

g

cm3) )Tx

μ|(cp )|=μcinemática(cst )× ρcrudo campodina ( gcm3

)

Del laboratorio °API (se tiene la °API y y la GeT)

Muestra de cálculo (115 °f)

Se calcula las gravedades específicas para cada t evaluada:Utilizando la ecuación de bearce & peffer.

¿T x=¿T−

α1.8

ΔT+ β

1.82ΔT2

¿T x=¿T−

α1.8

(91−60)

Con la Densidad del Agua a la T de evaluación (115 °F )

ρagua a115°F=0.989751gr

cm3

°≥(T=115° F )=

ρaceite lubricante( g

cm3 )(T=115°F )

ρagua( g

cm3 )(T=115 °F )

ρcrudoDina cretaceo( g

cm3 )(T=115 °F )=0.989751 gr

cm3∗0.911421

ρcrudoDina cretacieo( g

cm3 )(T=115° F )=0.90208( g

cm3 )Entonces:

μ|(cp )|=μcinemática(cst )× ρcrudo dinacretaceo( gcm3

)

μ|(cp)|=79.2876 (cst )×0.880185( g

cm3 )

Aceite lubricante°API °Ge 60°F

20.37 0.9317

¿T α (x10−5) ¿T x

0.85 68 0.8292220.9317 0.911421

0.95 66 0.929833

μ|(cp)|=71.5237 cp

De igual manera se Realiza con las otras Temperaturas y se convierte la viscosidad cinemática en Absoluta, y se obtiene:

ViscosímetroOpacos

T(°F

)

μ(cst)Ge (tx)

Densidad Agua a Tx (gr/cm3)

Densidad Crudo a

Tx (gr/cm3)

μ|(cp)|

200 - 3567115

79.2876 0.911421 0.989751 0.90208 71.5237

200 - 3567175

27.6294 0.8893 0.971953 0.880186 24.319

Antes de poder graficar se hace necesario conocer otra viscosidad a una temperatura T 210F

µ210° F=1.24256cst

Y Con esto se puede Graficar el Comportamiento de la Viscosidad con respecto a la Temperatura

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900100

120

140

160

180

200

220

Comportamiento de la viscosidad cinematica en funcion de la tempe-

ratura

Viscosidad cinematica vs Temperatura

Grafica 2. Comportamiento de la viscosidad en función de la temperatura para el crudo del Campo Dina cretaceo.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3100

120

140

160

180

200

220

Logaritmo del Comportamiento de la viscosidad cinematica en funcion de

la temperatura

Log(Viscosidad cinemativa) vs Temperatura

TABLA DE RESULTADOS

Aceite Lubricante EDUARDOÑO MOTOR 2T

ViscosímetroT

(°F )μ(cst)

Ge (tx)Densidad Agua a Tx (gr/cm3)

Densidad Aceite a

Tx (gr/cm3)

μ|(cp)|

350 – 862 P 115 126.802 0.85035 0.989751 0.841635 106.721

200 – 2381 175 31.966 0.827824 0.971953 0.804622 25.7205

Crudo

Viscosímetro T (°F ) T (°C) Constante (k)

t (seg) μ(cst)

350 – 862 P 115 46.11 0.452866 280 126.802200 - 2381 175 79.44 0.102127 313 31.966

Campo Dina cretaceo°API = 20.37

ViscosímetroT

(°F )

T (°C)

Constante(C)

Constante (J)

t1

(seg)t2

(segttotal

(seg)μ(cst)

200 - 3567 115 46.11 0.096079 0.072181 912 983 1895 79.2876200 - 3567 175 79.44 0.098257 0.072459 277 387 664 27.6294200 - 3567 200 93.33 0.099164 0.072574 213 285 498 20.9028

ViscosímetroOpacos

T(°F

)

μ(cst)Ge (tx)

Densidad Agua a Tx (gr/cm3)

Densidad Crudo a

Tx (gr/cm3)

μ|(cp)|

200 - 3567115

79.2876 0.911421 0.989751 0.90208 71.5237

200 - 3567175

27.6294 0.8893 0.971953 0.880186 24.319

CUESTIONARIO

1. Definir la viscosidad cinemática

Es la razón de viscosidad a densidad de masa. En el sistema internacional (SI) la unidad de viscosidad cinemática es el metro cuadrado por segundo (m2/s). La unidad CGS correspondiente es el stoke (St), con dimensiones de centímetro cuadrado por segundo y el centistoke (cSt), 10-2 stokes, que es el submúltiplo más utilizado.

μcinematica=( μabsoluta(Cp)ρ( grcm3 ) )T x

=Centistokes

2. Definir la viscosidad dinámica o absoluta

Es la fuerza tangencial por unidad de área, 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 también denominado viscosidad dinámica; coeficiente de viscosidad

La unidad de viscosidad dinámica en el sistema internacional (SI) es el pascal segundo (Pa.s) o también newton segundo por metro cuadrado (N.s/m2), o sea kilogramo por metro segundo (kg/ms): Esta unidad se conoce también con el nombre de poiseuille(Pl) en Francia, pero debe tenerse en cuenta que no es la misma que el poise (P) descrita a continuación:

El poise es la unidad correspondiente en el sistema CGS de unidades y tiene dimensiones de dina segundo por centímetro cuadrado o de gramos por centímetro cuadrado. El submúltiplo el centipoise (cP), 10-2 poises, es la unidad más utilizada para expresar la viscosidad dinámica dado que la mayoría de los fluidos poseen baja viscosidad. La relación 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

3. ¿Por qué se corrige la constante de calibración del viscosímetro por efecto de aceleración gravitacional?

El campo gravitacional g influye en la constante C del viscosímetro. La calibración del viscosímetro toma en cuenta el campo gravitacional local, es decir del lugar donde se realizó la calibración. Cuando se utiliza el viscosímetro en otro sitio, debe tomarse en cuenta el cambio de gravedad mediante una corrección o una contribución adicional a la incertidumbre de C.Típicamente se pueden encontrar variaciones del campo gravitacional de 0,01m/s2, lo cual puede dar lugar a contribuciones de hasta el 15% de la incertidumbre de la constante del viscosímetro.Por lo anterior si la aceleración gravitacional del lugar donde se realice cualquier prueba con éste difiere en más de 0.1%, la constante de calibración se debe corregir así:

C2=g2×C1

g1

DondeC1 : Constante de calibración en el lugar de calibración del viscosímetrog1 : Aceleración gravitacional del lugar de calibración del viscosímetroC2 : Constante de calibración en el laboratorio

g1 : Aceleración gravitacional del laboratorio

4. ¿Cuál cree que sea la importancia práctica del conocimiento de la viscosidad cinemática?

En la industria petrolera, la viscosidad nos permite conocer por un lado la calidad de un crudo ya que relacionamos la viscosidad con la resistencia que tiene un crudo a fluir por lo que esta propiedad se encuentra muy ligada a la gravedad API, la cual nos permite reconocer la competencia comercial que tendrá un crudo según el parámetro anteriormente mencionado es por esto que afirmamos que la viscosidad posee una relación inversa con la gravedad API.

Por otro lado el conocimientos de la viscosidad del crudo en reservorio nos permite idear el tipo de recobro que debe ser empleado para casos en los que el petróleo no fluirá por si solo debido a sus alta viscosidad y bajo API, por lo que se convierte en una herramienta de suma importancia en el área de la producción del crudo,

Otro factor de importancia del conocimiento de la viscosidad es la distribución o transporte del crudo mediante redes de tuberías u oleoductos en los que se debe conocer la facilidad de flujo del mismo, y así asegurarse de que tipo de bombas deben ser empleadas para su transporte y de una u otra forma asegurarse de suplir las necesidades energéticas requeridas con una buena eficiencia en dicha distribución del crudo, además el conocimiento de la viscosidad de los aceites lubricantes permite establecer, el tipo de aceite a utilizar según las características de las maquinas empleada es así como se establece que si la viscosidad del aceite es muy baja para la aplicación, el desgaste es mayor por falta de colchón hidrodinámica.

Si la viscosidad del aceite es muy alta para la aplicación, el consumo de energía es mayor, el desgaste puede ser mayor por falta de circulación y el aceite se calentará por fricción.