Informe De Fisicoquimica Viscosidad De Hidrocarburos.docx

Practica N° 4 Viscosidad de los Hidrocarburos 1. Introducción: En el experimento a realizar determinaremos la viscosidad de siete muestras distintas. La viscosidad es una de las características más importantes de los hidrocarburos, tomando como muestras en el experimento al Petróleo de diferentes campos y derivados de este. En los aspectos operacionales de producción, transporte, refinación y petroquímica. La Viscosidad, se obtiene por varios métodos y se le designa por varios valores de medición. 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 extra pesados. También mediremos la densidad de cada una de las muestras, como también podremos observar la variación entre estos, en la densidad, en los grados Api. 2. Objetivos. 2.1. Objetivo General. Determinar la viscosidad de diferentes hidrocarburos, empleando el viscosímetro marsh. 2.2. Objetivos Específicos. Determinar la viscosidad de la gasolina. Determinar la viscosidad del diésel Determinar la viscosidad del kerosene. Determinar la viscosidad del petróleo, extraído del campo carrasco. Determinar la viscosidad del petróleo, extraído del campo bermejo Determinar la viscosidad del petróleo, extraído del campo Piraimiri Determinar la viscosidad del petróleo, extraído del campo San Andita.

3. Fundamento Teórico.

Embudo marsh (comúnmente empleado en la industria petrolera) Un embudo de forma cónica, provisto de un tubo de diámetro pequeño en el extremo inferior a través del cual el lodo fluye bajo la presión de la gravedad. Una malla en la parte superior remueve las partículas grandes que podrían obstruir el tubo. En el ensayo normalizado por el API para evaluar lodos a base de agua y a base de aceite, la medida de la viscosidad de embudo es el tiempo (en segundos) requerido para que un cuarto de lodo fluya fuera del embudo de Marsh hacia un vaso graduado. La viscosidad de embudo se expresa en segundos (para un cuarto de galón). El agua sale del embudo en aproximadamente 26 segundos. El ensayo fue una de las primeras mediciones de lodos para uso en el campo. Simple, rápido e infalible, todavía sirve como un indicador útil de cambios en el lodo, mediante la comparación de las viscosidades de embudo de la muestra al entrar y al salir. Viscosidad de embudo. Es determinada con el Embudo Marsh, y sirve para comparar la fluidez de un líquido con la del agua. A la viscosidad embudo se le concede cierta importancia práctica aunque carece de base científica, y el único beneficio que aparentemente tiene, es el de suspender el ripio de formación en el espacio anular, cuando el flujo es laminar Por esta razón, generalmente no se toma en consideración para el análisis riguroso de la tixotropía del fluido. Es recomendable evitar las altas Viscosidades y perforar con la viscosidad embudo más baja posible, siempre y cuando, se tengan valores aceptables de fuerzas de gelatinización y un control sobre el filtrado. Un fluido contaminado exhibe alta viscosidad embudo. Densidad de un líquido La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen. Se denomina con la letra ρ. Enel sistema internacional se mide en kilogramos / metro cúbico. 𝜌=

𝑚 𝑉

Viscosidad dinámica (μ): La viscosidad es una magnitud física que mide la resistencia interna al flujo de un fluido (resistencia al esfuerzo cortante). Es medida por el tiempo que Tarda en fluir a través de un tubo capilar a una determinada temperatura. Las unidades con que se mide en el Sistema Internacional son N·s/m2. La unidad física de viscosidad dinámica es el pascal-segundo (Pa·s), que corresponde exactamente a 1 N·s/m² o 1 kg/ (m·s²). La unidad cgs para la viscosidad dinámica es el poise (1 poise = 100 cP = 1g / (cm·s) = 0,1 Pa·s), 1 cP = 1 m Pa·s. Se usara la ecuación de OSWALT: 𝜇1 = 𝜇2

𝜌1 ∗ 𝑡1 𝜌2 ∗ 𝑡2

4. Descripción del Experimento: 4.1. Material: Cantidad

Materiales e Instrumentos

2

Recipientes de Plástico de 1L (946 ml)

2

Probetas de 10 ml

1

Balanza Electrónica

1

Embudo Marsh de 946ml

1

Multimetro

2

Marcadores

1

Toallas de Tela

6

Cronometros

1

Soporte Universal

4.2. Reactivos: Reactivos Agua Gasolina Diésel Kerosene

Petróleo del Campo Carrasco Petróleo del Campo Piraimiri Petróleo del Campo Bermejo Petróleo del Campo San Andita

5. Procedimiento Experimental:

Para determina la densidad de cada muestra 1. A una probeta de 10 ml limpia y vacía se le midió su masa total en una balanza electrónica 2. Se midió un volumen arbitrario del fluido en una probeta de 10 ml de capacidad, y seguidamente, este conjunto (probeta + liquido) se le midió su masa total, en una balanza electrónica. 3. Obteniéndose dos masas diferentes y un solo volumen 4. La diferencia de estas dos masas y el volumen del fluido fueron datos suficientes para determinar la densidad de la muestra y de cada fluido que empleamos. Para determinar el tiempo que tarda un fluido en fluir por el embudo marsh. 1. Con todos los materiales e instrumentos a disposición, procedimos a ubicarlos y montarlos segun sea conveniente con el experimento… 2. En el soporte universal montamos el embudo marsh, a una altura aproximada de 40 cm, y por debajo, colocamos un recipiente el cual recibiría el chorro proveniente del embudo.

3. Comenzamos con el agua, medimos un volumen (aproximado) de 946 ml en un recipiente de 1 lt y con un multímetro también medimos su temperatura. 4. Con el embudo y un recipiente ubicados correctamente, vaciamos el líquido del recipiente igual 946 ml en el embudo, antes tapando el orificio inferior del embudo con un dedo de la mano. 5. Con el fluido en el embudo, se quitó el dedo del orificio inferior, y al mismo tiempo se empezó a cronometrar el tiempo que tardada en fluir todo el líquido del embudo… 6. Se llevaron a cabo dos pruebas con un mismo fluido. 7. El mismo procedimiento se realizó para cada uno de los fluidos ya mencionados, obteniéndose los siguientes datos experimentales:

𝒎𝒕 (𝒑𝒓𝒐𝒃𝒆𝒕𝒂+𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂)

𝒎𝒑𝒓𝒐𝒃𝒆𝒕𝒂

𝒎𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂

𝑽𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂

(𝒈)

(𝒈)

(𝒈)

(𝒎𝒍)

Muestra

42.594 Agua

Gasolina

Diésel

Kerosene

5.916

6

7.784

8

46.808

10.130

10

40.986

4.308

6

5.728

8

43.836

7.158

10

41.592

4.914

6

6.576

8

44.919

8.241

10

41.202

4.524

6

5.964

8

7.314

10

44.462

42.406

43.254

42.642 43.992

36,678

36,678

36,678

36,678

Petróleo Campo 41.390

4.712

6

6.232

8

44.508

7.830

10

Petróleo Campo 41.781

5.103

6

6.654

8

44.909

8.231

10

Petróleo Campo 41.904

5.226

6

7.144

8

45.809

9.131

10

Petróleo Campo 41.676

4.998

6

6.668

8

8.321

10

Carrasco

36,678

42.910

Piraimiri

36,678

43.332

Bermejo

36,678

43.822

San Andita

36,678

43.346 44.999 ´´

𝐭𝟏

𝐭𝟐

𝐭𝟑

𝐭𝟒

𝐭𝟓

𝐭𝟕

𝐭̅𝐩𝐫𝐨𝐦𝐞𝐝𝐢𝐨

(𝐬)

(𝐬)

(𝐬)

(𝐬)

(𝐬)

(𝐬)

(𝐬)

Agua

26.82

27.41

27.84

27.03

26.87

26.85

27.147

Gasolina

35.13

36.00

34.89

35.15

35.53

35.06

35.293

Diésel

27.57

28.04

27.79

27.35

27.60

27.90

27.707

Kerosene

26.42

26.41

27.29

27.35

27.32

Liquido

27.48

26.58

26.69

26.812

27.28

27.17

27.10

27.222

Petróleo Campo Carrasco

27.11

Petróleo

28.23

28.79

29.25

28.67

28.48

28.30

28.620

35.00

34.87

34.810

36.61

37.315

Campo Piraimiri Petróleo Campo

33.70

35.70

34.87

34.72

Bermejo Petróleo Campo

38.24

36.81

37.03

37.84

37.36

San Andita

6. Cálculos: Viscosidad de la Gasolina 𝑔 ∗ 25.801𝑠 𝑚𝑙 𝜇 = 0.009779 𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒 = 0.00672𝑝 → = 0.67150 𝑐 𝑔 0.991 ∗ 27.147𝑠 𝑚𝑙 0.716

Viscosidad del Diésel 𝑔 ∗ 27.707𝑠 𝑚𝑙 𝜇 = 0.009779 𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒 = 0.00828 𝑝 → = 0.82800𝑐 𝑔 0.991 ∗ 27.147𝑠 𝑚𝑙 0.822

Viscosidad del Kerosene 𝑔 ∗ 26.812𝑠 𝑚𝑙 𝜇 = 0.009779 𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒 = 0.00724 𝑝 → = 0.72400 𝑐 𝑔 0.991 ∗ 27.147𝑠 𝑚𝑙 0.743

Viscosidad del Petróleo (Campo Carrasco) 𝑔 ∗ 27.722𝑠 𝑚𝑙 𝜇 = 0.009779 𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒 = 0.00788 𝑝 → = 0.78800 𝑐 𝑔 0.991 ∗ 27.147𝑠 𝑚𝑙 0.782

Viscosidad del Petróleo (Campo Piraimiri)

𝑔 ∗ 28.620𝑠 𝑚𝑙 𝜇 = 0.009779 𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒 = 0.00869 𝑝 → = 0.86900 𝑐 𝑔 0.991 ∗ 27.147𝑠 𝑚𝑙 0.835

Viscosidad del Petróleo (Campo Bermejo) 𝜇 = 0.009779 𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒

0.892 ∗ 34.810𝑠 = 0.01129 𝑝 → = 1.12900 𝑐 𝑔 0.991 ∗ 27.147𝑠 𝑚𝑙

Viscosidad del Petróleo (Campo San Andita) 𝑔 ∗ 37.315𝑠 𝑚𝑙 𝜇 = 0.009779 𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒 = 0.01130 𝑝 → = 1.13000 𝑐 𝑔 0.991 ∗ 27.147𝑠 𝑚𝑙 0.833

Gravedades específicas 𝑆𝐺 = 0.991 𝑔/𝑚𝑙

𝜌𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎 0.716 𝑔/𝑚𝑙

𝑆𝐺𝑎𝑔𝑢𝑎 = 0.991 𝑔/𝑚𝑙 = 1

𝑆𝐺𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎 = 0.991 𝑔/𝑚𝑙 = 0.72250

𝑆𝐺𝐷𝑖𝑒𝑠𝑒𝑙 = 0.82947

𝑆𝐺𝐾𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑒 = 0.74975

𝑆𝐺𝑃𝑒𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒𝑜(𝐶𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜) = 0.78910

𝑆𝐺𝑃𝑒𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒𝑜(𝑃𝑖𝑟𝑎𝑖𝑚𝑖𝑟𝑖) = 0.84258

𝑆𝐺𝑃𝑒𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒𝑜(𝐵𝑒𝑟𝑚𝑒𝑗𝑜) = 0.90010

𝑆𝐺𝑃𝑒𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒𝑜(𝑆𝑎𝑛 𝐴𝑛𝑑𝑖𝑡𝑎) = 0.84057

Calculo del Grado Api (°API) °𝐴𝑃𝐼 =

141.5 − 131.5 𝜌𝑚

141.5 − 131.5 = 10 1 141.5 °𝐴𝑃𝐼𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎 = − 131.5 = 64.34775 ≈ 64 0.72250 141.5 °𝐴𝑃𝐼𝐷𝑖𝑒𝑠𝑒𝑙 = − 131.5 = 39.09086 ≈ 39 0.82947 °𝐴𝑃𝐼𝑎𝑔𝑢𝑎 =

°𝐴𝑃𝐼𝐾𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑒 = 57.22958 ≈ 57 °𝐴𝑃𝐼𝑃𝑒𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒𝑜(𝐶𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜) = 47.81821 ≈ 48

°𝐴𝑃𝐼𝑃𝑒𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒𝑜(𝑃𝑖𝑟𝑎𝑖𝑚𝑖𝑟𝑖) = 36.43658 ≈ 36 °𝐴𝑃𝐼𝑃𝑒𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒𝑜(𝐵𝑒𝑟𝑚𝑒𝑗𝑜) = 25.70476 ≈ 26

°𝐴𝑃𝐼𝑃𝑒𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒𝑜(𝑆𝑎𝑛 𝐴𝑛𝑑𝑖𝑡𝑎) = 36.83815 ≈ 37 7. Resultados y Análisis de Resultados Muestra

Tiempo

Densidad

(𝒔)

(𝒈/𝒎𝒍)

Viscosidad SG

°API

(𝒄𝑷)

Agua

27.147

0.991

0.00977

1

10

Gasolina

25.801

0.716

0.67150

0.72250

64

Diésel

27.707

0.822

0.82800

0.82947

39

Kerosene

26.812

0.743

0.72400

0.74975

57

27.222

0.782

0.78800

0.78910

48

28.620

0.835

0.86900

0.84258

36

34.810

0.892

1.12900

0.90010

26

San 37.315

0.833

1.1300

0.84057

37

Petróleo Campo Carrasco Petróleo Campo Piraimiri Petróleo Campo Bermejo Petróleo Campo Andita

Muestra

Agua

Gasolina

Diésel

Kerosene

Petróleo Carrasco

𝑽𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂

𝒎𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂

𝝆𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂

̅𝒑𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐 𝝆

(𝒎𝒍)

(𝒈)

(𝒈/𝒎𝒍)

(𝒈/𝒎𝒍)

6

5.916

0.986

8

7.784

0.973

10

10.130

1.013

6

4.308

0.718

8

5.728

0.716

10

7.158

0.716

6

4.914

0.819

8

6.576

0.822

10

8.241

0.824

6

4.524

0.754

8

5.964

0.745

10

7.314

0.731

Campo 6

4.712

0.785

8

6.232

0.779

10

7.830

0.783

Petróleo

Campo 6

5.103

0.850

Piraimiri

8

6.654

0.832

10

8.231

0.823

Petróleo

Campo 6

5.226

0.871

Bermejo

8

7.144

0.893

0.991

0.716

0.822

0.743

0.782

0.835

0.892

10

Petróleo

9.131

0.913

Campo 6

4.998

0.833

8

6.668

0.833

10

8.321

0.832

San Andita

0.833

8. Conclusiones: Empleando el viscosímetro marsh, comprobamos que es posible determinar la viscosidad de diferentes fluidos, parecidos al agua, ya que este viscosímetro, compara la fluidez de los fluidos con la del agua, además haciendo énfasis en experiencias anteriores como la viscosidad por el método Ostwald, la variación de tales viscosidades se ven afectadas principalmente por la temperatura y la presión tratándose de hidrocarburos. Además se pudo contemplar una experiencia bastante importante, ya que conocimos el grado API de los diferentes petróleos producidos en diferentes regiones de nuestro país, por la importancia que esta significa en el redito económico financiero, en lo que respecta la venta y exportación de hidrocarburos. 9. Bibliografía. Páginas web. http://www.glossary.oilfield.slb.com/es/Terms/m/marsh_funnel.aspx http://www.academia.edu/6976871/Propiedades_de_los_Fluidos_de_Perforaci% C3% B3n