Universidad Central de Venezuela Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Mecánica Departamento de energética Mecánica de fluidos II
Tarea 1: Grados API y viscosidad
Prof. Juan Ruilova
Autor: Alessandro Tutino CI: 20094741
Caracas, abril de 2012
Gravedad (grados) API La gravedad API, de sus siglas en inglés American Petroleum Institute, es una medida de densidad que describe cuán pesado o liviano es el petróleo comparándolo con el agua. El petróleo de grado 10 tiene la misma densidad que el agua, si los grados API son mayores a 10, es más liviano que el agua, y por lo tanto flotaría en ésta. La gravedad API es también usada para comparar densidades de fracciones extraídas del petróleo. Por ejemplo, si una fracción de petróleo flota en otra, significa que es más liviana, y por lo tanto su gravedad API es mayor. Matemáticamente la gravedad API no tiene unidades. Sin embargo siempre al número se le coloca la denominación grado API. La gravedad API es medida con un instrumento denominado densímetro. La fórmula para obtener la gravedad API del petróleo viene dada a partir de la gravedad específica F) y es la siguiente:
La gravedad especifica es una relación entre las densidad de un fluido cualquiera y uno de referencia que generalmente es el agua por esto para el agua su GE es 1. Por lo tanto, un crudo pesado con una gravedad específica de 1 (esta es la densidad del agua pura a60 °F) tendrá la siguiente gravedad API:
= 10
Importancia de los grados API La propia clasificación nos da una idea de la viscosidad o fluidez de cada crudo. Generalmente hablando, un mayor valor de gravedad API en un producto de refinería representa que éste tiene un mayor valor comercial. Esto básicamente debido a la facilidad (operacional y económica) de producir destilados valiosos como gasolina, jet fuel y gasóleo con alimentaciones de crudos livianos y a los altos rendimientos de los mismos. Esta regla es válida hasta los 45 grados API, más allá de este valor las cadenas moleculares son tan cortas que hacen que los productos tengan menor valor comercial. El Petróleo es clasificado en liviano API mayores a 31 °API, mediano API entre 22 y 31 °API. , pesado API entre 10 y 22°API y extra pesado API menores a 10 ° API.
Viscosidad
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales producidas por la presencia de fuerzan tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad. La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir. Es por ello por lo que llenado un recipiente con un líquido, la superficie permanece plana, perpendicular a la única fuerza que actúa en ese momento, la gravedad, sin existir por tanto componente tangencial alguna. La viscosidad en los
gases su efecto suele ser
despreciable, están más cerca de ser fluidos ideales.
En la figura se muestra un esquema de cómo se comporta un fluido , como distintas capas que se desplazan una sobre otra.
Variación de la viscosidad
La viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de la densidad que es debido al aumento de temperatura es decir disminuye no linealmente con el aumento de temperatura. La viscosidad no se ve afectada ante presiones moderadas pero si se obtienen grandes incrementos a presiones muy elevadas. En los gases el incremento de temperatura causa incremento de viscosidad.
Tipos de viscosidad, diferencias Se pueden definir tres tipos de viscosidad: dinámica o absoluta, aparente y cinemática. Todas ellas dependen de varios factores, entre los que se encuentran la temperatura y la presión. La viscosidad dinámica es conocida también como absoluta. Tiene el mismo concepto de viscosidad es la resistencia interna al flujo de un fluido, originado por el roce de las moléculas que se deslizan unas sobre otras y se usa para distinguirla de la viscosidad cinemática. Matemáticamente se expresa como la relación entre el esfuerzo aplicado para mover una capa de aceite (tensión de corte) y el grado de
desplazamiento conseguido y se mide en "poises" (gr/cm*seg)( Se suele usar más su submúltiplo el centipoise (cP). Es decir, es inherente a cada líquido en particular pues depende de su masa.se usa la letra η (eta) para designar el coeficient e de viscosidad absoluta. La ecuación de Poiseuille para el coeficiente de viscosidad de líquidos es:
Donde V es el volumen del liquido de viscosidad radio r y la longitud L bajo una presión de
P
que fluye en el tiempo t a través de un tubo capilar de
dinas por centímetro cuadrado. Se mide el tiempo de flujo de
los líquidos. Viscosidad cinemática representa esta característica desechando las fuerzas que generan el movimiento. Es decir, basta con dividir la viscosidad dinámica por la densidad del fluido y se obtiene una unidad simple de movimiento: cm2/seg (Stokes), sin importar sus características propias de densidad. La viscosidad cinemática puede definirse como el tiempo requerido por un volumen dado de fluido en fluir a través de un tubo capilar por acción de la gravedad. La viscosidad aparente es la viscosidad de un fluido en unas determinadas condiciones de temperatura y agitación (no normalizadas). La viscosidad aparente no depende de las características del fluido, sino de las condiciones ambientales, y por tanto variará según las condiciones.
Medición de viscosidad Los viscosímetros definen las propiedades viscosas de un fluido a temperaturas ambiente o a distintas temperaturas según sea el equipo; comúnmente en la forma de un tubo capilar calibrado, a través del cual un líquido pasa a una temperatura controlada, en un tiempo específico. Otros métodos son el viscosímetro rotacional. El principio de funcionamiento de equipo es un cilindro o disco que gira mediante un motor sincrónico dentro del líquido muestra, quedando reflejada la lectura de la viscosidad en una escala incorporada en el disco.
Esquema del viscosímetro rotacional
