UNIVERSIDAD DE ORIENTENCLEO MONAGASESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS APLICADASDEPARTAMENTO DE PETROLEOLABORATORIO DE YACIMIENTOS

Densidad.

Muestra APicnmetro(0,89956 g/cm3Hidrmetro(0,9102 g/cm3Balanza Hidrosttica(0,9115 g/cm3

Para el clculo de la densidad en esta prctica al igual que en la anterior se aplic tres mtodos, con la nica diferencia que en vez de usar un aremetro se utiliz un hidrmetro, el cual mide la gravedad especfica de los crudos y no la densidad directamente.

Para el caso del picnmetro, es un instrumento de fcil manejo y bastante preciso, ya que si se es llenado de manera correcta, lo que nos podra dar error es la balanza digital, la cual es ms precisa que una balanza convencional, debido a que no acta sobre ella el investigador, solo se necesita que est bien calibrada.

El mtodo del hidrmetro tambin se puede considerar confiable, es de fcil aplicacin solamente es de colocar el instrumento en el crudo y esperar a que se equilibre el peso de ste con el empuje del fluido desplazado y tomar la lectura, si el error se existe puede ser al momento de la lectura por parte del observador, obtenindose la gravedad especifica del crudo como tal y no la densidad. Al momento de calcularse la densidad del crudo se debe tomar en cuenta la densidad del agua a la temperatura

que se est trabajando, teniendo presente entonces que tambin se debe hacer uso de un termmetro.

En cuanto al mtodo de la balanza hidrosttica se va a calcular la gravedad especfica del crudo teniendo que tomar varias lecturas de una pesa habiendo la posibilidad de producir mayor error a la hora de realizar la medicin y tomar las lecturas, este tipo de balanza posee mayor apreciacin a la digital por lo tanto el error es mayor, aparte sta es muy inestable. Hay que hacer la mencin que a travs de ste mtodo se pudo apreciar cual muestra posee mayor capacidad de suspensin, en cual flota ms la pesa, pudindose comprobar que en la de mayor densidad la pesa obtuvo un menor peso lo que indica que hay ms capacidad de suspensin en el crudo ms pesado, esto se debe a que al haber un mayor nmero de molculas la fuerza cohesiva aumentar entre ellas por lo tanto ser mayor la oposicin que ponen stas a separarse que en los de menor densidad.

Es importante saber que el hidrmetro, al arrojar un resultado directo del valor de densidad de la muestra de crudo, es el mtodo debera indicarnos el valor verdadero de la gravedad especifica si se hace una correcta lectura del mismo, para a partir de este hallar el valor de densidad. Comparando entonces el mtodo del picnmetro y el de la balanza hidrosttica nos encontramos que si la balanza est bien calibrada y se desarrolla el mtodo correctamente la balanza hidrosttica puede ser mucho ms precisa que el picnmetro.METODO DEL PICNOMETRO.Tabla de la densidad y temperatura para la Muestra A. (Tabla N 1)Muestra aTemperatura (c)Densidad (g/cm3)270.89956300.89955330.89954360.89952390.89947420.89918

La densidad es la relacin entre la masa y el volumen, en ste caso de un crudo. Al incrementar la temperatura en un crudo las molculas que ste posee, ya sea etano, pentano dependiendo del tipo, aumentarn su energa cintica lo cual provocar un desplazamiento de la misma y por consiguiente habr una mayor distancia intermolecular, es decir ocurre un aumento del volumen.

Para el caso de la prctica ste cambio de volumen no se experiment ya que se trabaj en un picnmetro, el cual posee un volumen constante y al aumentar la temperatura las molculas del crudo aumentan su energa y comienzan a desplazarse, stas al no poder aumentar su volumen, por la restriccin del recipiente (picnmetro), comenzarn a salir de l, es decir ocurre una prdida de la masa que ste contena, esto se produce por la insuficiente presin que se ejerce sobre el fluido ya que no se encuentra totalmente cerrado y al experimentar una expansin de la solucin liberar el exceso por el capilar, y como la densidad es la relacin entre la masa y el volumen de un lquido al disminuir la masa y mantenerse constante el volumen la densidad disminuir.

Esto se puede apreciar en la tabla N 1 donde a una temperatura de 33C se registr una densidad de 0.89955 g/cm3, mayor a la obtenida a una temperatura de 42C la cual fue 0.89918 g/cm3.

Grafica de densidad en funcin de la temperatura para el Crudo A

Con los datos obtenidos a travs del experimento de variacin de temperatura a un crudo, se pudo realizar una grfica para as poder observar de mejor forma lo mencionado obteniendo una curva decreciente lo cual indica que al aumentar la temperatura menor ser la densidad del crudo (por la razn ya establecida), en otras palabras a mayor profundidad se encuentre el crudo mayor ser su temperatura por consiguiente tendr menor densidad.

Todo cuerpo posee masa y volumen de lo contrario no existira, es decir la densidad no puede llegar a ser cero. De acuerdo a estas caractersticas se seleccion una tendencia exponencial para la grfica correspondindole la siguiente frmula:

Donde la variable independiente (x) estara representada por la temperatura, la dependiente (y) por la densidad, ya que sta ltima se ve afectada por cualquier cambio de temperatura que se realice en la solucin, y a sera una constante mayor o igual que uno (a>0), la restriccin de sta constante se debe al hecho de que la densidad no puede ser negativa bajo ninguna circunstancia.

El signo negativo que acompaa a la X indica que al incrementar la temperatura la densidad va disminuyendo, debido al aumento de volumen que se experimenta. En otras palabras a valores negativos de temperatura la densidad es mayor y es por esto que acercndose al eje Y se aprecian valores de densidad ms elevados.

Tabla de la densidad de la densidad y temperatura del crudo para las tres muestras.

TemperaturaDensidad (g/cm3)TemperaturaCrudo ACrudo BCrudo C270.899560.90920.9476300.899550.90820.9475330.899540.90610.9458360.899520.90300.9417390.899470.90600.9382420.899180.89850.9374

Al aumentar la temperatura de un crudo se aumenta la energa cintica de las molculas que lo conforman provocando un mayor distanciamiento entre ellas, por consiguiente aumenta su volumen y causa una disminucin en la densidad. Como se puede observar en la tabla la variacin de densidad para un mismo cambio de temperatura en un crudo y otro es distinta, siendo mayor el rango de variacin en el ms pesado (Crudo C). Esto se debe al hecho de que en un crudo liviano las molculas que ste posee tienen inicialmente una gran distancia entre s, estando muy cerca al lmite de distanciamiento que presentan antes de ocurrir su ebullicin, y al incrementarle la temperatura stas tendrn poco efecto de desplazamiento de no ser as ocurrira la ebullicin. Para el caso del Crudo C el cual es ms pesado a la hora de incrementarle la temperatura por encontrarse ms unidas las molculas lo afectar en mayor cantidad produciendo un mayor distanciamiento intermolecular y por lo tanto una mayor disminucin de la densidad a una misma temperatura.

Grfico de la Densidad del crudo para las tres muestras en funcin de la Temperatura.

Se puede denotar la disminucin de la densidad conforme aumenta la temperatura para los tres crudos pero esto no ocurre de igual manera para todos, es decir, para el mtodo del picnmetro la disminucin de la densidad parte de la prdida de masa que se produce durante la expansin del crudo producto del aumento de temperatura, est perdida de masa no ocurre de forma constante para las tres muestras.

Como puede apreciarse en la curva de el Crudo C es la que experimenta la mayor variacin en sus valores de densidad los que nos indica que es un crudo ms pesado comparado con el Crudo B y el Crudo A, como ya hemos explicado esto ocurre por la excitacin molecular producida por el aumento de temperatura en este tipo de crudo cuyas molculas se encuentran ms unidas por lo que el choque molecular es recurrente y la densidad disminuye de manera notable en comparacin al de las otras dos muestras sometidas a los mismos aumentos de temperatura.

METODO DE LA BALANZA HIDROSTATICA.Tabla de densidades para las tres muestras.

Lo destacable en este mtodo fue que, usando el valor obtenido por el mtodo del hidrmetro como valor verdadero pudimos observar que la balanza hidrosttica fue el mtodo ms preciso en la determinacin de la densidad, obteniendo el valor de 0,9115 que fue el valor obtenido para el Crudo A que fue nuestra muestra de trabajo. Puede inferirse que la balanza estaba bien calibrada y le medicin se hizo correctamente lo cual es lo ideal para este mtodo, estableciendo as que la balanza fue para esta prctica mucho ms precisa que el picnmetro.

METODO DEL HIDROMETRO.

Tabla de los valores de densidad para las tres muestras obtenidas a travs del hidrmetro.

MuestraDensidad (gr/cm3)Crudo A0,9102Crudo B0,9118Crudo C0,9239

El mtodo del hidrmetro fue el que utilizamos para la comparacin de los mtodos utilizados y as establecer cul era ms preciso entre el picnmetro y la balanza hidrosttica. El hidrmetro es en definitiva el mtodo ms sencilla para la determinacin de la densidad, al conseguir la gravedad especfica a travs de la lectura que se genera al estabilizarse el hidrmetro y por la relacin conocida entre la gravedad especifica de un fluido, su densidad y la densidad del agua podemos a travs de un despeje determinar la densidad.

Pero no es todo lo que podemos determinar con este mtodo, con la gravedad especfica podemos encontrar la gravedad API de la muestra de trabajo sin embargo este no es valor verdadero de gravedad API, el valor obtenido a travs de la relacin entre gravedad especfica y API se conoces como gravedad API sin corregir o pseudo API el cual es un valor gua que mediante un procedimiento matemtico que involucra una serie se puede corregir obtenindose una valor mucho ms aproximado al valor verdadero de gravedad API del crudo.

Viscosidad Cinemtica.

La viscosidad obtenida en el bulbo C y el J son muy similares, stas deberan ser iguales ya que el fluido que pasa por cada uno es el mismo, es decir conserva sus propiedades en todo momento manteniendo su viscosidad constante. El hecho de que no nos haya dado exactamente igual se debe al observador, ya que a la hora de tomar el tiempo en que tarda en llegar a cada bulbo, pudo no ser una lectura correcta es decir haberse tomado un poco antes o despus de lo debido.

El movimiento que se produce del fluido al destaparse el extremo sellado del capilar se debe a la diferencia de presin. Donde ste se encontraba, la presin era mayor por lo tanto el fluido se desplazar hacia donde se encuentre la menor presin para poder equilibrar el desequilibrio de presiones que se ocasiona.

El que un extremo tenga mayor presin que el otro se debe al rea que tiene cada extremo del capilar, ya que a ambos se le aplica la misma fuerza pero por uno tener menor rea va a poder realizar un mayor empuje, es decir su presin ser mayor.

Para los bulbos el tiempo con que llega el fluido es mayor en uno que en otro debido al efecto de la columna de fluido. Para cuando ste alcanza al bulbo C el tamao de la columna es mayor al otro caso (bulbo J), por lo tanto la diferencia de presin entre un extremo y otro es alta, al tener un alto diferencial de presin habr un mayor empuje por consiguiente una mayor velocidad para desplazarse. Cuando alcanza al bulbo J, ya aqu el fluido ha sufrido un desplazamiento, teniendo as una menor altura lo que implica que para ste momento el fluido est ms cerca de alcanzar el equilibrio, queriendo decir con esto que el extremo de menor rea donde haba mayor presin ya est igualando su valor al del otro extremo por lo tanto el diferencial es menor y el empuje que tiene el fluido para llegar al bulbo J tambin lo ser. Hay que tener en claro que cuando alcanza el equilibrio el fluido no se mover por tener la misma presin en ambos lados del capilar, es por esto que cuando busca estabilizarse va disminuyendo su velocidad, pudiendo apreciarse esto en la diferencia entre tiempo para cada bulbo.

La viscosidad cinemtica representa el tiempo que tarda un fluido en fluir bajo el efecto de la gravedad, a mayor sea la columna de fluido que tengamos mayor va a ser la influencia de la gravedad y mayor el empuje que tenga el fluido. Esto, como ya se explic, se observa en el bulbo c y j donde por variar la columna de fluido el efecto de la gravedad va siendo menor, ocasionando la diferencia entre el tiempo de llegada a cada bulbo. Por lo tanto para el clculo de la viscosidad cinemtica se debe aplicar una constante de calibracin (kc, kj) con lo cual se podr obtener un valor de viscosidad similar ya que como ya se dijo sta es la misma lo que vara es el tiempo con el que llega el fluido.

Cuando aumentamos la temperatura de un crudo sus molculas aumentan la energa cintica adquiriendo una mayor movilidad, lo cual provoca que la friccin que existe en el interior del fluido sea menor por el aumento de las distancias intermoleculares que se produce. Al disminuir la fuerza entre las molculas menor va a ser la resistencia que pongan stas a fluir por lo tanto disminuye la viscosidad.MUESTRA ACAPTemp CCcCjTc, segTj, segc(cSt)j (cSt)prom40026,41.20420,905956,1272,1267,5865,3366,46300550,28070,2052110,32158,6530,9732,5531,76200750,11750,08821360,0436,542,338,540,4Tabla AMUESTRA BCAPTemp CCcCj

Tc, segTj, segc(cSt)j (cSt)prom35026,40,51420,3848309,6423,0159,20162,77160,99300550,28070.2052203,13284,4857,0258,3857,7300750.28140.205599,87137,3528,1028,2328,17

Tabla B

Como al incrementar la temperatura se aumenta la movilidad de las molculas stas se van a poder desplazar en un menor tiempo una distancia determinada. Para el caso del experimento se puede ver que a una temperatura de 75 C el crudo B tarda en recorrer el bulbo C en 99,87 seg y para 55 C ste mismo crudo recorre el bulbo C en 203,13 seg, permitiendo apreciar que a mayor temperatura menor ser el tiempo que dure el fluido en recorrer una misma distancia, corroborando as lo antes sealado.

Comparando los datos obtenidos en las dos muestras (tabla A y tabla B) podemos ver que para el primer incremento de temperatura se ejerce una mayor influencia en el crudo de menor gravedad API (Muestra B), es decir hay una mayor variacin de la viscosidad cinemtica de una temperatura a otra. Esto se debe a que las molculas que lo conforman se encuentran a una menor distancia, es decir hay una mayor fuerza cohesiva, en cambio en el ms liviano la distancia intermolecular es mayor.

A la hora de incrementar la temperatura de un crudo la distancia entre sus molculas aumentar. Para el caso del ms liviano ste lo har en menor proporcin ya que se encuentra ms prximas al lmite de distanciamiento que presentan las molculas antes de ocurrir su ebullicin, lo que hace que al experimentar aumentos de temperatura incremente en una pequea cantidad su distanciamiento, por el contrario para el ms pesado por encontrarse ms unidas las molculas se generar una mayor expansin pero llegar un momento en el cual al incrementar la temperatura ste seguir un comportamiento similar al que tuvo el crudo ms liviano, es decir presentar poca variacin de viscosidad cinemtica.

Llevando esto al tiempo que tardarn en trasladarse, el fluido al aumentar la distancia entre las molculas, el tiempo ser menor ya que estas poseen una mayor libertad al movimiento por lo tanto el desplazamiento ocurre de manera ms rpida.Grafica de Viscosidad Cinemtica para las dos muestras en funcin de la temperatura

Al incrementar la temperatura en un crudo aumenta la energa cintica de las molculas que lo conforman haciendo as que ste recorra determinadas distancias en menor tiempo porque la excitacin que stas tienen permitir su rpido desplazamiento, disminuyendo as la viscosidad cinemtica. Por sta razn podemos ver que en la grfica la curva es de forma decreciente indicando as que a menores valores de temperatura mayor ser la viscosidad cinemtica y viceversa. Todo fluido posee un cierto grado de restriccin al movimiento no importa en qu fase est, es decir bajo a que temperatura se encuentre, lo que implica que la viscosidad cinemtica no puede llegar a ser cero, teniendo en la grfica una asntota horizontal. Con stas caractersticas que presentan stas propiedades se eligi una tendencia exponencial correspondindole la siguiente frmula:

Donde x la variable independiente sera la temperatura, y la variable independiente seria la viscosidad cinemtica (se ve alterada por cualquier cambio en la temperatura) y a es una constante mayor que cero, la restriccin de sta constante se debe al hecho de que la viscosidad cinemtica no puede ser negativa bajo ninguna circunstancia.

Comparando en la graficas ambas muestras podemos ver que ambas llegan a un valor de viscosidad mnimo que nunca es igual a cero, lo que ratifica que la viscosidad de un fluido bajo ningn concepto puede ser cero o negativa.

Otra caracterstica que podemos observar es que el crudo B es mucho ms viscoso puesto que se trata de un crudo ms pesado que el crudo A pero al fijarnos en la grfica podemos notar una drstica cada en los valores de viscosidad con una pendiente mucho ms pronunciada que la que se observa para el crudo A de menor viscosidad. Lo que podemos inferir de esto es que en crudos ms pesados la temperatura afectara en mayor medida los valores de viscosidad cinemtica que en crudos livianos.

La explicacin matemtica para esto, basado en la grfica, es que un crudo liviano alcanza el lindero de viscosidad mnima para ese crudo con una menor disminucin en su valor inicial de viscosidad y un crudo pesado experimenta una variacin mayor con respecto al cambio de temperatura que se genere. Ahora, a nivel del fluido esto se explica por lo cercano de las molculas y los componentes pesado presentes en los crudos pesados, como hemos dicho con anterioridad, al aumentar la temperatura hay una aumento a su vez de los choques intermoleculares que se traducen en una menor viscosidad.

El tamao del capilar tambin influye en que tan rpido puede desplazarse el fluido. En capilares ms pequeos tarda ms el fluido en moverse de un bulbo a otro, como se aprecia en la grfica del crudo A donde se trabaj con diversos capilares.CONCLUSION

La densidad disminuye a medida que aumenta la temperatura del crudo

La densidad siempre ser mayor en Crudos ms pesados.

La balanza hidrosttica puede ser un mtodo muy preciso si se cuenta con una buena calibracin y una buena medicin.

La viscosidad cinemtica de un crudo disminuye al incrementar de la temperatura.

La viscosidad cinemtica de un crudo puede disminuir pero nunca ser cero, esta disminucin es ms significativa en crudos pesados que en crudos livianos de baja viscosidad.

En capilares ms pequeos tarda ms en desplazarse el fluido, a nivel de yacimiento esto se traduce que mientras mayor sea el espacio entre granos menor es la viscosidad cinemtica o la resistencia que tendr es fluido a travesar ese espacio poroso.CONCLUSION

Con esta prctica de laboratorio, en lo que fue el clculo de la viscosidad cinemtica, observe que:

A medida que se aumenta la temperatura el fluido se mueve ms rpido, debido a que la resistencia al flujo es inversamente proporcional a la temperaturaMientras ms pequeo es el nmero del capilar, el fluido tarda ms en llegar desde el punto c al punto jPara calcular La Constante de Calibracin del bulbo C y La Constante de Calibracin del bulbo J se debe interpolar (o extrapolar si la temperatura no est entre 40F y 100F)

En esta misma prctica aprend que el mtodo ms preciso para calcular la gravedad especfica es el Hidrmetro, y con esta gravedad especifica se puede calcular los grados API sin corregir, los cuales se deben corregir a 60F con una formula. Estos API corregidos son los verdaderos API del crudo, este valor es muy importante porque gracias a los grados API podemos saber que tan liviano es, que tan viscoso y denso puede ser (mientras ms API tenga el hidrocarburo menos viscoso y menos denso ser) y que tan costoso comercialmente hablando puede ser.