Funcionamiento y partes del Viscosímetro de Saybolt, manera de obtener una lectura de dicho viscosímetro

1. 14
VISCOSÍMETROS PARA
FLUIDOS DERIVADOS DEL
PETRÓLEO
Viscosímetro de Saybolt

2. Índice
1. Síntesis
2. Viscosidad
a. Viscosidad absoluta
b. Viscosidad relativa
c. Viscosidad cinemática
d. Factores que afectan la viscosidad
e. Idea de viscosidad
3. Viscosidad de derivados de petróleo
4. Viscosímetros
a. Tipos de viscosímetros
i. Viscosímetros de Tubo Capilar
ii. Viscosímetros Rotacionales
iii. Viscosímetros Empiricos
iv. Viscosímetros de Hoppler
v. Resumen de varios viscosímetros
b. Viscosímetro de Saybolt
5. Web grafía

3. Síntesis
Artículo en el cual si intenta la mejor elección para mediciones de viscosidad de
derivados de petróleo.
Se ha considerado que el Viscosímetro que resultaría más útil para esta tarea será el
de Saybolt. Esta consideración se basa en la facilidad en su construcción, los costos al
alcance de cualquier empresa que esté empezando su desarrollo en el campo de los
derivados de petróleo, la posibilidad de varios ensayos a diferentes temperaturas, la
precisión en la toma de medidas, etc.
Su funcionamiento se rige por varias leyes físicas, pero la que considero más
importante es 푣 = ( 0,22 푥 푆푆푈) − 180
푆푆푈
, en la cual se sustituye los datos de SSU por el
tiempo tomado en el ensayo. Este resultado es muy útil y se lo puede transformar a los
diferentes sistemas de unidades de viscosidad.

4. Viscosidad
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido
que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. Pero en realidad todos los fluidos
conocidos presentan algún tipo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula
una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones.
Viscosidad absoluta: es la resistencia que presentan los fluidos al desplazamiento de
sus capas intermoleculares. La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en
movimiento, se ha definido la viscosidad como la relación existente entre el esfuerzo
cortante y el gradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el nombre de viscosidad
absoluta o viscosidad dinámica. Generalmente se representa por la letra griega .
Se expresa en:
Centipoise: (cP)
Viscosidad relativa: es la relación que hay entre la viscosidad absoluta de un líquido
problema y la viscosidad del agua.
Viscosidad cinemática: representa las características propias del líquido, despreciando
las fuerzas que generan su movimiento. Se expresan en:
Stokes (st) o centistokes (cst)
Factores que afectan a la viscosidad:
 Presión
 Temperatura
 Densidad
¿Cómo podemos imaginar la viscosidad?
Imaginemos un bloque sólido (no fluido) sometido a una fuerza tangencial (por
ejemplo: una goma de borrar sobre la que se sitúa la palma de la mano que empuja en
dirección paralela a la mesa.) En este caso (a), el material sólido opone una resistencia
a la fuerza aplicada, pero se deforma (b), tanto más cuanto menor sea su rigidez.
Si imaginamos que la goma de borrar está formada por delgadas capas unas sobre
otras, el resultado de la deformación es el desplazamiento relativo de unas capas
respecto de las adyacentes, tal como muestra la figura (c).

5. En los líquidos, el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina
viscosidad. Es su pequeña magnitud la que le confiere al fluido sus peculiares
características; así, por ejemplo, si arrastramos la superficie de un líquido con la palma
de la mano como hacíamos con la goma de borrar, las capas inferiores no se moverán
o lo harán mucho más lentamente que la superficie ya que son arrastradas por efecto
de la pequeña resistencia tangencial, mientras que las capas superiores fluyen con
facilidad. Igualmente si revolvemos con una cuchara un recipiente grande con agua en
el que hemos depositado pequeños trozos de corcho, observaremos que al revolver en
el centro también se mueve la periferia y al revolver en la periferia también dan
vueltas los trocitos de corcho del centro; de nuevo, las capas cilíndricas de agua se
mueven por efecto de la viscosidad, disminuyendo su velocidad a medida que nos
alejamos de la cuchara.
Viscosidad de derivados del petróleo
La viscosidad es la resistencia que opone el aceite a fluir libremente; esta es
considerada como una de las propiedades más importantes de un aceite lubricante.
Es uno de los factores responsables de la formación de la capa de lubricación, bajo
distintas condiciones de espesor de esta capa la viscosidad afecta la generación de
calor en rodamientos, cilindros y engranajes, debido a la fricción interna del aceite.
Esto afecta las propiedades sellantes del aceite y la velocidad de su consumo.
Determina la facilidad con la que las máquinas se pueden poner en funcionamiento a
varias temperaturas, especialmente a las bajas. La operación satisfactoria de una pieza
dada de un equipo, depende fundamentalmente del uso de un aceite con la viscosidad
adecuada a las condiciones de operación estimadas.

6. Viscosímetros
Tipos de viscosímetros
Viscosímetro de tubo capilar:
 Viscosímetro de Ostwald
 Viscosímetro Ubbelohde
 Viscosímetro de Cannon-Fenske
Viscosímetros rotacionales
 Viscosímetro de Stormer
 Viscosímetro de Cono-Placa
 Viscosímetro de Cilindro Concéntrico
 Viscosímetro de Brookfield
 Viscosímetro de Tambor Giratorio
Viscosímetros empíricos
 Viscosímetro de Saybolt
o Universal
o Furol
 Viscosímetro Engler
 Viscosímetro Redwood
Viscosímetro de Hoppler
 Viscosímetro de caída de bola (Este viscosímetro únicamente sirve para fluidos
transparentes)
Descripción de algunos viscosímetros antes mencionados
Esto inicia cuando se creó el concepto de Fluido Ideal, Isaac Newton ideó una forma
de clasificar los fluidos ideales y los fluidos que no son ideales. Para poder hacer esta
división realizó, lo que hoy se le conoce como LA LEY DE LA VISCOSIDAD DE NEWTON,
afirma que dada una rapidez de deformación en el fluido, el esfuerzo cortante es
directamente proporcional a la viscosidad, en ella incluyó diferentes cualidades que
debe tener un fluido ideal (fluido newtoniano) y las que debe tener un fluido no ideal
(fluidos no newtoniano). Como bien se sabe ningún fluido ideal, ya que todos los
fluidos reales tienen viscosidad, algunos fluidos que tienen una viscosidad muy baja se

7. les puede llegar a considerar como fluidos newtonianos; es aquí en donde entra el
papel de los viscosímetros, que son instrumentos que se utilizan para conocer la
viscosidad dinámica o cinemática de cualquier fluido real, utilizando diferentes
métodos de trabajo cada uno de ellos, además, de utilizar diferentes unidades de
mediciones como el poise, el stoke, Pa(s) y el grado SAE. La ATSM Internacional
produce estándares para medir y reportar mediciones de viscosidad. También a los
viscosímetros se les conoce como reómetros.
Los primeros reómetros como los Viscosímetros de
Tambor Rotatorio fueron desarrollados por Couette
en 1890, un viscosímetro con unos cilindros
unilaterales, que utiliza el concepto de viscosidad
dinámica en su funcionamiento. Mediante el uso de
esta sencilla ecuación:
휏 = 휇
Δ푣
Δ푦
Se hace girar el tambor exterior a una velocidad angular constante, mientras que el
tambor interior se mantiene estacionario. Por consiguiente, el fluido que está en
contacto con el tambor giratorio tiene una velocidad lineal, v, conocida, mientras tanto
el fluido que está en contacto con el tambor interior tiene una velocidad cero. Debido
a la viscosidad del fluido, se presenta una fuerza de arrastre sobre la superficie del
tambor interior que ocasiona el desarrollo de un torque cuya magnitud puede medirse
con un torquímetro sensible. La magnitud de dicho torque es una medida de la tensión
de corte del fluido.
Hablando de los verdaderos inicios de los
viscosímetros tenemos el Viscosímetro de Tubo
Capilar inventado por Pouseuille en 1828 como
tiene como fundamento de funcionalidad la Ley de
Poiseuille que ayuda a determinar mediante el uso
de un tubo cilíndrico fino y un par de manómetros,
la viscosidad y la velocidad de los flujos capilares.
La ecuación que gobierna este viscosímetro:
Δ푝 =
32휇푣퐿
퐷2
Viscosímetros de Vidrio Capilar Estándar o Viscosímetros de Ostwald. Fueron
inventados en 1918 por Friedrich W. Ostwald, para medir la viscosidad cinemática de
líquidos transparentes y opacos.
Al preparar la prueba de viscosidad, el tubo del viscosímetro se carga con una cantidad
específica del fluido de prueba.

8. Después de estabilizar la temperatura de prueba, se aplica una succión para hacer
pasar el fluido por el bulbo, ligeramente por arriba de la marca superior del tiempo. Se
suspende la succión y se permite que el fluido circule por gravedad. La sección de
trabajo del tubo es la capilar por debajo de la marca inferior del tiempo. La viscosidad
cinemática se calcula con la multiplicación del tiempo del flujo por la constante de
calibración de viscosímetro.
Viscosímetros empíricos
Viscosímetro de Saybolt
Viscosidad Saybolt Universal.-
El tiempo correcto en segundos para dejar fluir 60 ml a través de un orificio Universal
calibrado en condiciones específicas. Los valores de la viscosidad se dan en Segundos
Saybolt Universal, abreviado SSU, a temperaturas específicas
Estos viscosímetros se basan en el tiempo que requiere un determinado volumen de
fluido en pasar libremente a través de un orificio normalizado.
푣 = ( 0,22 푥 푆푆푈) −
180
푆푆푈
En la actualidad el viscosímetro de Saybolt universal es uno de los más confiables
debido a su excelente precisión, pero los antecedentes de este maravilloso invento,
datan de finales del siglo XIX, en 1885 el Químico Inglés George M. Saybolt desarrolló
un sistema para obtener la viscosidad de un líquido, la cual se obtiene midiendo el
tiempo en segundos que tarda en escurrir, a través de un orificio calibrado.
Nos concentraremos en el viscosímetro de Saybolt, que será usado para medir
derivados del petróleo, este nos ayuda a obtener una lectura de datos experimentales
muy buena, y además arroja datos en SSU.
La facilidad con que un fluido fluye a través de un orificio de diámetro pequeño es una
indicación de su viscosidad. Éste es el principio sobre el cual está basado el
viscosímetro de Saybolt. La muestra de fluido se coloca en un aparato parecido al que
se muestra en la figura.

9. Después de que se establece el flujo, se mide el tiempo requerido para colectar 60 mL
del fluido. El tiempo resultante se reporta como la viscosidad del fluido en Segundos
Universales Saybolt (SSU o. en ocasiones, SUS).
Puesto que la medición no está basada en la definición fundamental de viscosidad, los
resultados son solamente relativos. Sin embargo, sirven para comparar las
viscosidades de diferentes fluidos.
La ventaja de este procedimiento es que es sencillo y requiere un equipo
relativamente simple. Se puede hacer una conversión aproximada de SSU a viscosidad
cinemática. En las figuras siguientes se muestran el viscosímetro de Saybolt disponible
comercialmente y la botella de 60 mL que se utiliza para colectar la muestra.
El uso del viscosímetro de Saybolt fue cubierto anteriormente por la norma ASTM D88.
Sin embargo, dicha norma ya no es apoyada por la ASTM. Se le da preferencia ahora al
uso de los viscosímetros capilares de vidrio descritos en las normas ASTM D445 D446
que son los métodos estándar de prueba para viscosidad cinemática de líquidos
transparentes y opacos, y las especificaciones estándar e instrucciones de operación
para viscosímetros cinemáticas capilares de vidrio, respectivamente.
El viscosímetro Saybolt consiste esencialmente de un tubo cilíndrico de bronce en cuyo
fondo está un orificio de dimensiones específicas.
El tubo de bronce es rodeado por un baño a temperatura constante. Cuando la
muestra en el tubo alcanza la temperatura de la prueba, se mide el tiempo requerido
para que 60ml del líquido pasen a través del orificio.
La muestra se recoge en un frasco estándar calibrado.
La unidad de medida es el tiempo en segundos requeridos para que 60 ml de un fluido
fluyan a través del orificio a una temperatura dada. Esto es reportado como segundos
Saybolt universal (sus).
Por ejemplo: 350 sus a 100ºf.

10. El viscosímetro Saybolt Furol:
Utiliza el mismo principio que el universal, excepto que es diseñado con un orificio más
grande para adaptarse a fluidos más viscosos.
Existen dos tipos de diámetro de orificios calibrados de escurrimiento para el
Viscosímetro Saybolt:
 Punta Universal (SSU), líquidos livianos. Los valor es de viscosidad se dan en
segundos Saybolt Universal, abreviado SSU, a temperaturas especificadas que
oscilan entre 21 y 99°C (70 y 210°F)
 Punta Furol (SSF), líquidos pesados donde los tiempos de caída sean superiores
250 segundos Saybolt Universal. Los valores de viscosidad se dan en segundos
Saybolt Furol, abreviado SSF, a temperaturas especificadas, que están entre
120 y 240°C (248 y 464°F)
Los equipos utilizados para ambos casos, difieren únicamente en los diámetros de los
orificios calibrados de escurrimiento, siendo para Saybolt Universal Ø = 1.77mm ±
0,015mm y para Saybolt Furol (Fuel road oil) Ø = 3.15mm ± 0,020 mm.
Viscosímetro para los derivados del petróleo
Se debe seleccionar el más adecuado, esto quiere decir, que debeos fijarnos en una
serie de variables, para obtener el máximo beneficio de nuestro aparato. Es muy
importante también que este dispositivo nos de medidas muy próximas a la realidad es
decir con un porcentaje de error muy bajo.
Otra de las medidas a toma en consideración debe ser el costo del aparato y su fácil
construcción de ser necesario, reparación e implementación en nuestro medio.
Como se mencionó anteriormente, debemos considerar un viscosímetro de un costo
aceptable, en el campo laborar se debe economizar para obtener las mejores
ganancias.
La facilidad de construcción y/o reparación, son también una variable importantísima
para la selección de un instrumento adecuado, esto va le da mano con el aspecto
económico anteriormente mencionado.
Además de lo anteriormente mencionado, nuestro instrumento a considerar debe ser
de fácil manipulación una vez que ya lo hayamos obtenido, es muy importante ya que
en una empresa el tiempo que se tarde un operario en realizar cierta actividad es
directamente proporcional a las ganancias o pérdidas que se obtenga, por eso un
instrumento de fácil uso sería el más indicado.

11. La temperatura de nuestro equipo debe tener márgenes estrictos, ya que de esto
depende la toma de lecturas, para poder encontrar una relación real entre los datos
medidos y las relaciones teóricas, además de una correcta toma de datos.
Por lo tanto es también de mucha importancia considerar esta variable.
La implementación en nuestro medio es también muy importante de considerar ya si
es un equipo comprado, es decir importado, este debe poder adaptarse a las
condiciones de trabajo y variables que nuestro medio ofrece, al cual nosotros estamos
acostumbrados, por lo tanto se debe tomar en cuenta este punto.
Web grafía:
http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidad
http://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&u
act=8&ved=0CCsQFjAA&url=http%3A%2F%2Fes.scribd.com%2Fdoc%2F187611099%2F
viscosimetros-110903202442-
phpapp01&ei=fLdJU9ywJtPjsASKy4KgBw&usg=AFQjCNHEtQHnSfvQUD815igv8-
RIE_oKPQ&sig2=COcqPMZgU_fWyNYf9BMu8A
http://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/4414613.pdf
http://www.google.com.ec/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&
uact=8&docid=WPUHFKcAWfCgEM&tbnid=X0BMzmZb9_GDJM:&ved=0CAEQjxw&url=
http%3A%2F%2Fdc349.4shared.com%2Fdoc%2FrrCDrWG5%2Fpreview.html&ei=r7hJU
9yxAaXKsQTQ4YDQCg&bvm=bv.64542518,d.dmQ&psig=AFQjCNFpJoT97tZX9klWlibWJ
79MMwbL2w&ust=1397426683723880
http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/264/3/15T00412.pdf