Modelos reológicos

República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada
Centro de Investigaciones y Posgrado
Maestría en Extracción de Crudos Pesados
Asignatura: Viscosidad de Crudos



Elaborado por:
Ing. Andreina Avellaneda

San Tomé, diciembre 2010
CONTENIDO

 Introducción.

 Viscosidad.

 Tipos deviscosidad.

 Parámetros que afectan la viscosidad.

 Tipos de fluidos y modelos reológicos asociados.

INTRODUCCIÓN

La reología es la ciencia del flujo que estudia los principios físicos que regulan el movimiento y la deformación de la materia cuando es sometida a esfuerzos externos, esto es, estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación en materiales que son capaces defluir. Las propiedades que dependen de esta relación se denominan parámetros reológicos y la forma como se relacionan se llaman modelos reológicos.

Al moverse una capa de fluido con respecto a otra se presenta una fuerza de fricción. El esfuerzo de corte en un fluido newtoniano a una temperatura dada varia directamente con su tasa de corte (velocidad). La razón entre el esfuerzo de corte y la tasade corte es constante. Esta tasa se denomina viscosidad de un fluido Newtoniano.

1. Viscosidad

La viscosidad se puede definir como una medida de la resistencia a la deformación del fluido. Dicho concepto se introdujo anteriormente en la Ley de Newton, que relaciona el esfuerzo cortante con la velocidad de deformación (ecuación 1).

(ec. 1)
donde,
 : esfuerzo cortante [mPa].
: viscosidad [mPa•s]
D: velocidad de deformación [s-1]

1.1 Tipos de viscosidad

Existen tres tipos de viscosidad: la viscosidad dinámica, la viscosidad cinemática y la viscosidad aparente. La viscosidad dinámica o absoluta, denominada “” se ha visto anteriormente en la ecuación 1. Si se representa la curva de fluidez (esfuerzo cortante frente a velocidad de deformación) se define tambiéncomo la pendiente en cada punto de dicha curva. A su vez, Graciani (2006) opina que en las disoluciones de comportamiento newtoniano se aplican funciones derivadas de la viscosidad dinámica, clasificándose en:

Viscosidad relativa: cociente entre las viscosidades dinámicas de la disolución y del disolvente puro; adimensional.

Viscosidad específica: diferencia entre la viscosidad relativa yla unidad.

Viscosidad reducida: cociente entre la viscosidad específica y la concentración y su dimensión es la inversa de una concentración.

Viscosidad inherente: límite al que tiende la viscosidad reducida cuando la concentración tiende a cero.

En cambio, la viscosidad aparente “” se define como el cociente entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación. Este término es elque se utiliza al hablar de “viscosidad” para fluidos no newtonianos (figura 1). La viscosidad aparente cambia con diferentes razones de corte y temperatura y, por lo tanto, debe ser reportado como el valor a una razón de corte y temperatura dadas.



D

Figura 1: Curva de fluidez para representar la viscosidad dinámica y aparente.
Por último existe otro término de viscosidad““ denominado viscosidad cinemática, que relaciona la viscosidad dinámica con la densidad del fluido utilizado.

1.2 Parámetros que afectan la viscosidad

Temperatura

El propósito de aumentar la temperatura del crudo es disminuir su viscosidad mediante el incremento de la velocidad de las moléculas y, por ende, tanto la disminución de sus fuerzas de cohesión como también la disminuciónde la resistencia molecular interna al desplazamiento.

Presión

Si el incremento de la presión se efectúa por medios mecánicos, sin adición de gas, el aumento de presión resulta en un aumento de viscosidad.

Solubilidad del Gas

La adición de gas en solución a un crudo a temperatura constante reduce su viscosidad y esto se produce porque las moléculas relativamente pequeñas de los...