EN ISO 3104 Productos derivados del petróleo - Líquidos transparentes y opacos - Determinación de la viscosidad cinemática y cálculo de la viscosidad dinámica

Muchos productos derivados del petróleo y algunos materiales no derivados del petróleo se utilizan como lubricantes. El correcto funcionamiento de los equipos depende de la viscosidad adecuada del fluido utilizado. Además, la viscosidad de muchos combustibles derivados del petróleo es importante para predecir las condiciones óptimas de almacenamiento, manipulación y operación. Por lo tanto, la medición precisa de la viscosidad es esencial para muchas especificaciones de productos.

La norma “EN ISO 3104 Productos derivados del petróleo - Líquidos claros y opacos - Determinación de la viscosidad cinemática y cálculo de la viscosidad dinámica”, que se basa en una norma europea y fue publicada posteriormente por la Organización Internacional de Normalización (ISO), describe dos métodos de ensayo:

• Procedimiento A (manual): La viscosidad cinemática de los productos, tanto transparentes como opacos, se determina utilizando viscosímetros de vidrio manuales en un sistema automatizado.
• Procedimiento B (automático). Realizado con viscosímetros capilares de vidrio.

El procedimiento A es un método de prueba arbitral (o método de prueba de referencia) para resolver dudas o disputas.

Para los propósitos de esta norma, se aplican las siguientes definiciones:

• Viscosidad cinemática: Se refiere a la resistencia de un fluido al flujo por gravedad. En el flujo gravitacional bajo una carga hidrostática determinada, la presión que soporta un fluido es proporcional a su densidad. Para cualquier viscosímetro, el tiempo de flujo de un fluido a volumen constante es directamente proporcional a su viscosidad cinemática.
• Viscosidad dinámica: Se refiere a la relación entre el esfuerzo cortante aplicado y la velocidad de corte de un fluido. Es una medida de la resistencia de un fluido al flujo o la deformación. El término viscosidad dinámica también se utiliza en otro contexto para denotar una magnitud dependiente de la frecuencia, donde el esfuerzo cortante y la velocidad de corte presentan una dependencia temporal sinusoidal. La viscosidad dinámica también puede denominarse coeficiente de viscosidad dinámica o viscosidad absoluta.

La norma EN ISO 3104 abarca productos derivados del petróleo líquidos, ésteres metílicos de ácidos grasos, diésel parafínico, aceite vegetal tratado con hidrógeno, mezclas gas-líquido y mezclas de biodiésel con hasta un 50 % de éster metílico de ácido graso. La viscosidad cinemática se determina midiendo el tiempo de flujo de un volumen de líquido por gravedad mediante un viscosímetro capilar de vidrio calibrado. La viscosidad dinámica se obtiene multiplicando la viscosidad cinemática medida por la densidad del líquido. El rango de viscosidad cinemática cubierto por este método de ensayo se sitúa entre 0,2 mm²/s y 300 000 mm²/s a temperaturas comprendidas entre -20 °C y +150 °C.

Los resultados obtenidos con estos procedimientos dependen del comportamiento de la muestra y están diseñados principalmente para aplicarse a fluidos donde el esfuerzo cortante y la velocidad de corte son proporcionales (flujo newtoniano). Sin embargo, si la viscosidad varía significativamente con la velocidad de corte, se pueden obtener resultados diferentes con viscosímetros de distintos diámetros capilares.

En el ámbito de la ingeniería petrolera y química, la viscosidad es una propiedad fundamental que influye en todo, desde el rendimiento del combustible hasta la eficiencia del lubricante. La norma EN ISO 3104 proporciona un método preciso para determinar la viscosidad cinemática de los productos petrolíferos líquidos. Esta norma garantiza la consistencia y la fiabilidad en las pruebas, esenciales para las industrias que dependen de datos precisos de dinámica de fluidos.

La norma EN ISO 3104 se aplica a una amplia gama de líquidos derivados del petróleo, entre los que se incluyen:

• Combustibles (por ejemplo, gasolina, diésel)
• aceites lubricantes
• Betún y asfalto
• Derivados del petróleo crudo

Esta norma abarca tanto muestras transparentes (claras) como opacas (turbias u oscuras) y aborda problemas en las mediciones, como las partículas en suspensión o la interferencia de color.

El procedimiento A (manual) y el procedimiento B (automático), definidos en la norma EN ISO 3104, se basan en el principio de medir el tiempo que tarda un volumen fijo de líquido en fluir por gravedad a través de un tubo capilar de vidrio calibrado:

• Procedimiento A - Viscosímetros de vidrio manuales: Este método tradicional utiliza viscosímetros de contracorriente:
• Preparación de la muestra: Si es necesario, el líquido se filtra y se precalienta a la temperatura de ensayo (normalmente 20, 40 o 100 grados).
• Llenado del viscosímetro: Se introducen exactamente 10-20 ml de muestra en la cámara del viscosímetro mediante vacío.
• Medición del tiempo de flujo: Se libera el líquido y un cronómetro registra el tiempo de flujo desde la marca superior hasta la marca inferior; esto generalmente requiere varias mediciones para calcular el promedio.
• Cálculo: La viscosidad cinemática y la viscosidad dinámica se calculan según las fórmulas que figuran en la norma.

La precisión se garantiza manteniendo la temperatura ambiente dentro de un rango de más/menos 0,01 grados y asegurándose de que el viscosímetro esté suspendido verticalmente en un baño a temperatura constante.

• Procedimiento B - Viscosímetros capilares de vidrio automatizados: Diseñado para laboratorios de alto rendimiento, este método utiliza sistemas robóticos con sensores integrados.
• La automatización realiza los procesos de llenado, temporización y limpieza.
• Los sensores ópticos o de presión detectan el paso del menisco, eliminando los errores del cronómetro.
• Es ideal para líquidos opacos porque minimiza los problemas de paralaje visual.

Ambos procedimientos especifican las dimensiones del viscosímetro de acuerdo con los rangos de viscosidad esperados.

La viscosidad afecta directamente a lo siguiente:

• Eficiencia de combustible: En los motores, una viscosidad inadecuada provoca una atomización deficiente y un aumento de las emisiones.
• Lubricación: Los aceites deben tener suficiente fluidez a bajas temperaturas, pero mantener su viscosidad bajo el calor.
• Transporte por oleoductos: Los datos precisos evitan obstrucciones en los oleoductos de crudo.
• Garantía de calidad: En Europa, el cumplimiento de la norma EN ISO 3104 es obligatorio para obtener certificaciones como ISO 9001 o REACH.

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