EN ISO 3104 Ropné produkty - Číre a nepriehľadné kvapaliny - Stanovenie kinematickej viskozity a výpočet dynamickej viskozity

Ako mazivá sa používa mnoho ropných produktov a niektoré neropné materiály. Správna prevádzka zariadení závisí od vhodnej viskozity použitej kvapaliny. Okrem toho je viskozita mnohých ropných palív dôležitá pre predpovedanie optimálnych podmienok skladovania, manipulácie a prevádzky. Preto je presné meranie viskozity nevyhnutné pre mnohé špecifikácie produktov.

Norma „EN ISO 3104 Ropné produkty – Číre a nepriehľadné kvapaliny – Stanovenie kinematickej viskozity a výpočet dynamickej viskozity“, ktorá je založená na európskej norme a neskôr ju publikovala Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO), opisuje dve skúšobné metódy:

• Postup A (manuálny): Kinematická viskozita transparentných aj nepriehľadných produktov sa stanovuje pomocou manuálnych sklenených viskozimetrov v automatizovanom zariadení.
• Postup B (automatický). Vykonáva sa pomocou sklenených kapilárnych viskozimetrov.

Postup A je metóda arbitrážneho testovania (alebo referenčná metóda testovania) na riešenie pochybností alebo sporov.

Na účely tohto štandardu platia nasledujúce definície:

• Kinematická viskozita: Vzťahuje sa na odpor kvapaliny voči prúdeniu pod vplyvom gravitácie. Pri gravitačnom prúdení pri danom hydrostatickom zaťažení je tlakové zaťaženie kvapaliny úmerné jej hustote. Pre akýkoľvek viskozimeter je čas prúdenia kvapaliny pri konštantnom objeme priamo úmerný jej kinematickej viskozite.
• Dynamická viskozita: Toto sa vzťahuje na pomer medzi aplikovaným šmykovým napätím a šmykovou rýchlosťou kvapaliny. Je to miera odporu kvapaliny voči prúdeniu alebo deformácii. Pojem dynamická viskozita sa používa aj v inom kontexte na označenie frekvenčne závislej veličiny, kde šmykové napätie a šmyková rýchlosť majú sínusovú časovú závislosť. Dynamická viskozita sa môže označovať aj ako koeficient dynamickej viskozity alebo absolútna viskozita.

Norma EN ISO 3104 sa vzťahuje na kvapalné ropné produkty, metylestery mastných kyselín, parafínovú naftu, hydrogenovaný rastlinný olej, zmesi plynu a kvapaliny a zmesi biopalív s obsahom až 50 % metylesteru mastných kyselín. Kinematická viskozita sa určuje meraním času prúdenia objemu kvapaliny pod vplyvom gravitácie pomocou kalibrovaného skleneného kapilárneho viskozimetra. Dynamická viskozita sa získa vynásobením nameranej kinematickej viskozity hustotou kvapaliny. Rozsah kinematickej viskozity, na ktorý sa vzťahuje táto testovacia metóda, je medzi 0,2 mm²/s a 300 000 mm²/s pri teplotách od -20 stupňov Celzia do +150 stupňov Celzia.

Výsledky získané týmito postupmi závisia od správania sa vzorky a sú primárne určené na použitie v kvapalinách, kde sú šmykové napätie a šmykové rýchlosti úmerné (Newtonovské správanie sa prúdenia). Ak sa však viskozita výrazne mení so šmykovou rýchlosťou, z viskozimetrov s rôznymi priemermi kapilár sa môžu získať odlišné výsledky.

Vo svete ropného a chemického inžinierstva je viskozita kritickou vlastnosťou, ktorá ovplyvňuje všetko od výkonu paliva až po účinnosť mazív. Norma EN ISO 3104 poskytuje presnú metódu na stanovenie kinematickej viskozity kvapalných ropných produktov. Táto norma zaručuje konzistentnosť a spoľahlivosť v testoch, ktoré sú nevyhnutné pre odvetvia spoliehajúce sa na presné údaje o dynamike tekutín.

Norma EN ISO 3104 sa vzťahuje na širokú škálu kvapalín na báze ropy vrátane:

• Palivá (napr. benzín, nafta)
• mazacie oleje
• Bitúmen a asfalt
• Deriváty ropy

Táto norma sa vzťahuje na priehľadné (číre) aj nepriehľadné (zakalené alebo tmavé) vzorky a rieši problémy s meraniami, ako sú suspendované častice alebo farebná interferencia.

Postup A (manuálny) a postup B (automatický), definované v norme EN ISO 3104, sú založené na princípe merania času, ktorý trvá, kým pevný objem kvapaliny preteká vplyvom gravitácie cez kalibrovanú sklenenú kapilárnu trubicu:

• Postup A – Manuálne sklenené viskozimetre: Táto tradičná metóda používa protiprúdové viskozimetre:
• Príprava vzorky: Kvapalina sa v prípade potreby prefiltruje a predhreje na testovaciu teplotu (zvyčajne 20, 40 alebo 100 stupňov).
• Naplnenie viskozimetra: Presne 10 – 20 ml vzorky sa pomocou vákua nasaje do komory viskozimetra.
• Čas prietoku: Kvapalina sa uvoľní a stopky zaznamenávajú čas prietoku od hornej po spodnú značku; na dosiahnutie priemeru je zvyčajne potrebných viacero behov.
• Výpočet: Kinematická viskozita a dynamická viskozita sa vypočítajú podľa vzorcov uvedených v norme.

Presnosť je zabezpečená udržiavaním okolitej teploty v rozsahu plus/mínus 0,01 stupňa a zabezpečením vertikálneho zavesenia v kúpeli s konštantnou teplotou.

• Postup B – Automatizované kapilárne viskozimetre so sklenenými kvapal ...
• Automatizácia vykonáva procesy plnenia, načasovania a čistenia.
• Optické alebo tlakové senzory detekujú prechod menisku, čím eliminujú chyby stopiek.
• Je ideálny pre nepriehľadné kvapaliny, pretože minimalizuje problémy s vizuálnou paralaxou.

Oba postupy špecifikujú rozmery viskozimetra podľa očakávaných rozsahov viskozity.

Viskozita priamo ovplyvňuje nasledujúce faktory:

• Úspora paliva: V motoroch vedie nevhodná viskozita k zlému rozprašovaniu a zvýšeným emisiám.
• Mazanie: Oleje musia mať dostatočnú tekutosť pri nízkych teplotách, ale zároveň si musia zachovať svoju hustotu aj pri zahrievaní.
• Potrubná doprava: Presné údaje zabraňujú upchatiu ropovodov.
• Zabezpečenie kvality: V Európe je dodržiavanie normy EN ISO 3104 povinné pre certifikácie ako ISO 9001 alebo REACH.

Naša organizácia so svojimi kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich zákazníkov, poskytuje im pokročilé testovacie služby a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov riadenia. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby podnikom v súlade s normou „EN ISO 3104 Ropné produkty – Číre a nepriehľadné kvapaliny – Stanovenie kinematickej viskozity a výpočet dynamickej viskozity“.