Descripción del equipo experimental 1 Horno (Celda Bulk)

La temperatura es una variable que afecta a la mayoría de los experimentos, debido a esto se debe tener un control confiable de la medición de la temperatura, para evitar los errores derivados de las diferentes temperaturas dentro del ambiente que rodea a la instalación del equipo, así como en las diferentes partes del mismo.

Para mantener la temperatura estable en este estudio experimental se utilizó un horno, el cual industrialmente se denomina como celda Bulk mostrado en la figura 3.1. Este horno realizó el calentamiento de su interior por medio de unas resistencias eléctricas.

El calor generado se transfirió al sistema utilizando ventiladores con los cuales se hace circular una corriente de aire por todo el interior del horno provocando con ello un efecto de convección forzada, aumentando el flujo de calor.

La temperatura en el interior del horno fue monitoreada durante el desarrollo del experimento a través de un sensor, con el que cuenta el horno, mostrando la medición en un pantalla digital, y con un sistema de control automático se mantenía la temperatura constante a la cual se halla programado según las condiciones experimentales. Las paredes de este horno cuentan con recubrimientos aislantes para minimizar la interacción del ambiente exterior con el espacio controlado dentro del horno. Además de incrementar la temperatura, el horno cuenta con un sistema de enfriamiento ampliando su rango de operación, las condiciones de operación del horno se muestran en la tabla 3.1

º

Figura 3.1 Horno o celda Bulk Tabla 3.1 Características de la celda Bulk

Temperatura Máxima 180 °C Temperatura Mínima - 35 °C

Presión Máxima 68.9 MPa (10 000 psi) Modo de operación Libre de Mercurio Rango del tamaño de filtros 0.025 – 3.0 μm 3.1.2 Bomba de desplazamiento positivo

La bomba de desplazamiento positivo fue usada en este trabajo experimental para la generación del caudal, la ventaja que ofrece este tipo de bombas es que proporciona un flujo más uniforme y trabaja en intervalos de presión más altos con respecto a cualquier otro tipo de bomba

En la realización del trabajo experimental, se requirió que el caudal fuese lo más uniforme posible dentro del viscosímetro capilar, para generar un perfil de velocidades desarrollado ya que estas son las condiciones a las cuales se han desarrollado las ecuaciones para el estudio de la viscosidad de un fluido, por ello la bomba de desplazamiento positivo es la herramienta mas adecuada para realizar el trabajo experimental.

Capítulo 3

La restricción de las bombas de desplazamiento positivo se debe a que trabajan con un volumen fijo de suministro y no poder manejar grandes caudales pero en este trabajo experimental no son necesarios. El control de la bomba se hizo por medio de una computadora en la cual se encuentra instalado un programa que gobierna las operaciones de dicha bomba, en él se establecieron las condiciones de operación de la bomba según las condiciones experimentales.

La bomba de desplazamiento positivo consta de dos modos de operación: uno de ellos es el suministrar y mantener un caudal constante, esta condición se mantendrá mientras la presión de operación máxima no sea sobrepasada en dado caso la bomba se detendrá, el segundo modo de operación de la bomba se programa una presión requerida y la bomba suministrara el caudal necesario para llegar a ese valor de presión y mantenerla constante. Para el desarrollo de este trabajo experimental se aprovecho el modo de operación a caudal constante.

La bomba de desplazamiento positivo se encuentra instalada en un banco y tiene el nombre de bomba dual, por ser dos bombas que conforman al equipo, cada una de ellas trabaja y se programa de forma independiente una de otra, a la salida de cada bomba se halla instalado una manómetro con un intervalo de 0 – 68.9 MPa (0 – 10 000 psi), en la parte superior y paralela al eje de desplazamiento del émbolo de la bomba esta instalada una barra cuadrada graduada para leer el volumen del fluido desplazado por el pistón, al lado del manómetro está un depósito para el fluido de trabajo que utiliza la bomba en este caso es un aceite mineral llamado Marcol. La bomba dual cuenta con juegos de válvulas que comunican o aíslan a la bomba del sistema de trabajo y para el llenado o extracción de Marcol a la bomba.

En la parte frontal de la bomba hay un volante para el desplazamiento del pistón y adyacente a éste hay otro volante menor con un avance más preciso que el anterior. Los volantes cuentan con una escala graduada. La bomba de desplazamiento positivo se muestra en la figura 3.2 Las características principales de operación de la bomba de desplazamiento positivo se muestran en la tabla 3.2

Tabla 3.2 Características principales de la bomba de desplazamiento positivo. Presión máxima de operación 68.9 MPa (10 000 psi) Volumen total proporcionado 1 000 cm3 (barril simple) Flujo promedio máximo de un barril 1 000 cm3/hr > 5000 psi

2 000 cm3/hr < 5 000 psi Desplazamiento promedio mínimo 1.0 cm3/hr

Precisión del flujo promedio + 0.02%

Interior de la bomba XMI SS, Teflón, -Viton

Material del pistón 316 Acero inoxidable

Medio de desplazamiento recomendado Mercurio, Aceite mineral

Resolución del volumen 0.01 cm3

Conexiones de presión 1/8 plg NPT, Hembra

Rango de temperatura d operación 0 °C a 40 °C

0 °C a 200 °C (desplazando fluido)

º

3

1

2

4

Figura 3.2 Bomba dual de desplazamiento positivo (1) Manómetro; (2) Barra graduada; (3) Depósito del Marcol; (4) Volantes

Para el funcionamiento de la bomba los requisitos de potencia se muestran en la tabla 3.3