94325099 densidad-y-gravedad-especifica

DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECIFICA
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION
Propósitos del Módulo ____________________________________________ 1
SECCION 1 - DETERMINACION DE LA DENSIDAD
Introducción ____________________________________________________ 3
Definición de Densidad ____________________________________________ 4
Cálculo de Densidad, Masa y/o Volumen ______________________________ 4
Repaso 1 ________________________________________________________ 7
SECCION 2 - GRAVEDAD ESPECIFICA Y GRAVEDAD API
Introducción ____________________________________________________ 9
Gravedad Específica ______________________________________________ 10
Conversión de Gravedad Específica a Gravedad API______________________ 11
Repaso 2 ________________________________________________________ 13
SECCION 3 - EFECTO DE LA TEMPERATURA Y LA PRESION SOBRE
LA DENSIDAD
Introducción ____________________________________________________ 15
Efectos de la Temperatura Sobre la Densidad____________________________ 16
Densidad del Producto y Presión de Operación de la Bomba________________ 17
Densidad y Presión ________________________________________________ 18
Repaso 3 ________________________________________________________ 20
RESUMEN ______________________________________________________ 21
GLOSARIO ____________________________________________________ 22
RESPUESTAS ____________________________________________________ 23
APENDICE - A __________________________________________________ 24
APENDICE - B __________________________________________________ 28

Comportamiento Básico de Fluidos
© 1996 IPL Technology & Consulting Services Inc.
Reproductión Prohibida (January, 1996)
IPL TECHNOLOGY & CONSULTING SERVICES INC.
7th Floor IPL Tower
10201 Jasper Avenue
Edmonton, Alberta
Canada T5J 3N7
Telephone +1 - 403-420-8489
Fax +1 - 403-420-8411
Reference: 1.3 SP Density November, 1997
ATENCION
El personal de operaciones usa tecnología para alcanzar metas
específicas. Un objetivo clave del programa de entrenamiento es
promover la comprensión de la tecnología que el personal operativo, usa
en su trabajo diario. Este programa de entrenamiento refuerza la
relacion trabajo-habilidades mediante el suministro de información
adecuada de tal manera que los empleados de oleoductos la puedan
aplicar in mediatamente.
La información contenida en los módulos es teórica. El fundamento de
la información básica facilita el entendimiento de la tecnología y sus
aplicaciones en el contexto de un sistema de oleoducto. Todos los
esfuerzos se han encaminado para que reflejen los principios científicos
puros en el programa de entrenamiento. Sin embargo en algunos casos
la teoría riñe con la realidad de la operación diaria. La utilidad
para los operadores de oleoductos es nuestra prioridad mas
importante durante el desarrollo de los temas en el Programa de
Entrenamiento para el Funcionamiento de Oleoductos.

HABILIDADES DE ESTUDIO
Para que el aprendizaje de los módulos sea más efectivo, se sugiere
tener en cuenta las siguientes recomendaciones.
1. Trate de que cada periodo de estudio sea corto pero productivo
(de 10 a 45 minutos). Si usted ha establecido que estudiará durante
los cinco dias de la semana un total de dos horas por día, separe los
tiempos de estudio con periodos de descanso de dos a cinco
minutos entre cada sesion. Recuerde que generalmente una semana
de auto estudio reemplaza 10 de horas de asistencia a clases. Por
ejemplo si usted tiene un periodo de tres semanas de autoestudio,
deberá contabilizar treinta horas de estudio si quiere mantener el
ritmo de la mayoría de los programas de aprendizaje.
2. Cuando usted esté estudiando establezca conexiones entre capítulos
y tareas. Entre más relaciones logre hacer le será más fácil recordar
la información.
3. Hay cuestionarios de autoevaluación al final de cada sección del
módulo. Habitualmente el responder a estos cuestionarios
incrementará su habilidad para recordar la información.
4. Cuando esté leyendo una sección o un módulo, primero de un
vistazo rápido a toda el material antes de comenzar la lectura
detallada. Lea la introducción, conclusiones y preguntas al final de
cada sección. A continuación como una tarea separada estudie los
encabezados, gráficos, figuras y títulos. Despues de esta excelente
técnica de revision previa, usted estará familiarizado con la forma
como está organizado el contenido. Después de la lectura rápida
continue con la lectura detallada. Su lectura detallada, refuerza lo
que ya usted ha estudiado y además le clarifica el tema. Mientras
usted este realizando esta lectura deténgase al final de cada
sub-sección y pregúntese “¿Que es lo que he acabado de leer?”
5. Otra técnica de estudio útil es escribir sus propias preguntas
basadas en sus notas de estudio y/o en los titulos y subtitulos de los
módulos.

6. Cuando esté tomando notas en el salón de clases considere la
siguiente técnica. Si usa un cuaderno de de argollas escriba solo en
las página de la derecha. Reserve las página de la izquierda para
sus propias observaciones, ideas o áreas en las que necesit e
aclaraciones. Importante: escriba las preguntas que su instructor
hace, es posible que usted las encuentre en el custrionario final.
7. Revise. Revise. Revise, El revisar el material aumentará
enormemente su capacidad de recordar.
8. El uso de tarjetas para notas, le ayudará a identificar rápidamente
áreas en las cuales usted necesita repasar antes de un exámen.
Comience por ordenar a conciencia las tarjetas después de cada
sesión de lectura. Cuando aparezca una nueva palabra, escríbala en
una cara de la tarjeta y en el reverso escriba la definición. Esto es
aplicable para todos los módulos. Por ejemplo, simbolos
químicos/que representan; estación terminal/definción; una
sigla(acronismo)/que significa. Una vez haya compilado sus
tarjetas y se este preaparando para una prueba, ordénelas con el
lado que contiene las palabras hacia arriba; pase una tras otra para
verificar si usted sabe que hay en el reverso. Se ha preguntado
usted por qué gastar tiempo innecesario en significados o
conceptos? Porque las tarjetas que no pudo identificar, le indican
las áreas en las cuales necesita reforzar su estudio.
9. Adicionalmente estos módulos tienen identificados métodos de
enseñanza específica para ayudar a la comprensión del tema y su
revisión. Los términos (palabras, definiciones), que aparecen en
negrilla están en el glosario. Para relacionar la información de los
términos y su significado, los números de las páginas aparecen en
las definiciones del glosario con el objeto de identificar donde
apareció el término por primera vez en el téxto. Las definiciones
que en el glosario no tienen ningún número de página es
importante de igual manera entenderlas, pero están completamente
explicadas en otro módulo.

1
Como se discutió en el módulo PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS,
viscosidad y densidad son las dos propiedades de los líquidos que más
afectan el flujo. Viscosidad es la propiedad de un líquido que describe
su resistencia a fluir. Densidad, es la masa de una sustancia con
respecto a su volumen. A excepción de daños en los equipos, la
densidad y la viscosidad son la causa de la mayoría de los cambios de
presión en los oleoductos. Los operadores responden a estos cambios
manipulando las válvulas de control y seleccionando unidades.
La gravedad específica compara la densidad de un líquido con la
densidad del agua, ambas tomadas a la misma temperatura de referencia
de 60°F (15°C). Ambas gravedad específica y densidad, pueden ser
usadas en el muestreo de la línea de oleoducto dependiendo de su
diseño. El conocimiento de la relación entre gravedad específica y
densidad es también necesaria para cálculos hidráulicos. Este módulo
examina la influencia de densidad y gravedad específica en la operación
de oleoductos.
Este módulo presenta información en los siguientes aspectos:
• Explica el concepto de densidad.
• Explica el concepto de gravedad específica.
• Explica como la densidad y/o la gravedad específica influyen en la
operación de oleoductos.
Módulo 1 - PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS
INTRODUCCION
PROPOSITOS DEL
MODULO
PREREQUISITO

3
La siguiente sección de este módulo, da una definición de densidad así
como las fórmulas para calcular densidad, masa y volumen.
Después de esta sección, usted estará en capacidad de completar los
siguientes objetivos:
• Identificar el término densidad.
• Usar la fórmula para calcular densidad, masa o volumen, dando las
otras dos variables.
SECCION 1
DETERMINACION DE LA DENSIDAD
INTRODUCCION
OBJETIVOS

4
PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS
La densidad se define como la masa de una sustancia con respecto a su
volumen. Los requisitos de potencia y presión de salida de una bomba
están determinados por la densidad del fluido. Por consiguiente la
pantalla (display) ubicada en el centro de control muestra la densidad de
este en el oleoducto. Esta densidad es constantemente medida.
Diferentes baches tienen diferentes densidades y cambios de presión en
las bombas. Los operadores deben monitorear los cambios en los
tramos y en las posiciones con el fin de controlar los cambios de
presión causados por las diferentes densidades.
Es importante anticipar los efectos de los cambios de densidad sobre el
desempeño de las bombas para que el oleoducto funcione eficiente-
mente.
Densidad (ρ) es la masa (M) de un líquido dividido por su volumen (V)
La fórmula puede ser reorganizada para encontrar la masa o el volumen
and
Si el volumen de un hidrocarburo como la gasolina es de 176 ft3 (5m3)
y la masa es de 7982 lbm (3620 Kg) a 60°F (15°C), la densidad será:
DEFINICION DE
DENSIDAD
CALCULO DE
DENSIDAD MASA
Y/O VOLUMEN
M [lbm]
V [ft3]
ρ =
M [lbm] = ρ x V [ft3]
M [Kg]
V [m3]
ρ =
M [kg] = ρ x V [m3]
M [lbm]
ρ [lbm/ft3]
V [ft3] =
M [Kg]
ρ [Kg/m3]
V [m3] =
M [lbm]
V [ft3]
ρ =
M [Kg]
V [m3]
ρ =
7982 lbm
176 ft3
=

5
Dada la densidad y el volumen se puede calcular la masa; si ρ = 45.3
lbm/ft3 (724 Kg/m3) y V = 176 ft3 (5m3);
Finalmente, si la masa es igual a 7982 lbm (3620 Kg) y la ρ = 45.3
lbm/ft3, (724 kg/m3), se puede calcular el volumen así:
3620 Kg
5 m3
=
= 45.3 lbm/ft3
= 724 kg/m3
= 63° API
M [lbm] = ρ x V [ft3]
M [kg] = ρ x V [m3]
= 45.3 lbm/ft3 x 176 ft3
= 724 Kg/m3 x 5m3
= 7982 lbm
= 3620 Kg
M [lbm]
ρ [lbm/ft3]
V [ft3] =
M [Kg]
ρ [Kg/m3]
V [m3] =
7982 lbm
45.3 lb/ft3V [ft3] =
V [ft3] = 176
3620 [Kg]
724 [Kg/m3]
V [m3] =
V [m3] = 5 m3

6
El siguiente cuadro muestra las densidades en lbm/ft3 y kg/m3 a 60°F
(15°C), de algunos hidrocarburos comunes:
Figura 1
Densidad de Hidrocarburos a 60ºF (15°C)
Densidad
Hidrocarburos lbm/ft3 (kg/m3)
Hidrocarburo Pesado 58 916
Hidrocarburo Mediano 57 909
Hidrocarburo Liviano 53 836
Diesel 52 835
Gasolina 45 724
Gasolina Premium 43 689

7
1. Densidad es _______.
a) la capacidad de un líquido para resistir el flujo
b) la masa de una sustancia dividida por su volumen
c) la gravedad específica de una sustancia dividida por su volumen
d) una comparación entre la gravedad específica de una sustancia a
60°F (15°C) con la misma sustancia a 32°F (0°C)
2. Si un volumen de 71 ft3 (2.0 m3) de un hidrocarburo pesado
tiene una masa de 4044 lbm (1834 kg) la densidad es
__________.
a) 57 lbm/ft3 (917 kg/m3)
b) 56 lbm/ft3 (902 kg/m3)
c) 51 lbm/ft3 (822 kg/m3)
d) 59 lbm/ft3 (951 kg/m3)
3. Si un volumen de 106 ft3 (3.0 m3) tiene una densidad de 35.6
lbm/ft3 (570 kg/m3), la masa es _________.
a) 4410 lbm (2000 kg)
b) 1257 lbm (570 kg)
c) 3770 lbm (1710 kg)
d) 4780 lbm (2168 kg)
4. Si la densidad de una gasolina premium es 43 lbm/ft3 (689
kg/m3) y su masa es 6077lbm (2756kg), el volumen del líquido
es ________.
a) 10.6 ft3 (0.3 m3)
b) 141.3 ft3 (4 m3)
c) 254.232 ft3 (7200 m3)
d) 67 795 200 ft3 (1.920.000 m3)
5. En los hidrocarburos la densidad es la propiedad principal
que afecta __________.
a) la presión de salida de la bomba
b) posición y cambios en los baches
c) pérdidas de fricción en el oleoducto
d) diseño de la estación
REPASO 1

8
6. Si la densidad de un hidrocarburo liviano es 52.2 lbm/ft3 (836
kg/m3) y su volumen es 706 ft3 (20m3), la masa es
_______________.
a) 227 lbm (103 kg)
b) 18 147 lbm (8230 kg)
c) 36 868 lbm (16 720 kg)
d) 234 lbm (106 kg)
7. Si la masa de un hidrocarburo pesado es 20 043 lbm (9090 kg)
con un volumen de 353 ft3 (10 m3), la densidad es
_____________.
a) 73 lbm/ft3 (1170 kg/m3)
b) 56.7 lbm/ft3 ( 909 kg/m3)
c) 8.2 lbm/ft3 (131 kg/m3)
b) 117 lbm/ft3 (1873 kg/m3)
Las respuestas están al final del módulo.

9
La siguiente sección discute y describe dos clases de gravedad las
cuales a menudo se relacionan con la operación en oleoductos: gravedad
específica y gravedad API. Esta sección muestra como calcular la
gravedad específica y como convertir dicha gravedad en gravedad API.
Después de esta sección usted estará en capacidad de alcanzar los
• Identificar el término gravedad específica.
• Calcular la gravedad específica de un líquido a partir de su densidad.
• Identificar el término gravedad API.
• Reconocer la relación entre gravedad API y gravedad específica.
OBJETIVOS
SECCION 2
GRAVEDAD ESPECIFICA Y GRAVEDAD API
INTRODUCCION

10
La gravedad específica, indica la densidad del líquido comparada con
la densidad de un volumen igual de agua a una temperatura de
referencia de 60°F (15°C).
La gravedad específica y la densidad no son lo mismo, la gravedad
específica compara la densidad de cualquier líquido con la densidad de
un volumen igual de agua. La densidad es la masa por unidad de
volumen. Tenga en cuenta que la densidad del agua a 60°F (15°C) es
62.4 lbm/ft3 (999 kg/m3) y este es el valor que se usa en la mayoría de
las aplicaciones del petróleo. Si los hidrocarburos flotan en el agua es
porque poseen una gravedad específica menor que la del agua. La
densidad de un hidrocarburo pesado es de 57 lbm/ft3 (909 kg/m3).
El procedimiento para calcular la gravedad específica de este
hidrocarburo es el siguiente:
Generalmente entre mas pesado sea el hidrocarburo el valor de la
gravedad específica estara más cerca de 1, sin embargo, aunque es muy
raro, existen unos pocos aceites cuya gravedad específica es superior a
1. Diferentes derivados del petróleo tienen diferentes gravedades
específicas. Por ejemplo el GAS LICUADO DE PETROLEO (GLP), tiene una
densidad cuyo valor es solamente un poco mas de la mitad de
GRAVEDAD
ESPECIFICA
57 lbm/ft3
62.4 lbm/ft3
=
= 0.91
GE = Densidad de líquido a 60°F (15°C)
Densidad del agua a 60°F (15°C)
GE = Densidad de hidrocarburo pesado a 60°F (15°C)
Densidad del agua a 60°F (15°C)
909 kg/m3
999.1 kg/m3
=

11
la del agua y su gravedad específica es de 0.57. Un hidrocarburo pesado
puede ser casi tan denso como el agua, con una gravedad específica de
0.935. Las gravedades específicas de algunos hidrocarburos a 60°F
(15°C) son:
Figura 2
Gravedad Específica
de Algunos
Hidrocarburos
Algunos derivados del petróleo son una mezcla de diferentes productos
con distintas gravedades específicas. Las gravedades específicas
individuales se combinan en una, dependiendo de la cantidad que se use
de cada producto. GLP está compuesto de propano, butano y
condensado cuyas gravedades específica de 0.51, 0.58 y 0.75
respectivamente. Generalmente la gravedad específica de GLP varía
entre 0.54 y 0.595. Los condensados y aceites pueden tener diferentes
gravedades específicas según su composición y a la vez dichas
composiciones dependen del campo en el cada producto fue tomado.
In 1921, el American Petroleum Institute y el Bureau of Standards,
adoptaron la escala de gravedad API, como una medida arbitraria de
densidad.
Esta escala es usada por muchos oleoductos especialmente en Norte
América por lo tanto es importante para los operadores poder relacionar
la gravedad específica con la gravedad API.
A 60°F (15°C) el agua tiene una gravedad específica de 1 y una
gravedad API de 10. A medida que la gravedad específica disminuye, la
gravedad API aumenta.
CONVERSION DE
GRAVEDAD
ESPECIFICA A
GRAVEDAD API
(AMERICAN
PETROLEUM
INSTITUTE)
Gravedad Específica de Hidrocarburos
Hidrocarburo Pesado 0.917
Hidrocarburo Mediano 0.910
Hidrocarburo Liviano 0.837
Diesel 0.836
Gasolina 0.725
Gasolina Premium 0.690

12
Los Hidrocarburos en Canadá y en Estados Unidos, usualmente tienen
gravedades específicas en un rango que varía entre 0.7 y 1 y entre
57.2 y 10.0 en la escala API. Esta relación inversa se muestra en las
tablas de conversión de gravedad específica en gravedad API, en el
apéndice C. La relación entre la gravedad específica y la gravedad API
se muestra en la siguiente fórmula:
Ahora veamos un ejemplo: Convertir 60.0 API a gravedad específica:
Aunque un operador debería saber como convertir la gravedad
específica en API, empleando la fórmula, generalmente se proporcionan
las tablas de conversion. Ver Apéndice C, tablas de conversión de
gravedad específica en gravedad API.
141.5
131.5 + API
GE = Y
141.5 - 131.5
GE
API =
141.5
131.5 + API
GE =
141.5
131.5 + 60.0
GE =
GE = 0.739

13
1. La Gravedad Específica está determinada por la
comparación de __________.
a) la densidad de un líquido a 60°F (15°C), comparada con la
densidad de otro a 32°F (0°C)
b) la densidad de un líquido a 60°F (15°C), comparada con la
densidad del agua a 60°F (15°C)
c) la masa de un líquido con el volumen del mismo
d) la viscosidad de un líquido con la densidad
2. Cual es la densidad del agua a 60°F (15°C)?
a) 0.062 lbm/ft3 (1 kg/m3)
b) 31.2 lbm/ft3 (500 kg/m3)
c) 62.4 lbm/ft3 (999.1 kg/m3)
d) 62.5 lbm/ft3 (1000 kg/m3)
3. Si la densidad de un hidrocarburo a 60°F (15°C) es 57.24
lbm/ft3 (917 kg/m3) su gravedad específica es __________.
a) 917.000
b) 1.000
c) 1.918
d) 0.918
4. El término gravedad API puede definirse como __________.
a) la masa de líquido dividida por su volumen
b) una medida arbitraria de densidad adoptada por el American
Petroleum Institute
c) la medida standard utilizada en la Industria Petrolera
d) la gravedad específica de una líquido dividida en un volumen
igual de agua
5. Si la gravedad específica de un condensado es 0.69, su
densidad a 60°F (15°C) será _________.
a) 33 lbm/ft3 (528 kg/m3)
b) 43 lbm/ft3 (689 kg/m3)
c) 45 lbm/ft3 (723 kg/m3)
d) 33.1 lbm/ft3 (530 kg/m3)
REPASO 2

14
6. Entre más pesado sea un hidrocarburo ___________.
a) más dificil es determinar su gravedad específica
b) el valor de la gravedad específica está más cerca de 1
c) el valor de la gravedad específica está mas lejos de 1
d) hay mayor variación en el valor de la gravedad específica
7. La gravedad específica de un bache puede variar dependi-
endo de _________.
a) volatilidad
b) viscosidad
c) temperatura
d) presión de vapor
8. Convirtiendo 45.0 API a gravedad específica da como
resultado ____________.
a) 0.802
b) 0.741
c) 46.100
d) 80.300

15
Con el ánimo de que se entienda la presencia de la densidad en la
operación de un oleoducto, los operarios deben familiarizarse con la
manera como las variables temperatura y presión, afectan la densidad.
Esta sección además discute como la temperatura y la presión afectan el
volumen y como los cambios en la densidad del fluido afectan la
operación de las bombas y la potencia requerida para su buen
funcionamiento.
Al terminar esta sección usted estará en capacidad de alcanzar los
• identificar la relación entre temperatura y densidad.
• identificar la relación entre presión y densidad.
• reconocer como la densidad afecta la operación de oleoductos.
SECCION 3
EL EFECTO DE LA TEMPERATURA Y LA
PRESION SOBRE LA DENSIDAD
OBJETIVOS
INTRODUCCION

16
Cuando un líquido es calentado, la distancia entre las moléculas del
líquido aumenta y la densidad del líquido disminuye. Lo mismo que el
líquido se expande en volumen la densidad disminuye porque las
moléculas están mas lejos unas de otras. Cuando el líquido se enfría
estas moléculas se acercan lo cual resulta en un incremento de la
densidad y una disminución del volumen. Al aumentar la temperatura
baja la densidad, y al disminuirla aumenta la densidad.
Debido a que la densidad de un líquido cambia con la temperatura,
siempre se mide relacionada con la temperatura. En el laboratorio se
tiene una combinación de termómetro e hidrómetro llamada
Termohidrómetro, para determinar la densidad de un líquido a su
temperatura normal. (La densidad es también medida constantemente
por inyección, en puntos de entrega, usando densímetros)
Al elevar la temperatura de un hidrocarburo baja la densidad de un
bache e incrementa la fluidez lo cual da como resultado una disminu-
ción en la potencia de bombeo. Sin embargo así como aumenta la
temperatura, lo hace el volumen. Aunque hay un ahorro de energía
porque el líquido es menos denso y menos viscoso hay al mismo tiempo
más líquido para bombear porque el volumen se ha incrementado.
Cuando el líquido pasa a través de las bombas, su temperatura aumenta.
El calor generado por las bombas es transferido al hidrocarburo,
enfriando la bomba y calentando el hidrocarburo lo cual causa su
expansión. La mayoría del calor es generado por la fricción en la línea y
transferido al hidrocarburo. El volumen del hidro-
carburo, es mayor en el punto de destino que en el
punto de partida debido a que su paso a través de
muchas bombas le hace ganar calor y expansión.
En el punto de llegada la temperatura de los
baches es corregida a 60°F (15°C) para que refleje
el cambio de volumen.
Figura 3
Termohidrómetro
El mercurio muestra la temperatura del líquido sobre
la escala. Cuando el termo-hidrómetro se introduce
en el líquido, el nivel de la superficie marca la
densidad.
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
EFECTOS DE LA
TEMPERATURA
SOBRE LA
DENSIDAD

17
Figura 4
Temperatura y Densidad
El volumen del bache se incrementa cuando la temperatura aumenta.
Las bombas de oleoducto son generalmente centrífugas, que funcionan
por medio de motores eléctricos con revoluciones por minuto
constantes. A mas densidad del líquido, mayor es la fuerza necesaria
para moverlo dentro del oleoducto. Un líquido denso y pesado requiere
bombas de más potencia que uno liviano y menos denso. Cuando la
bomba debe trabajar mas para bombear un hidrocarburo consume más
amperios (kilovatios) de energía. Además una gran presión diferencial
es causada por la manipulacion en el bombeo de líquidos mas densos.
La siguiente gráfica muestra el efecto de bombear dos fluidos con
diferentes densidades. Los líquidos son elevados al mismo nivel por una
bomba de 286 Amperios (1865 KW), pero la presión de descarga y el
consumo de energía dependen de la densidad. Entre mayor sea la
densidad, mayor será el consumo de energía y mayor la presión de
descarga.
1
1
1 2
2
2
DENSIDAD DEL
PRODUCTO Y
PRESION DE
OPERACION DE
LA BOMBA

18
Figura 5
Comparando Hidrocarburos con Diferentes Densidades
Las columnas de las dos bombas tienen líquidos de diferentes densidades
a la misma altura H.Como el diesel tiene una densidad mayor que la
gasolina, es mas pesado y necesita mas energía para desplazarse la
misma distancia.
Los objetos pesados, requieren de mayor fuerza para ser movidos, de
igual manera un combustible pesado necesita mayor presión que una
gasolina para desplazarce. Imagine que tiene dos rocas en reposo, una
grande y una pequeña. Una sola persona puede tener la suficiente fuerza
para empezar a mover la roca pequeña, pero puede que para mover la
roca grande se necesiten cinco personas mas fuertes. Suponga que está
tratando de empujar una roca cuesta arriba, para ello necesita emplear
mas fuerza debido a la gravedad. De igual manera los aceites requieren
mayor presión para fluir en contra de la gravedad, que la que necesitan a
un nivel constante.
Adicionalmente, entre mas pesado sea un aceite mayor es el efecto de
gravedad. A mayores cambios de elevación se requiere mas potencia
para bombear hidrocarburos, especialmente los pesados como diesel.
La fuerza de gravedad acelera el flujo cuando la línea esta bajando.
La figura 6 muestra la relación entre presión de salida y densidad
referida al apéndice A - para mayor información.
Succiòn
Descarga
low high
Gasolina
Combustible
Diesel Succiòn
Descarga
highlow
PP
HH
DENSIDAD Y
PRESION

19
Figura 6
Relación Entre Presión de Salida y Densidad.
La presión de salida es mayor después de que el bache ha pasado a
través de la bomba. Entre más pesada sea la densidad del bache, mayor
será la presión de salida.
low high low high
140 psi
GE
0.920
351 ft
246 Amps
128 316 ft3/hr
125 psi
GE
0.825
246 Amps
128 316 ft3/hr
351 ft
210 psi
GE
0.825
286 Amps
120 301 ft3/hr
587 ft
230 psi
GE
0.920
286 Amps
120 301 ft3/hr
587 ft
P
PP
low high
low high
P

20
1. Tiene la temperatura de un liquido incremento si la densidad
_________.
a) disminuye
b) aumenta
c) permanece
d) fluctua
2. Cuando un líquido muy denso sale de las bombas
a) se genera menos presión debido al desplazamiento de energía
requerido para bombear el líquido.
b) se genera mas presión.
c) no afecta el funcionamiento de la bomba.
d) la temperatura de salida se aumenta hasta 60ºF (15ºC) y luego
disminuye tanto como calor adicional le sea aplicado.
3. La fuerza de la gravedad afecta los aceites pesados en el
oleoducto causando que ____________.
a) la tasa de flujo se aumente con un incremento en la elevación
b) la tasa de flujo disminuya con un incremento en la elevación
c) la presión disminuya con un descenso en la elevación
d) la tasa de flujo aumente con un descenso en la elevación
4. La densidad siempre se mide relativa a _________.
a) la temperatura
b) las moléculas
c) la velocidad
d) la viscosidad
5 El incremento de la temperatura hace que los hidrocarburos
presenten mayor fluidez pero tambien aumenta la
____________.
a) densidad
b) viscosidad
c) volumen
d) presión
REPASO 3

21
SECCION 1 - DETERMINACION DE LA DENSIDAD
• Densidad es la masa de una sustancia dividida por su volumen
• Para determinar la densidad (ρ),masa (m) o volumen(V),use la
fórmula p=m/v.
SECCION 2 - GRAVEDAD ESPECIFICA Y GRAVEDAD API
• La gravedad específica, compara la densidad de cualquier líquido
con la densidad del agua referida a una temperatura de 60°C (15°C)
• Para calcular la gravedad específica (GE) de un líquido, use la
fórmula (la densidad del agua a 60°F (15°C) es 62.4 lbm/ft3,
(999.1 kg/m3))
• La escala de gravedad API es una medida arbitaria de densidad
adoptada por el American Petroleum Institute y es usada en muchos
oleoductos de Norteamérica. Para convertir gravedad API y
Gravedad específica y vicerversa, se usa la fórmula:
Y
SECCION 3 - EFECTOS DE LA TEMPERATURA Y LA
PRESION SOBRE LA DENSIDAD.
• El aumento de la temperatura, disminuye la densidad. Al disminuir
la temperatura se aumenta la densidad.
• La presión de descarga y el consumo de energía aumentan, si
aumenta la densidad.
• La densidad determina la presión de salida.La viscosidad genera
pérdidas en la línea.
RESUMEN
GE = Densidad de Líquido a 60°F (15°C)
Densidad el agua a 60°F (15°C)
GE = 141.5
131.5 + API
Gravedad API = 141.5 - 131.5
GE

22
densidad
es la masa de una sustancia con respecto a su volumen. (p.4)
diferencial de la bomba
es la presión total de salida que produce una bomba menos su presión de
succión.
fricción
es el desplazamiento de unas partículas sobre otras, lo cual genera calor.
Gravedad API (American Petroleum Institut)
es una medida arbitratria de densidad,que fue adoptada en 1921, por el
American Petroleum Institute y el “Bureau of Standards”. La escala es
diferente de de la de gravedad específica. Tanto como aumenta la
gravedad específica, disminuye la gravedad API. (P.11)
Gravedad Específica
compara la densidad (ρ) de un líquido con la densidad del agua, referida
a una temperatura de 60°C (15°F). (p.10)
masa
es la cantidad de materia que contiene un objeto.
presión
es la fuerza (F) aplicada sobre un area (A) o superficie.
termohidrómetro
es la combinación de termómetro e hidrómetro que determina la
densidad de un líquido a su temperatura actual. (p.16)
viscosidad
es la propiedad de un líquido que describe su resistencia a fluir. (p.1)
GLOSARIO

23
REPASO 1 REPASO 2 REPASO 3
1. b 1. b 1. a
2. a 2. c 2. b
3. c 3. d 3. d
4. b 4. b 4. a
5. a 5. b 5. c
6. c 6. b
7. b 7. c
8. a
RESPUESTAS

24
CURVAS DE
EFICIENCIA DE LA
BOMBA
La presión de salida es superior cuando se bombean liquidos muy
densos. En términos prácticos, esto significa que se necesita mayor
fuerza ó energía para mover materiales más pesados que materiales
menos densos. Esto puede ser visualizado examinando las curvas de
eficiencia de la bomba (ver fig A-1). El combustible diesel tiene mayor
salida de presión que el hidrocarburo mas liviano.
Una pantalla de la línea en el Centro de Control, muestra como la
densidad afecta la eficiencia del bombeo a lo largo de la estación del
oleoducto. En la figura A-2, la tasa en la tubería es aproximadamente
54 730 ft3/h (1550m3/h) hasta la estación “G” y cerca de 36 370 ft3/h
(1030m3/h) de la estación “G” a la estación “Z”. La presión diferencial
de la bomba es la presión total de salida menos su presión de succión.
Esto incluye la presión del “throttle” (Throttle es la reducción de
presión en la válvula de control). En todos los casos, la presión
diferencial de la bomba aumenta a medida que aumenta la densidad.
Para el cálculo de la presión diferencial de la bomba reste la presión de
succión de la case pressure. Por ejemplo, para calcular la presión
diferencial en la bomba de la estación “A” (ver fila A en la figura A-2)
tenemos:
Case - Succión (SUC) = Diferencial
558 - 121 = 437 psi
O sumar la presión throttle a la presión de descarga y luego restar la
presión de succión:
NOTA: La presión en el “case” es la de presión en la carcasa de la
bomba; y es igual a la suma de la presión de throttle (THR) más la
presión de descarga.
APENDICE A
Throttle (THR) + Descarga (DISC) - Succión (SUC) = Diferencial
96 + 462 - 121 = 437 psi

25
La descarga total de la bomba (1900 hp (1417 KW)) desde la estación
“A” son 437 psi, cuando la densidad (GRV) es 53.7 lbm/ft3
(860 Kg/m3). Pero si usted calcula la presión producida por la estación
“B” 1900 hp (1417 KW) bombeando a la misma tasa pero con una
densidad mucho menos (GRV) de 44.4 lbm/ft3 (712 Kg/m3), usted
encontrará que esa presión diferencial es más baja:
Compare las bombas (1417 Kw) de la estación “C con una densidad de
44.71 lbm/pie3 (716 Kg/m3) y la estación “D” con una densidad de 44.6
lbm/ft3 (714 Kg/m3) con las bombas de la estación “B” con una
densidad de 44.4 lbm/ft3 (712 Kg/m3). Las presiones diferenciales de
bombeo son casi iguales porque las densidades son casi iguales.
Estación “A” - 437 psi a 53.7 lbm/ft3 (860 Kg/m3)
Estación “B” - 374 psi a 44.4 lbm/ft3 (712 Kg/m3)
Estación “C” - 371 psi a 44.7 lbm/ft3 (716 Kg/m3)
Estación “D” - 370 psi a 44.6 lbm/ft3 (714 Kg/m3)
Usted puede ver que todas las presiones diferenciales son muy similares
cuando la densidad es similar. En la estación “A”, el combustible diesel
es más denso que el de las otras estaciones hasta tal punto que la presión
diferencial es mayor.
Los cambios en la descarga de la bomba, son más dramáticos con los
gases licuados de petróleo - GLP (liquified petroleum gas - LPG) en el
oleoducto. La diferencial de presión de la bomba de 1900 hp (1417 Kw)
del LPG a la estación “E” es de 300 psi. La diferencial de presión de la
bomba 1900hp (1417 Kw) de un hidrocarburo más pesado a la estación
“A” es de 437 psi. Las bombas son las mismas pero la presión de salida
está alrededor de 30% más bajo que la estación “D” porque el GLP es
menos denso que el hidrocarburo más pesado.
EL EFECTO DE LA
DENSIDAD EN
UNIDADES DE
BOMBEO
Case = throttle (THR) + descarga (DISC)
= 96 + 462
= 558 psi
Throttle (THR) + Descarga (DISC) - Succión (SUC) = Diferencial
35 + 533 - 194 = 374 psi

26
Con LPG en la línea, usted puede ver ahora un rango completo de presiones
diferenciales y densidades de los hidrocarburos medios de la estación “A” con una
densidad de 53.7 lbm/ft3 (869 Kg/m3) produciendo una diferencial de bombeo de
295 psi.
Algunas pantallas de línea muestran gravedad específica en vez de densidad.
Recuerde que la gravedad específica compara la densidad de un líquido con
respecto a la densidad del agua, ambas referidas a la misma temperatura de
60°F (15°C), la gravedad específica puede ser fácilmente convertida a densidad
(ver sección 2). Por ejemplo la densidad (GRV), de el combustible diesel en la
sección “A” es 53 lbm/ft3 (860 kg/m3) y la gravedad específica es 0.86.
Figura A-1
La entrega de presión es mayor
para un hidrocarburo pesado
que para uno liviano. Esto
significa que se necesita más
energía para mover un material
más denso y pesado que para
mover uno mas liviano.
Opt. Eff. +
21 430 Bbl/h (3407 m3/h)
Tasa de Flujo (m3/h)
Tasa de Flujo (Bbl/h)
2000 3000 4000 5000
12 580 18 870 25 160 31 450
100
75
50
25
0
300
250
200
150
100
Presin(psi)
Eficiencia%
1846 kW
Opt. Eff. +
22 858 Bbl/h (3634 m3/h)
Tasa de Flujo (m3/h)
Tasa de Flujo (Bbl/h)
2000 3000 4000 5000
12 580 18 870 25 160 31 450
100
75
50
25
0
300
250
200
150
100
Presin(psi)
Eficiencia%
1018 kW
Hidrocarburo Livianu Hidrocarburo Pesados Eficiencia de Bombeo %

27
La diferencial de la bomba tiene la misma relación con la gravedad
específica que con la densidad. A mayor gravedad específica, mayor la
entrega de presión de la bomba porque los productos que tienen
gravedades específicas altas, son muy densos y requieren mayor energía
para moverse.
Figura A-2
Esta es una pantalla (display) típica de una línea que va desde una
estación “A” hasta una estación “Z” de un oleoducto en Norteamérica.
La columna con el título GRV muestra la densidad del producto en cada
estación de bombeo medida en lbm.ft3 (Kg/m3).
LINE X LINE DISPLAY 00-SEP-90 00:00
STATION SSP HLD SUC THR DISC DSP RMD LD FLW FLW GRV GRV
A 120 ... 121 96 462 470 398 29 244 1534 53.7 860 A
B 195 ... 194 35 533 540 397 44 242 1520 44.4 712 B
C 145 ... 152 ... 523 530 423 29 245 1542 44.7 716 C
D 170 ... 167 57 480 490 466 45 242 1520 44.6 714 D
E 150 ... 146 53 393 405 477 68 254 1597 35.5 569 E
F 150 ... 148 56 387 397 420 60 252 1587 35.5 569 F
G 120 197 96 4 461 470 379 78 164 1033 53.4 856 G
Z ... 161 0 ... ... ... ... ... XXX XXX 54.1 866 Z
*Note, densities are listed under GRV for each station.
Legend:
SSP - Suction pressure Set Point (psi) RMD - Room to Maximum Discharge (kPa)
- Punto establecido para presión de succión - Espacio para máxima descarga
SUC - SUCtion pressure (psi) LD - LoaD (% of available power at the pump station)
- Presión de Succión - Carga
THR - THRottle pressure (psi) FLW - FLoW rate (bbl/h) (m3/h)
- Presión en el “Throttle” - Tasa de flujo
DISC - DISCharge pressure (psi) GRV - Liquid density (lbm/ft3) (kg/m3)
- Presión de descarga - Densidad del líquido
DSP - Discharge pressure Set Point (psi)
- Punto establecido para la presión de descarga

28
APENDICE B
TABLAS DE
CONVERSION
TABLA B - 1
RELACION ENTRE GRAVEDAD API Y GRAVEDAD
ESPECIFICA
Grados Gravedad Grados Gravedad Grados Gravedad
API Especifíca API Específica API Específica
0 1.0760 91 0.6360 121 0.5604
1 1.0679 92 0.6331 122 0.5582
2 1.0599 93 0.6303 123 0.5560
3 1.0520 94 0.6275 124 0.5538
4 1.0443 95 0.6247 125 0.5517
5 1.0366 96 0.6220 126 0.5495
6 1.0291 97 0.6193 127 0.5474
7 1.0217 98 0.6166 128 0.5453
8 1.0143 99 0.6139 129 0.5431
9 1.0071 100 0.6112 130 0.5411
Ver Tabla 2 para 101 0.6086 131 0.5390
Gravedad API 102 0.6060 132 0.5370
Rango (10 - 70) 103 0.6034 133 0.5350
71 0.6988 104 0.6008 134 0.5330
72 0.6953 105 0.5983 135 0.5310
73 0.6919 106 0.5958 136 0.5289
74 0.6886 107 0.5933 137 0.5270
75 0.6852 108 0.5908 138 0.5250
76 0.6819 109 0.5884 139 0.5231
77 0.6787 110 0.5859 140 0.5212
78 0.6754 111 0.5835 141 0.5193
79 0.6722 112 0.5811 142 0.5174
80 0.6690 113 0.5787 143 0.5155
81 0.6659 114 0.5763 144 0.5136
continúa en la próxima página

29
Grados Gravedad Grados Gravedad Grados Gravedad
API Especifíca API Específica API Específica
82 0.6628 115 0.5740 145 0.5118
83 0.6597 116 0.5717 146 0.5099
84 0.6566 117 0.5694 147 0.5081
85 0.6536 118 0.5671 148 0.5063
86 0.6506 119 0.5649 149 0.5045
87 0.6476 120 0.5626 150 0.5027
88 0.6446
89 0.6417
90 0.6388

30
TABLA B - 2
RELACION ENTRE GRAVEDAD API Y GRAVEDAD ESPECIFICA
Grado Completo más Partes Decimales de un Grado.
API .0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9
10 1.000 .9993 .9986 .9979 .9972 .9965 .9958 .9951 .9944 .9937
11 .9930 .9923 .9916 .9909 .9902 .9895 .9888 .9881 .9874 .9868
12 .9861 .9854 .9847 .9840 .9833 .9826 .9820 .9813 .9806 .9799
13 .9792 .9786 .9779 .9772 .9765 .9759 .9752 .9745 .9738 .9732
14 .9725 .9718 .9712 .9705 .9698 .9692 .9685 .9679 .9672 .9665
15 .9659 .9652 .9646 .9639 .9632 .9626 .9619 .9613 .9606 .9600
16 .9593 .9587 .9580 .9574 .9567 .9561 .9554 .9548 .9541 .9535
17 .9529 .9522 .9516 .9509 .9503 .9497 .9490 .9484 .9478 .9471
18 .9465 .9459 .9452 .9446 .9440 .9433 .9427 .9421 .9415 .9408
19 .9402 .9396 .9390 .9383 .9377 .9371 .9365 .9358 .9352 .9346
20 .9340 .9334 .9328 .9321 .9315 .9309 .9303 .9297 .9291 .9285
21 .9279 .9273 .9267 .9260 .9254 .9248 .9242 .9236 .9230 .9224
22 .9218 .9212 .9206 .9200 .9194 .9188 .9182 .9176 .9170 .9165
23 .9159 .9153 .9147 .9141 .9135 .9129 .9123 .9117 .9111 .9106
24 .9100 .9094 .9088 .9082 .9076 .9071 .9065 .9059 .9053 .9047
25 .9042 .9036 .9030 .9024 .9018 .9013 .9007 .9001 .8996 .8990
26 .8984 .8978 .8973 .8967 .8961 .8956 .8950 .8944 .8939 .8933
27 .8927 .8922 .8916 .8911 .8905 .8899 .8894 .8888 .8883 .8877
28 .8871 .8866 .8860 .8855 .8849 .8844 .8838 .8833 .8827 .8822
29 .8816 .8811 .8805 .8800 .8794 .8789 .8783 .8778 .8772 .8767
30 .8762 .8756 .8751 .8745 .8740 .8735 .8729 .8724 .8718 .8713
31 .8708 .8702 .8697 .8692 .8686 .8681 .8676 .8670 .8665 .8660
32 .8654 .8649 .8644 .8639 .8633 .8628 .8623 .8618 .8612 .8607
33 .8602 .8597 .8591 .8586 .8581 .7246 .7241 .8565 .8560 .8555
34 .8550 .8545 .8540 .8534 .8529 .8524 .8519 .8514 .8509 .8504

31
Grado Completo más Partes Decimales de un Grado.
API .0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9
35 .8498 .8493 .8488 .8483 .8478 .8473 .8468 .8463 .8458 .8453
36 .8448 .8443 .8438 .8433 .8428 .8423 .8418 .8413 .8408 .8403
37 .8398 .8393 .8388 .8383 .8378 .8373 .8368 .8363 .8358 .8353
38 .8348 .8343 .8338 .8333 .8328 .8324 .8319 .8314 .8309 .8304
39 .8299 .8294 .8289 .8285 .8280 .8275 .8270 .8265 .8260 .8256
40 .8251 .8246 .8241 .8236 .8232 .8227 .8222 .8217 .8212 .8208
41 .8203 .8198 .8193 .8189 .8184 .8179 .8174 .8170 .8165 .8160
42 .8156 .8151 .8146 .8142 .8137 .8132 .8128 .8123 .8118 .8114
43 .8109 .8104 .8100 .8095 .8090 .8086 .8081 .8076 .8072 .8067
44 .8063 .8058 .8054 .8049 .8044 .8040 .8035 .8031 .8026 .8022
45 .8017 .8012 .8008 .8003 .7999 .7994 .7990 .7985 .7981 .7976
46 .7972 .7967 .7963 .7958 .7954 .7949 .7945 .7941 .7936 .7932
47 .7927 .7923 .7918 .7914 .7909 .7905 .7901 .7896 .7892 .7887
48 .7883 .7879 .7874 .7870 .7865 .7861 .7724 .7852 .7848 .7844
49 .7839 .7835 .7831 .7826 .7822 .7818 .7813 .7809 .7805 .7800
50 .7796 .7792 .7788 .7783 .7779 .7775 .7770 .7766 .7762 .7758
51 .7753 .7749 .7745 .7741 .7736 .7732 .7728 .7724 .7720 .7715
52 .7711 .7707 .7703 .7699 .7694 .7690 .7686 .7682 .7678 .7674
53 .7669 .7665 .7661 .7657 .7653 .7649 .7645 .7640 .7636 .7632
54 .7628 .7624 .7620 .7616 .7612 .7608 .7603 .7599 .7595 .7591
55 .7587 .7583 .7579 .7575 .7571 .7567 .7563 .7559 .7555 .7551
56 .7547 .7543 .7539 .7535 .7531 .7527 .7523 .7519 .7515 .7511
57 .7507 .7503 .7499 .7495 .7491 .7487 .7483 .7479 .7475 .7471
58 .7467 .7463 .7459 .7455 .7451 .7447 .7443 .7440 .7436 .7432
59 .7428 .7424 .7420 .7416 .7412 .7408 .7405 .7401 .7397 .7393
60 .7389 .7385 .7381 .7377 .7374 .7370 .7366 .7362 .7358 .7354
61 .7351 .7347 .7343 .7339 .7335 .7332 .7328 .7324 .7320 .7316
62 .7313 .7309 .7305 .7301 .7298 .7294 .7290 .7286 .7283 .7279
63 .7275 .7271 .7268 .7264 .7260 .7256 .7253 .7249 .7245 .7242
64 .7238 .7234 .7230 .7227 .7223 .7219 .7216 .7212 .7208 .7205
65 .7201 .7197 .7194 .7190 .7186 .7183 .7179 .7175 .7172 .7168
66 .7165 .7161 .7157 .7154 .7150 .7146 .7143 .7139 .7136 .7132
67 .7128 .7125 .7121 .7118 .7114 .7111 .7107 .7103 .7100 .7096
68 .7093 .7089 .7086 .7082 .7079 .7075 .7071 .7068 .7064 .7061
69 .7057 .7054 .7050 .7047 .7043 .7040. .7036 .7033 .7029 .7026
70 .7022 .7019 .7015 .7012 .7008 .7005 .7001 .6998 .6995 .6991

32
TABLA B - 3
GRAVEDAD API Y SU CORRESPONDIENTE GRAVEDAD ESPECIFICA,
DENSIDAD Y GRADIENTE A 60°F (15°)
Grav.
API GE lbf/ft3 kg/m3 kPa/m
10 1.000 62.4 999 9.79
15 .9659 60.2 965 9.46
20 .9340 58.2 933 9.14
25 .9042 56.4 903 8.84
26 .8984 56.0 897 8.80
27 .8927 55.7 892 8.73
28 .8871 55.3 886 8.69
29 .8816 55.0 881 8.62
30 .8762 54.6 875 8.57
31 .8708 54.3 870 8.53
32 .8654 53.9 864 8.46
33 .8602 53.6 859 8.41
34 .8550 53.3 854 8.37
35 .8498 53.0 849 8.32
36 .8448 52.7 844 8.26
37 .8398 52.4 839 8.21
38 .8348 52.0 833 8.17
39 .8299 51.7 829 8.12
40 .8251 51.4 824 8.08
41 .8203 51.1 819 8.03
42 .8155 50.8 814 7.99
43 .8109 50.6 810 7.94
44 .8063 50.2 805 7.89
45 .8017 50.0 801 7.85
46 .7972 49.7 796 7.80
47 .7927 49.4 792 7.76
48 .7883 49.1 787 7.71
49 .7839 48.9 783 7.67
50 .7796 48.6 778 7.62
51 .7753 48.3 774 7.58

33
Grav.
API GE lbf/ft3 kg/m3 kPa/m
52 .7711 48.1 770 7.56
53 .7669 47.8 766 7.51
54 .7628 47.6 762 7.46
55 .7587 47.3 758 7.42
56 .7547 47.1 754 7.37
57 .7507 46.8 750 7.35
58 .7467 46.6 746 7.31
59 .7428 46.3 742 7.26
60 .7389 46.0 738 7.24
61 .7351 45.8 734 7.19
62 .7313 45.6 730 7.15
63 .7275 45.3 726 7.13
64 .7238 45.1 723 7.08
65 .7201 44.9 719 7.04

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