Designación: D 2270-04

Designación: 226/91 (95)

Método de Ensayo Estándar para Índice de Viscosidad a partir de la viscosidad Cinemática a 40 y 100oC

Este método se emite bajo la designación fija D 2270, el número que inmediatamente sigue a la designación indica el año de adopción original o, en el caso de revisión, el año de la última revisión. El número en paréntesis indica el año de la última reaprobación. El superíndice épsilon indica un cambio editorial desde la última revisión o reaprobación.

Este estándar ha sido aprobado para uso por las agencias del Departamento de Defensa.

1. Alcance1.1 La prueba cubre el procedimiento para calcular el índice de viscosidad de productos de

petróleo, tales como fueloil y materiales relacionados de sus viscosidades cinemáticas a 40 y 100oC.

Nota 1 – los resultados obtenidos del cálculo del índice de viscosidad a partir de las viscosidades cinemáticas a 40 y 100oC son virtualmente los mismos que aquellos obtenidos a partir del anterior sistema de índice de viscosidad usando viscosidades cinemáticas determinadas a 37.78 y 98.89oC.

1.1.1 Procedimiento A – Para productos de petróleo de índice de viscosidad hasta e incluyendo 100.

1.1.2 Procedimiento B – Para productos de petróleo de los cuales el índice de viscosidad es de 100 o superior.

1.2 Este estándar no aplica a productos de petróleo con viscosidades cinemáticas menores a 2.0 mm2/s (cSt) a 100oC. La tabla 1 dada en la práctica aplica a productos de petróleo con viscosidades cinemáticas entre 2 y 70 mm2/s (cSt) a 100oC. Las ecuaciones están proporcionadas para calcular el índice de viscosidad para productos de petróleo teniendo viscosidades cinemáticas por encima de 70 mm2/s (cSt) a 100oC.

Nota 2 – 1 cSt = 1 mm2/s = 10-6m2/s

1.2.1 En casos donde los datos de viscosidad cinemática no están disponibles a 40 y 100oC, una estimación del índice de viscosidad puede hacerse mediante el cálculo de la viscosidad cinemática a temperaturas de 40 y 100oC a partir de data obtenida a otras temperaturas. Dicha data de índice de viscosidad puede ser considerada adecuada solo como información, mas no para propósitos de especificación. Ver Método de Ensayo D 341, Anexo A1.

1.3 Los valores de viscosidad cinemática están determinados con referencia a un valor de 1.0034 mm2/s (cSt) at 20.00oC para agua destilada. La determinación de la viscosidad cinemática de un producto de petróleo debe ser llevado a cabo según los criterios de los Métodos de Ensayo D 445, IP 71, ISO 3104 o ISO 2909.

1.4 Los valores indicados en unidades del SI deben ser considerados como estándar.

2. Documentos de Referencia2.1 Estándares ASTM: 3

D 341 Método de Ensayo para los gráficos de viscosidad-temperatura para productos de petróleo líquidos.

D445 Método de Ensayo para Viscosidad cinemática de líquidos transparentes y opacos (y el cálculo de Viscosidad dinámica).

D 1695 Terminología de Celulosa y Derivados de Celulosa.

2.2 Estándares ISO:ISO 2909 Productos de Petróleo – Cálculos de Índice de Viscosidad a partir de Viscosidad

cinemática4. ISO 3104 Productos de Petróleo – Líquidos Transparentes y Opacos – Determinación de la

viscosidad cinemática y calculo de viscosidad dinámica4.

2.3 Estándares del Instituto de Energía:IP 71 Determinación de Viscosidad Cinemática y cálculo de Viscosidad Dinámica5.

3. Terminología3.1 Definición de términos específicos para este estándar:3.1.1 Índice de viscosidad, n – Un número arbitrario usado para caracterizar la variación de la

viscosidad cinemática de un producto de petróleo con la temperatura. 3.1.1.1 Discusión – Para aceites con similares viscosidades cinemáticas, mientras más alto

sea el índice de viscosidad, menor es el efecto de la temperatura en su viscosidad cinemática. 3.1.1.2 Discusión – El índice de viscosidad es también usado en la terminología D 1695 en

una definición ajena a esta.

4. Significado y Uso4.1 El índice de viscosidad es una medida ampliamente usada y aceptada de la variación de la

viscosidad cinemática debido a cambios en la temperatura del producto de petróleo entre 40 y 100oC.

4.2 Un alto índice de viscosidad indica una menor disminución de la viscosidad cinemática al aumentar la temperatura del lubricante.

4.3 El índice de viscosidad es usado en la práctica como un único numero que indica la dependencia de la viscosidad cinemática con la temperatura.

5. Procedimiento A – Aceites con Índice de viscosidad hasta e incluyendo 1005.1 Determinar la viscosidad cinemática de la muestra a 40 y 100oC en conformidad con el

Método de Ensayo D 445, ISO 3104 o IP 71.

5.2 Cálculo5.2.1 Si la viscosidad cinemática del aceite a 100oC es menor o igual que 70 mm2/s (cSt),

extraer de la Tabla 1 el correspondiente valor par L y H. Valores medidos que no están listados, pero están dentro del rango de la Tabla 1, pueden ser obtenidos por una interpolación lineal. El índice de viscosidad no está definido y puede no estar reportado para aceites de viscosidad cinemáticas de menos de 2.0 mm2/s (cSt) a 100oC.

5.2.2 Si la viscosidad cinemática está por encima de 70 mm2/s (cSt) a 100oC, calcular los valores de L y H como sigue:

L = 0.8353Y2 + 14.67Y – 216 (1)H = 0.1684Y2 + 11.85Y – 97 (2)

Donde:L = Viscosidad cinemática a 40oC de un aceite de índice de viscosidad 0 con la viscosidad

cinemática a 100oC como el aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado, mm2/s (cSt).

Y = Viscosidad cinemática a 100oC del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado, mm2/s (cSt), y

H = viscosidad cinemática a 40oC de un aceite de índice de viscosidad de 100 que tiene la misma viscosidad cinemática a 100oC que la del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado, en mm2/s (cSt).

5.2.3 Calcular el índice de viscosidad, VI, del aceite como sigue:VI = [(L – U)/(l – H)]x100 (3)

Donde:U = Viscosidad cinemática a 40oC del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado, en

mm2/s (cSt).5.2.4 Ejemplo de cálculo – La viscosidad cinemática medida a 40oC del aceite cuyo índice de

viscosidad va a ser calculado = 77.30mm2/s (cSt); viscosidad cinemática a 100oC del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado = 8.86 mm2/s (cSt):

De la tabla 1 (mediante interpolación) L = 119.94De la tabla 1 (mediante interpolación) H = 69.48Sustituyendo en la ecuación 3 y redondeando al número entero más cercano:

VI = [(119.94 – 77.3)/(119.94 – 69.48)] x 100 = 92.43 (4)VI = 92 (5)

5.2.5 ASTM DS 39b, Tablas de Índice de Viscosidad para Temperaturas Celsius3, están basadas en los cálculos anteriores y pueden ser usadas en vez de 5.2 – 5.2.4.

6. Procedimiento B – Aceites de Índice de Viscosidad de 100 y mayores.6.1 Determinar la viscosidad cinemática de la muestra a 40 y 100oC de acuerdo con el Método

de Ensayo D 445, ISO 3104, o IP 71.

6.2 Cálculos:6.2.1 Si la viscosidad cinemática del aceite a 100oC está en el rango de 2 a 70 mm2/s (cSt),

extraer el correspondiente valor para H a partir de la Tabla 1. Valores medidos que no están listados, pero están dentro del rango de la Tabla 1, pueden ser obtenidos mediante interpolación lineal. El índice de viscosidad no está definido y puede no estar reportado para aceites de viscosidad cinemáticas de menos de 2.0 mm2/s (cSt) a 100oC.

6.2.2 Si la viscosidad cinemática está por encima de 70 mm2/s (cSt) a 100oC, calcular el valor de H como sigue:

H = 0.1684Y2 + 11.85Y – 97 (6)Donde:Y = Viscosidad cinemática a 100oC del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado,

mm2/s (cSt), y H = Viscosidad cinemática a 40oC de un aceite de índice de viscosidad de 100 que tiene la

misma viscosidad cinemática a 100oC que la del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado, en mm2/s (cSt).

6.2.3 Calcular el índice de viscosidad, VI, del aceite como sigue:VI = [((antilogN) – 1)/0.00715] + 100 (7)

Donde:N = (logH – logU)/logY (8)

OYN = H/U (9)

Donde: U = Viscosidad cinemática a 40oC del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado, en

mm2/s (cSt).6.2.4 Ejemplo de cálculo6.2.4.1 Viscosidad cinemática medida a 40oC del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser

calculado = 22.83 mm2/s (cSt); viscosidad cinemática a 100oC del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado = 5.05 mm2/s (cSt) :

De la Tabla 1 (mediante interpolación) H = 28.97Sustituyendo en la ecuación 8 (mediante logaritmos):

N = [(log28.97 – log 22.83)/log5.05 = 0.14708 (10)Sustituyendo en la ecuación 7 y redondeando al entero más próximo:

VI = [((antilog 0.14708) – 1)/0.00715] + 100 (11)VI = [(1.40307 – 1)/0.00715] + 100

VI = 156

6.2.4.2 Viscosidad cinemática medida a 40oC del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado = 53.47mm2/s (cSt); viscosidad cinemática a 100oC del aceite cuyo índice de viscosidad va a ser calculado = 7.80 mm2/s (cSt) :

De la Tabla 1 H = 57.31Sustituyendo en la ecuación 8 (mediante logaritmos):

N = [(log57.31 – log 53.47)/log7.80 = 0.03376 (12)Sustituyendo en la ecuación 7 y redondeando al entero más próximo:

VI = [((antilog 0.03376) – 1)/0.00715] + 100 (11)VI = [(1.08084 – 1)/0.00715] + 100

VI = 1116.2.5 ASTM DS 93b3 – Tablas de Índice de Viscosidad para Temperatura en grados Celcius

están basadas en los cálculos anteriores y pueden ser usadas en vez de 6.2 – 6.2.4.

7. Reporte 7.1 Reportar los índices de viscosidad al entero más próximo. Cuando el numero esta

exactamente entre dos números enteros, redondear al número par más próximo. Por ejemplo, 115.5 debe ser reportado como 116.

7.2 El reporte del ensayo debe contener por lo menos la siguiente información:7.2.1 Una referencia a este estándar. 7.2.2 El tipo e información completa del producto a ensayar. 7.2.3 El resultado del ensayo7.2.4 Si el procedimiento A o el procedimiento B ha sido utilizado7.2.5 Cualquier desviación, por acuerdo o no, del producto especificado7.2.6 La fecha del ensayo.

8. Precisión y Desviación8.1 El cálculo del índice de viscosidad a partir de la viscosidad cinemática a 40 y 100 oC es

exacta, y no se pueden asignar límites de precisión a estos cálculos.

8.2 La precisión de un valor de índice de viscosidad depende de la precisión de los dos valores independientes de la viscosidad cinemática de los que deriva. Los resultados de los cálculos de los dos índices de viscosidad deberán de ser considerados sospechosos si los valores de las viscosidades cinemáticas difieren en mas que las cantidades citadas para la repetitividad o reproducibilidad, tal como figura en el Método de Ensayo D 445 o ISO 3104. El nivel de precisión dado en las Tablas 2 y 3 para un nivel de probabilidad de 95% está basado enteramente en los niveles de precisión dados en el Método de Ensayo D445 e ISO 3104 para aceites base y formulados. Ellos dan una indicación de la precisión del índice de viscosidad atribuido a la precisión de la viscosidad cinemática dada en el Método de Ensayo D 445 e ISO 3104.

9. Palabras Claves9.1 Viscosidad Cinemática, Índice de viscosidad.

APENDICES

(Información no obligatoria)

X1. CALCULOS DE INDICE DE VISCOSIDAD A PARTIR DE VISCOSIDAD CINEMATICA A TEMPERATURAS NO ESTANDAR.

X1.1 En ciertos casos, es de interés obtener el VI de un aceite cuando las condiciones impiden la utilización de las temperaturas estándares de 40 y 100oC. Un estimado puede realizarse mediante el cálculo de la viscosidad cinemática a 40 y 100oC a partir de data obtenida a otras temperaturas. Se debe hacer referencia al Método de Ensayo D 341 para las ecuaciones adecuadas. Los datos usados para la viscosidad cinemática debe ser preferentemente tomada a temperaturas cercanas a los valores estándar y tan separados entre sí como sea posible.

X1.2 Valores de Índice de Viscosidad de un aceite calculado a partir de datos no estándares, como se discutió anteriormente, deben ser considerados como confiables solo para información mas no a efectos de especificación.

X2. OTRO METODO COMPUTACIONAL

X2.1 El método computacional exacto para el cálculo del índice de viscosidad está definido en la sección 5 y 6 de esta práctica. Sin embargo, cálculo mediante ordenador o calculadora programable puede ser deseado. Este apéndice describe un método ampliamente usado.

X2.2 El cálculo del índice de viscosidad requiere: X2.2.1 Entrada de dato de viscosidad cinemática a 40 y 100oCX2.2.2 Cálculo de L y H correspondiente a la viscosidad cinemática a 100oC.X2.2.3 Cálculo del índice de viscosidad usando las ecuaciones dadas en las secciones 5 y 6 de la

presente práctica.

X2.3 Valores de L y H pueden ser determinados usando software computacional y los coeficientes y ecuaciones dadas en la Tabla X2.1. En este conjunto de 16 ecuaciones, los errores individuales de L y H así calculados se cree no exceden en 0.1%. Para un valor dado de Y, seleccionar el par de ecuaciones cuyos rangos incluyen el valor de Y y calcular directamente los valores de L y H.

X2.4 Con los valores dados de Y y U, y los valores calculados de L y H correspondientes a Y de la Tabla X2.1, el índice de viscosidad es calculado directamente usando:

X2.4.1 (Ec 3) Cuando U> H oX2.4.2 (Ec 7) y (Ec. 8) cuando U< H, como descrito en la sección 6 de esta práctica.

X2.5 Un ejemplo de este método es el siguiente:Dada la viscosidad cinemática a 40oC = 73.50 mm2/s (cSt), y viscosidad cinemática a 100oC =

8.860 mm2/s (cSt).X2.5.1 Como descrito en X2.3, las ecuaciones almacenadas en memoria, que incluyen Y =

8.860 mm2/s (cSt):L = 0.14858Y2 + 16.1558Y – 56.040 (X2.1)H = 0.05794Y2 + 10.5156Y - 28.240 (X2.2)

X2.5.1.1 Para el valor dado de Y = 8.860 mm2/s (cSt):L = 119.9588 (X2.3)H = 69.4765 (X2.4)

X2.5.2 Como U> H:Índice de Viscosidad = [(L – U)/(L-H)] x 100 (X2.5)

X2.5.2.1 Para los datos en X2.5.1:VI = [(119.9588 – 73.50)/(119.9588 – 69.4765)]x100 (X2.6)VI = 92.030 = 92