El objetivo general de este trabajo es determinar y, de alguna manera, cuantificar la influencia que los componentes del producto asfáltico líquido, en particular los asfaltenos y resinas, tienen sobre una de las propiedades más importantes del mismo: la viscosidad. Es de mucha utilidad un amplio conocimiento de la constitución y composición química de los asfaltos líquidos, puesto que el control de sus propiedades reológicas permite obtener un mejor funcionamiento en las citadas impermeabilizaciones. En la Figura 2 se representan los valores respectivos de la viscosidad frente a concentración de tres series de disoluciones de asfaltenos, resinas y, por último, del conjunto de hidrocarburos saturados y aromáticos volátiles. Las medidas se hicieron en presencia de dimetilbenceno como disolvente, cuya viscosidad a la temperatura de operación (28 OC) es de 0,64 cp. Se observa claramente que los asfaltenos tienen mucho mayor responsabilidad en los altos valores de la viscosidad de las mezclas con xileno analizadas que la de cualquiera de las otras fracciones. Desafortunadamente, debido a problemas de solubilidad, no fue posible trabajar a concentraciones de asfaltenos superiores al 16% en peso. No obstante, existía una variación exponencial de la viscosidad con la concentración de asfaltenos. También se aprecia en esta misma figura que dicha propiedad varía en menor medida con la concentración de resinas, aunque esa influencia es bastante menos pronunciada. Para finalizar, el lugar geométrico de los puntos experimentales que relacionan la concentración de los aceites malténicos con la viscosidad puede aproximarse mediante una recta de muy baja pendiente y alto grado de correlación. Hidrocarbonos aromáticos/Aromatic hydrocarbons Hidrocarbonos parafínicos y/o nafténicos/ Paraffinic and/or naphthenic hydrocarbons

Figura 2.- Viscosidades a 28 oC de diferentes disoluciones de asfaltenos, resinas y aceites en xileno.MANUAL DE ENSAYOS PARA LABORATORIO. MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE (MAC) PARTE 1. PARA EL CALCULO DE VOLUMETRIA Y ENSAYOS DE DESEMPENO. Figura 1.- Representación de la asociación molecular entre resinas y asfaltenos, tomado de otros autores (9). \. Por último, la densidad o gravedad API del crudo Machete se determinó, según norma ASTM D-2041 (15), utilizando un dispositivo Rice que incluía un conjunto de elementos necesarios: vibrador, picnómetro de vacío, bomba de vacío, juego de filtración, balanza electrónica y un manómetro de presión residual compuesto de un tubo en "U" cerrado en un extremo y montado sobre una cúpula de vidrio conectada al recipiente de vacío.

En cuanto a las caracterizaciones reológicas de las soluciones de crudo Machete y sus fracciones en xileno, a una temperatura de 28 oC, se ha hecho uso de un viscosímetro rotacional Contraves modelo Lowshear 30 dotado con pantalla pigital y un detector fotoeléctrico acoplado a un imán multipolar a modo de amplificador de compensación. Este equipo permite medir, con gran exactitud, A Haake mode/ RV3 rotationa/ viscometer with an MDK measuring head and SVI and SVII sensors was used to determine the dynamic viscosity ofboth the Machete crude and the synthetic crude oi/s prepared for the study. In this experimen~ the shear rate was pre-se/ected on the above device. Its measurements are based on the fact that abso/ute viscosity is equa/ to a parameter -whose va/ues are tabu/ated and depend on lhe equipment used- mu/tip/ied by the quotient resu/ting from dividing the sca/e va/ue proportiona/ to the rotor torque by the number of revo/utions. Before determining the viscosity va/ue~ the samp/es ofsynthetic crude were subjected to u/trasound treatment at 55 oC for one hour to guarantee their homogenei~ as far as possib/e. The graph in Figure 3 plots the log of viscosity values against the log ofthe weightedpercentage ofasphaltenes in two series ofsynthetic crude oils at 55 oC These samples were preparedfrom the fractions separated from Machete crude in such a way that the resin-malthene and asphaltene-resin ratios were constant The information obtained shows that the viscosity of these resin- and asphaltene-containing solutions is significantlygreater than would be expected on the grounds of the patterns observed previously for the two substances alone. Similar/~ the effect of the proportion of asphaltenes on the viscosity ofthese mixes is greater than their effect in the absence of the resins.Dos propiedades muy importantes del crudo estudiado son su viscosidad cinemática (96620 s Saybolt Furol a 55 OC) Y su elevada densidad (gravedad API igual a 9,6°), consecuencia directa de su alto tanto por ciento de resinas y asfaltenos. Disminuye con la temperatura a la que se encontraba el petróleo en su ambiente de generación, lo que implica que los yacimientos profundos, enterrados a mayores profundidades, contendrán crudos menos densos. Igualmente, la composición química del crudo Machete (porcentaje en peso) resultó ser: maltenos (77,9 %), resinas (56,9 %) Y asfaltenos (22,1 %). The consistency of an asphalt material is its degree of f/uidity at a given temperature. Viscosity is the resistance of the material to f/ow. The ideal material is one whose consistency is constant over a wide temperature range/ ,: e"/ one with low thermal susceptibility. Químicamente, estos productos asfálticos naturales son una mezcla compleja de hidrocarburos (4), por lo que del 90 al 95% del peso de los mismos está compuesto por carbono e hidrógeno. Los componentes de dicha mezcla se agrupan en cuatro fracciones: carboides y carbenos, por un lado, en cantidades de hasta el 2%, y las fracciones principales, asfaltenos y maltenos, por otro. Los denominados maltenos tienen pesos moleculares de 700 a 4.000; a su vez, los aceites malténicos puede subdividirse en tres partes: parafinas y naftenos con pesos de 600 a 1.000, resinas de 1.000 a 2.000 (formaldehído, fenoL ..) e hidrocarburos aromáticos de 2000 a 4000. Los asfaltenos o fracción pesada y de alta polaridad, cuyo peso molecular oscila de 2.000 a 7.000, es una mezcla que contiene compuestos aromáticos de peso molecular entre 2.000-5.000, hidrocarburos saturados, compuestos organometálicos con níquel, vanadio o hierro y heterociclos con átomos de azufre, oxígeno y nitrógeno (por ejemplo, piridina). Además de éstos, contienen hidrocarburos aromáticos volátiles (benceno, tolueno u otros), ácidos carboxílicos y fenólicos e hidrocarburos aromáticos condensados como el naftaleno, antraceno, benzantraceno, naftaceno, pentafeno, etc. The viscous behaviour of liquid asphalt products can be best understood when theyare viewed as col/oidalsystems in which a group of heavier and more polar molecules (asphaltenes) are surrounded by lighter weight molecules (resins) to form highly compacted clusters of inverse micel/es/ whi/e the scant space in between is occupied by naphthen/~ paraffinic and aromatic oils (20). This last group constitutes the low polarity dispersion medium or continuous phase. hydrogen bonds that give rise to fairly large intermolecular associations raises viscosity values substantial/y (19).

The Machete crude so/utions and their fractions in xy/ene were rhe%gica//y characterized at 28 oC with a Contraves mode/ Lowshear 30 rotationa/ viscometer equipped with a digital screen and a compensation amp/ifier consisting in a photoe/ectric detector connected to a mu/ti-po/ar magneto This device is ab/e to accurate/y measure dynamic viscosity over a range of from one La Figura 3 incluye sendas gráficas del logaritmo de la viscosidad frente al porcentaje ponderal de asfaltenos de dos series de crudos sintéticos a 55 oC. Estas muestras se preparan partiendo de las fracciones separadas del crudo Machete, de tal manera que fueran constantes, respectivamente, las relaciones de resinas a maltenos y de asfaltenos a resinas. La información obtenida muestra que la viscosidad de estas disoluciones con presencia de resinas y asfaltenos es significativamente mayor que lo esperado de acuerdo con las tendencias previamente evidenciadas de ambos por sí solos. Asimismo, la influencia de la proporción de asfaltenos en la viscosidad de estas últimas mezclas estudiadas es mayor que la causada por los mismos en ausencia de resinas. Las investigaciones realizadas señalan que existen diversos factores responsables de la viscosidad de dichos fluidos. Considerando la literatura en el caso de mezclas bituminosas complejas, la viscosidad sigue algunas tendencias generales: disminuye con el aumento de temperatura (17), aumenta con el incremento de la presión o la densidad (18) y, sobre todo, depende de la estructura molecular de los componentes. De acuerdo con lo anterior, se ha encontrado que, para los hidrocarburos, a mayor peso molecular y/o carácter cíclico, mayor valor de la viscosidad. Ello se explica porque el flujo se facilita con la mayor flexibilidad o posibilidad de deformación de las moléculas que presentan mayor número de grados de libertad (1'9). A tal respecto, la presencia de determinados grupos funcionales capaces de formar enlaces tipo Figura 3.- Viscosidades a 55 oC de distintas mezclas sintéticas a relaciones constantes de resinas a asfaltenos y de aceites a resinas. Para el desarrollo experimental de este trabajo, se emplearon los equipos que se describen a continuación: un reactor batch discontinuo marca Parr con una capacidad de 2.000 mi, un sistema de agitación, control de temperatura, evacuación de gases y del producto líquido, control de presión, enfriamiento con aire y un sistema de drenado para la obtención de los asfaltenos. Adicionalmente, se utilizó un papel filtro tipo Whatman 93,\. AH núm. 1827-110 y 1,5 micras de tamaño de poro. ":~Effect of asphaltene and resin oi/s on the viscosity of bituminous petro/eum materia/s to be used as aspha/t primers ITRD Terms: 4997: Asfalto revestido o recubierto en caliente; 6464: Calculo; 6237: En laboratorio; 9020: Evaluacion; 8072: Mexico; 9047: Mezcla; 7142: Volumetria Para determinar la viscosidad dinámica del crudo Machete, así como de los crudos sintéticos preparados, se ha utilizado un viscosímetro rotacional Haake modelo RV3 con cabezal de medición MDK y sistemas sensores SVI y SVIL Dicho aparato operó mediante preselección de la tasa de corte y las mediciones en el mismo se basan en el hecho de que la viscosidad absoluta es igual a un parámetro, previamente tabulado, dependiente del equipo empleado multiplicado por el cociente entre el valor de la escala proporcional al torque del rotor y el número de revoluciones del mismo. Antes de cada determinación de viscosidad, las muestras de crudos sintéticos a 55 oC fueron sometidas a ultrasonido durante una hora con calentamiento a fin de garantizar, en todo lo posible, la homogeneidad de dichas muestras. The increase in the propor tion of asphaltenes and resins prompt s an abrupt rise in viscosi~ attribut able to the greater numbe r and size of such micelles an~ therefore/ of intermi cellar interactions. Specificall~ hydrod ynamic interac tions betwee n these inverse mice//e s cause increa ses in viscos ity due to interference in the stream of the f/ow between two nearby and identica/ micelles (24)/ although accoun t must a/so be taken of the interac tions betwee n micelles of differen t sizes (25). La microestructura de los crudos sintéticos estudiados queda definida entonces por la cantidad de micelas, su distribución de tamaños y por las interacciones fisicoquímicas entre ellas. La fracción de los asfaltenos se presenta a modo de láminas paralelas unidas por fuerzas fisicoquímicas y compuestas por núcleos aromáticos condensados sustituidos por grupos alifáticos, nafténicos y heterocíclicos (21). Las resinas poseen estructuras parecidas a las de los asfaltenos pero tienen menor tamaño y una proporción mayor de cadenas parafínicas como sustituyentes de los anillos aromáticos. A causa de ello, las resinas son una fase de polaridad intermedia que sirven como interfase entre los asfaltenos polares, a los que recubren, dando lugar a las mencionadas micelas, y el resto de la matriz del medio oleoso que, generalmente, posee una alta relación entre parafinas y aromáticos no polares (22). Los asfaltenos precipitarían de no ser por la presencia de esta capa de resinas que los rodean (23).