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NOTA TÉCNICA Nº 75 
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VISCOSIDAD Y ESTRUCTURA EN CRUDOS 
PESADOS DE LA C.G.S.J. 
Introducción 
Aunque la viscosidad es una propiedad con muchas aplicaciones no es utilizada 
para caracterizar petróleos livianos y medios. La cromatografía en fase gaseosa es por 
lejos la técnica analítica más expeditiva para conocer la composición de los petróleos 
livianos y medios. 
En el estudio composicional de crudos pesados (y extrapesados) la 
cromatografía en fase gaseosa no resulta una técnica expeditiva debido a que la fracción 
“no cromatografiable” suele llegar al 50% del petróleo. 
Densidad y viscosidad se convierten en propiedades importantes para 
caracterizar a los crudos pesados (y extrapesados) además de ser necesarias para los 
cálculos usuales de producción y transporte. 
Uno de los objetivos de la quimicofisica (una división de la química) es la 
aplicación de la medición de propiedades físicas (densidad y viscosidad p.ej.) a la 
elucidación de la estructura química de las sustancias. 
El conocimiento de la estructura química de los crudos pesados no tiene solo 
interés académico, la creciente incorporación de estos crudos al mercado mundial 
interesa a productores y refinadores por las implicancias de su manejo en la actividad 
diaria. 
En esta contribución vinculamos una propiedad física: la viscosidad con la 
estructura química y para ello utilizamos información provista por el análisis de 
petróleos pesados de la C.G.S.J. efectuados por los autores del presente trabajo. 
 
Los Crudos Pesados (P) de la C.G.S.J. 
Aun cuando no existe una única definición, hay un acuerdo general en definir a los P 
por su densidad como primer criterio y a la viscosidad como segundo criterio. Veamos en la 
tabla 1 una clasificación aceptada. 
 
 
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Tabla 1 
Clasificación de Crudos – 11th. WPC 
Tipo de Crudo ºAPI 
Densidad @ 15,0 
ºC 
 (gr/cm
3
) 
Liviano mayor de 31,1 menor de 0,870 
Medio 22,3 - 31,1 0,870 - 0,920 
Pesado 10,0 - 22,3 0,920 - 1,000 
Extrapesado menor a 10,0 mayor a 1,000 
 
El segundo criterio establece que un crudo pesado es aquel que tiene entre 100 y 
1000 cP a temperatura de reservorio. En U.S.A. se considera crudo pesado a aquel que 
tiene un API menor a 25 y es fluido en reservorio. 
El petróleo es un delicado balance entre fracciones pesadas y livianas. Siendo la 
densidad una propiedad aditiva, es fácil entender que su valor sea una expresión del 
contenido mezcla entre componentes pesados y livianos del crudo. 
En la tabla 2 vemos la densidad de seis crudos pesados y sus correspondientes 
viscosidades. 
Tabla 2 
 Densidad y Viscosidad de Crudos Pesados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tipo de Crudo Densidad @ 15,0 ºC Viscosidad (cPoise) 
 (gr/cm3) a 25 ºC a 80 ºC 
C.G.S.J. - A 0,9285 > 100.000 21.500 
C.G.S.J. - B 0,9375 76.000 660 
C.G.S.J. - C 0,9440 42.600 835 
C.G.S.J. - D 0,9445 > 100.000 1.650 
C.G.S.J. - E 0,9640 23.900 1.015 
C.G.S.J. - F 0,9675 59.000 890 
 
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Se puede observar que el aumento en la densidad (crece de A a F) no va 
acompañado por el aumento en la viscosidad respectiva. 
Es posible inferir para los crudos citados que una mayor densidad no 
necesariamente esta acompañada por una mayor viscosidad .Deben entonces, existir 
otras cuestiones (de tipo estructural) que deben ser tenidas en cuenta. Hacia allá vamos. 
Viscosidad de Crudos Parafinosos y Asfalticos. 
En la tabla 3 se puede apreciar el cambio de viscosidades con la temperatura de 
dos crudos de diferente característica química. 
 
Tabla 3 
Viscosidad en Crudos Diferentes de la C.G.S.J. 
 
 
 
 
 
 
 
El cambio brusco de la viscosidad entre 25 y 30 ºC del crudo parafinoso se debe 
a la disolución de los cristales de parafina. Véase que a partir de 30ºC la viscosidad 
varía muy poco con la temperatura, un cambio en 50 ºC solo la reduce a la mitad. 
El crudo asfaltico (los crudos pesados lo son en naturaleza) muestra un cambio 
permanente en la viscosidad con reducción en 50% cada 10 ºC. 
Es posible inferir que en un crudo parafinoso cuyo contenido de asfaltenos es 
bajo (<1%) es la fracción parafina (C15
+
) el componente que define el comportamiento 
viscoso; en un crudo asfaltico –sin perjuicio de la contribución de la fracción parafinosa, 
deben ser los asfaltenos aquellos componentes que definan el desarrollo de la 
viscosidad. Hacia allá vamos. 
 
 
 
Temperatura Viscosidad (cPoise) 
(ºC) Crudo Parafinoso Crudo Asfáltico 
25 100 8.800 
30 28 5.500 
40 25 2.500 
60 19 720 
80 15 350 
 
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Viscosidad y Composición-El rol de los asfaltenos 
Estructuralmente, la viscosidad de un líquido no ionizable depende de las 
atracciones intermoleculares y esta influenciada por la polaridad en 1º termino y por el 
PM en 2º termino. El hexano es una sustancia no polar de PM 86 que tiene una 
viscosidad de 0,32 cP a 20ºC pero la glicerina, altamente polar de PM 92 tiene una 
viscosidad a 20 ºC de 1069 cPoise. 
 CH3-CH2CH2CH2CH2-CH3 CH2OH-CHOH-CH2OH 
 n-hexano glicerina 
En los petróleos crudos la polaridad se debe a la presencia (y abundancia) de los 
asfaltenos y en segundo lugar de las resinas. Vemos en la tabla 4 como varían asfaltenos 
y resinas en los diferentes hidrocarburos. 
 
Tabla 4 
Propiedades y Composición de diferentes hidrocarburos 
 
Hidrocarburo Densidad @ 15,0 ºC Viscosidad Resinas Asfaltenos 
Saturados 
+ 
aromaticos 
 (gr/cm3) cPoise % % % 
Condensado 0,660 -0,609 0,6 @ 20 ºC 0 0 100 
Kerosen 0,790 -0,810 1,7 @ 20 ºC 0 0 100 
Gas Oil 0,8312 3,4 @ 40 ºC 0,4 0,0 99,6 
Pet. Liviano 0,798 8,5 @ 40 ºC 10,0 0,5 89,5 
Pet. Pesado 0,9312 1.500 @ 80 ºC 30,8 5,8 63,4 
 
Los asfaltenos son químicamente estructuras poliaromáticas constituidas por 
anillos aromáticos y naftenicos (cicloparafinicos) vinculados entre si mediante uniones 
electrónicas. En su estructura concentran heterocompuestos (sustituciones de C por S, 
N, O y metales). La Figura 1 es una representación del asfalteno de un crudo típico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Fig. 1 
Por cuestiones electrónicas de la estructura del benceno, los asfaltenos tienden a 
asociarse aún en soluciones diluidas. Asfaltenos y resinas están asociados en los 
petróleos por medio de uniones hidrogeno intermoleculares (Moschopedis y otros, 
1976). Si la concentración de los asfaltenos es superior al 4% estos forman un sistema 
coloidal que determina la viscosidad del producto. 
El origen de las altas viscosidades en los petróleos proviene del “enredado” de 
asfaltenos solvatados y estabilizados por las moléculas de resinas. Por efectos estéricos 
las resinas rodean a los asfaltenos y previenen su superposición (overlapping).Este 
fenómeno baja el efecto de los asfaltenos sobre la viscosidad. 
Es posible inferir que es el resultado de la interacción asfalteno-resina además 
de sus contribuciones %, el responsable del desarrollo de la viscosidad “asfáltica” del 
crudo. La tabla 5 muestra el análisis de las fracciones SARA y las propiedades de 
crudos pesados de la C.G.S.J. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabla 5 
Análisis de crudos pesados C.G.S.J. 
 
Tipo de Crudo Viscosidad @ 80 ºC Análisis SARA (%p) 
 (cPoise) Saturados Aromáticos Resinas Asfaltenos 
C.G.S.J. - A 21500 53,5 23,2 11,5 12,8 
C.G.S.J. - B 33.500 45,2 20,7 15,4 18,7 
C.G.S.J. - C 1.650 29,1 21,9 23,9 25,1 
C.G.S.J. - D 890 33,6 11,2 26,4 28,8C.G.S.J. - E 660 42,5 33,9 14,2 6,7 
C.G.S.J. - F 835 47,8 36,4 7,3 8,5 
C.G.S.J. - G 1.015 29,2 12,2 28,7 29,7 
 
Como ya mencionamos, aunque la abundancia de asfaltenos esta ligada al 
desarrollo de la viscosidad “asfáltica”, la estructura y la interrelación asfalteno resina 
son también determinantes del comportamiento viscoso. 
 
Viscosidad y Macromoléculas 
 
Como fracción macromolecular de un crudo se define al residuo de la destilación 
atmosférica a 350ºC lo que corresponde aproximadamente a C20+ y PM de 300 o más. 
Los crudos pesados tienen una fracción abundante de macromoléculas y esta se 
compone de: 
• asfaltenos 
• resinas 
• hc. saturados (n, iso y ciclo parafinas) superiores a C20
+ 
• hc. aromáticos superiores a C20
+ 
 
 
 
 
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Veamos en la tabla 6 la contribución de las macromoléculas a cuatro crudos pesados de 
la C.G.S.J.: 
Tabla 6 
Análisis de crudos pesados C.G.S.J. 
 
Tipo de Crudo Densidad @ 15,0 ºC (*) C20
+ 
 (gr/cm3) (% Peso) 
C.G.S.J. - D 0,9445 40,8 
C.G.S.J. - F 0,9675 47,8 
C.G.S.J. - C 0,9490 43,8 
C.G.S.J. - E 0,9640 45,3 
 (*) análisis por GC-FID 
Los asfaltenos interactúan con las parafinas dentro del petróleo inhibiendo 
ciertos cristales (n-parafinas) y en consecuencia el desarrollo de la viscosidad en cierto 
rango de temperatura. 
Debido a que en las macromoléculas coexisten parafinas y aromáticos superiores 
a C20
+ junto con asfaltenos y resinas solo un detallado conocimiento de la composición 
del petróleo permite relacionar composición-estructura y viscosidad. 
El objetivo final de la petroleomica es llegar a una descripción química completa 
del petróleo para predecir sus propiedades. 
“Si desea entender la función estudie la estructura” –F. Crick, 1988 
CONCLUSIONES 
1) El conocimiento de los crudos pesados, su estructura, composición y 
propiedades es un desafío para la ciencia y la industria toda. 
 
2) Conociendo las propiedades de los petróleos pesados y su composición, puede 
entenderse mejor el tratamiento de sus emulsiones, el efecto de los aditivos 
mejoradores de propiedades de flujo, efecto de diluyentes, irregularidades en la 
viscosidad y otras aplicaciones practicas. 
 
 
 
 
 
 
 
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 REFERENCIAS CONSULTADAS 
 
1. Nota Técnica GPA 39 – Los Asfaltenos ¿qué son y cuales son sus propiedades más 
importantes? 
 
2. Nota Técnica GPA 47 – El efecto mutuo de las parafinas y asfaltenos de un mismo 
crudo. 
 
3. Petroleum Asphaltenes P1 – Asphaltenes, Resins and The Structure of Petroleum. JG 
Speighl - Oil and Gas Science and Tecnology – Rev IFP, vol 59 (2004) Nº 5 
pp 467 -477. 
 
4. Asphaltic Bitumen as Colloid System. Pfeiffer J, Saal R – Jour. Phys. Chem. 44, 139 
(1940). 
 
5. Nature of Asphaltic Substances. Katz D, Beu K. – Ind Eng Chem february 1945 p 195. 
 
6. The Effect of Asphaltenes on Asphalt Viscosity. Altgelt K, Harle O. Ind Eng. Chem. 
Prod. Res. Dev Vol Nº 4, 1975 pp 240-246. 
 
7. Heavy Oil Rheology as a Function of Asphaltene and Resin Content and Temperature – 
Argiller J, Coustet C. Henaut I SPE 79496 (2002). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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