ASTM D1298 - Método para Determinar La Gravedad API (Método de Hidrómetro)

 

ASTM D1298 MÉTODO PARA PARA LA D DETERMI ETERMINA NACIÓN CIÓN DE GRA GRDE AVEDAD VED AD AP APII (MÉTODO HIDRÓMETRO) Jorge E. Hernández Garcés  Supervisor de Laboratorio 

 

CONTENIDO INTRODUCCIÓN ALCANCE MATERIALES & EQUIPOS PROCEDIMIENTO CÁLCULOS & EJERCICIOS REPETIBILIDAD & REPRODUCIBILIDAD REPRODUCIBILIDAD



 

INTRODUCCIÓN La determinación precisa de la densidad, gravedad específica o grados API del petróleo y sus productos es necesaria para la conversión de volúmenes medidos a volúmenes o masas, o ambos, a las temperaturas estándar de referencia (15 C o 60 F) dura durant nte e la tr tran ansf sfer eren enci cia a de cu cust stod odia ia..   °

°

Par ara a lo loss fl flui uido doss tr tran ansp spar aren ente tess y op opac acos os,, las las lect lectur uras as debe deben n co corr rreg egir irse se por por el efec ecto to de exp xpan ansi sión ón térm térmic ica a de dell vidr vidrio io y los los efec ecto toss de te temp mper erat atur ura a de cali ca libr brac ació ión n al alte tern rnat ativ iva a an ante tess de co corr rreg egir ir la te temp mper erat atur ura a de re refe fere renc ncia ia..

 

INTRODUCCIÓN La densidad, gravedad específica o grados API es un factor que rige la calidad y el prec eciio del pe petr tró óle leo o crud crudo. o. Sin emb mba arg rgo o, esta prop opiied edad ad de dell pe petr tról óle eo es una indic dicac aciión inci incier erta ta de su ca cali lida dad d a me meno noss qu que e es esté té co corr rrel elac acio iona nad da co con n ot otrras pr prop opie ieda dad des es..

La dens densid idad ad es un in indi dica cado dorr de ca cali lida dad d im impo port rtan ante te pa parra los los co comb mbus usti tibl bles es automo auto motri trice ces, s, de av avia iaci ción ón y ma mari rino nos, s, do dond nde e afec afecta ta el al alma mace cena nami mien ento to,, la ma mani nipu pula laci ción ón y la co comb mbus usti tión ón..

 

INTRODUCCIÓN Una porción de la muestra se transfiere a una probeta y será analizada aproximadamente aproximadamente a la misma temperatura de la muestra.

Si es necesario, la probeta y su contenido se colocan en un baño de temperatur temperatura a constante para evitar una variación excesiva de temperatura durante la prueba.

Es necesario el uso de un hidrómetro y un termómetro apropiados, que serán sumergidos cuidadosamente en la probeta donde está la muestra.

Se convierte a la temperatura de referencia por medio de los factores de corrección de volumen o tablas según corresponda.

Al alcanzar el equilibrio de temperatura, se lee la escala del temperatura, hidrómetro y se toma la temperatura temperatur a de la muestra analizada.

La lectura del hidrómetro observado se corrige por efecto del menisco, efecto de expansión térmica del vidrio, efectos de temperatura de calibración.

 

ALCANCE Este método cubre la determinación utilizando un hidrómetro de vidrio junto con una serie de cálculos de la densidad, gravedad específica o gravedad API para el petróleo crudo, productos derivados del petróleo o mezclas de productos petroleros y no petrolíferos que normalmente se manipulan como líquidos, y teniendo una presión de vapor Reid de 101.325 kPa (14.696 psi) o menos. Los valores se determinan a las °

°

temperaturas existentes y se corrigen a 15 C o 60 F mediante una serie de cálculos y tablas estándares internacionales.

 

REACTIVOS, MATERIALES & EQUIPOS Di Diso sollvente

pa parra limp limpiieza:   para para limpia limpiarr el ma mater terial ial,, se re reco comie miend nda a dis disolv olven entes tes orgánicos org ánicos como: xileno, nafta, clorof cloroformo, ormo, diclorometan diclorometano, o, acetona, entre otros.

Hidrómetros: de

vidrio, graduados en unidades de densidad, gravedad específica o grados API según sea necesario. Conforme a la especificación ASTM E100.

Termómetros:   con con

ran ango go,, inte interv rval alos os de grad gradua uaci ción ón y er erro rorr de es esca cala la má máxi xima ma permitida conforme a la especificación ASTM E1.

REACTIVOS, MATERIALES & EQUIPOS

 

Probeta:  de

vidrio transparente o plástico, el diámetro interior debe ser al menos 25 mm mayor que el diámetro exterior del hidrómetro y la altura debe ser tal que el hidrómetro flote con un espacio mínimo de 25 mm entre el fondo del hidrómetro y la parte inferior de la probeta.

Ba Baño ño

a te temp mper erat atur ura a cons consta tant nte: e: si es necesario, de dimensiones tales que se pueda acomodar la probeta completamente sumergida por debajo de la superficie líquida

de la muestra, undentro sistema control temperatura capaz de mantener temperatura delcon baño dede 0.25 C dede la prueba temperatura durante toda la la prueba.   °



Var aril illa la de agit itac ació ión: n: opcional, de vidrio o plástico, de aproximadamente 400 mm deag longitud.

 

PROCEDIMIENTO  La

temperatura de la muestra debe ser tal que la muestra sea suficien sufi cienteme temente nte fluida fluida..

 Los

valores de densidad, gravedad específi fic ca o grados API determinados por el hidrómetro son más precisos a la temperatura de referencia o cerca de ella ella..



La le lec ctu turra del del hid idró róm metro se de debe ben n reali liza zarr a una tem tempe perratur tura adecu decua ada con respecto a las características fisicoquímicas de la muestra. Esta temper tem perat atur ura a es pr pref efer eribl iblem emen ente te cer cerca cana na a la temper temperat atur ura a de refer eferen encia cia.. 

Par ara a pe petr tról óleo eo cr crud udo o, ap aprroxime xime la mu mues estr tra a a la temp temper era atur tura defe deferrencia encia o, si hay cera presente, a 9 °C por encima del punto de fluidez esper perado o 3 °C po porr encim ncima a del del pun unto to de nie ieb bla esper perado. do.

 

PROCEDIMIENTO Aproxim Apro xime e la tem temper perat atur ura a de dell hidr hi dróm ómetr etro o y ter termó móme metr tro o de tall forma que no super ta ere e 5 ºC con respecto a la

Trasfiera la muestra sin salpicar a una probeta limpia, evitando la  formación de burbujas de aire y minimizando la

tempera temp eratur tura a de anál análisis isis..

e vaporaentes ción volátiles componentes compon volátiles..

de

Elimin Elim ine e la las s bur urb buj ujas as de ai airre que qu e se ha hay yan po podi dido do for orm mar en la superficie de la muestra con un trozo de papel filtro u otro medio adecuado.

Verifique que la temperatura ambiente no difiera en mas de 2 ºC

Veri erifi fiqu que e qu que e la pr prob obeta eta qu que e contiene la muestra se encuentre en posición

durante el tiempo en el que se desarrolla la prueba.

ve vert rtic ical al, , ende unair lug lu gar li libr bre e de corrie cor rientes ntes aire. e.

 

PROCEDIMIENTO Inserte el termómetro y agite la porción de la muestra para asegurar una temperatura y densidad uniformes.

Registre la temperatura de la muestra con una precisi pre cisión ón de 0,5 0,5 ºF y

Introduzca el hidrómetro apropiado en el líquido y libérelo cuidadosamente

retire el termómetro.

cuando esté en una posición de equilibrio equilibrio..

Para líquidos transparentes de baja viscosidad, observe la  forma del menisco menisco por debajo del punto de equilibrio.

Evite mojar el vástago del hidrómetro por encima del nivel en el que flota libremente.

 

PROCEDIMIENTO Para líquidos viscosos opacos, permita que el hidrómetro se deposite lentamente en el líquido.

Permita el tiempo suficiente para que el hidrómetro descanse libremente y todas las burbujas de aire salgan a la superficie.

Para líquidos transparentes registre la lectura donde la escala del hidrómetro se corta con la superficie del liquido.

Si utiliza una probeta de plástico, disipe las cargas estáticas limpiando el exterior con un paño húmedo.

Tome la lectura del hidrómetro cuando se haya detenido flotando libremente libremen te lejos de las paredes de la probeta.

 

PROCEDIMIENTO En líquidos transparentes, coloque el ojo ligeramente por de deba bajjo del nivel de dell líquido y levantándolo lentamente hasta que la superficie, inicialmente una elipse distorsionada, parece convert rtiirse en una línea recta que corta la escala del hidrómetro.

 

PROCEDIMIENTO En líqui quidos dos opaco pacos s, regist gistrre la lectura en el punto de la escala del hidrómetro en el que la muestra se eleva sobre su superficie principal, observando con el ojo ligeramente por encima del plano de la supe su perf rfic icie ie del del lí líqu quid ido o. Esta Esta le lect ctur ura a requi equier ere e una corrección de menisco de acuerdo a la tab ta bla 1.

 

PROCEDIMIENTO TABLA 1. Hidrómetros recomendados

Unidades

Distancia

E sc al a A

Menisco

Total

Cada unidad

Intervalo A

Error A

Corrección

Densidad, kg/m 3 a 15 °C

600 600 - 1100 1100 600 600 - 1100 1100 600 600 - 1100 1100

20 50 50

0.2 0.5 1.0

± 0.2 ± 0.3 ± 0. 6

+0.3 +0.7 +1.4

Densidad relativa, 60/60 °F

0.600 - 1.100 0.600 1.100 0.600 0.6 00 - 1.100 1.100 0.600 0.6 00 - 1.100 1.100

0.020 0.050 0.050

0.0002 0.0005 0.001

± 0. 0.00 0002 02 ± 0. 0.00 0003 03 ± 0. 0.00 0006 06

+0.0003 +0.0007 +0.0014

Densidad relativa, 60/60 °F

0.650 - 1.100

0. 050

0.0005

± 0. 0005

+0,0007

Gravedad API

-1 - +101

12

0. 1

± 0. 1

-0.1

(A) El intervalo y el error se relacionan con la escala.

 

PROCEDIMIENTO Inmediatamente después de registrar la lectura de la escala del hidrómetro, retire cuidadosamente cuidadosamen te el hidrómetro del líquido.

Inserte el termómetro y agite la porción de la muestra para asegurar una temperatura y densidad uniformes.

Si no se estabiliza la temperatura, coloque la probeta en un baño a temperatura constante y repita el procedimiento.

Registre la temperatura de la muestra con una precisión de 0,5 ºF ºF..

Si la temperatura difiere en más de 0,5 ºF, repita las lecturas del termómetro e hidrómetro.

 

CÁLCULOS Aplique las correcciones de temperatura correspondientes.

Registre las lecturas de la escala del hidrómetro observadas al 0,1º API más cercano para líquidos transparentes.

Registre las lecturas de la escala del hidrómetro aplicando la corrección del menisco ( -0,1º API) para líquidos opacos.

Realice la corrección de gravedad API usando la tabla de guía ASTM D1250

Aplique las correcciones de hidrómetros identificadas identificada s en los

(Tabla API 5)

certificados calibración.de

 

CÁLCULOS Paso 1: Convierta la lectura de la escala del hidrómetro a densidad en kg/m3



141.5 14 1.5 · 99 999. 9.01 016 6     /3 = 

131.5 1.5 + °

 Paso 2: Calcule el factor de corrección de a expansión térmica del vidrio del hidrómetro (HYC)    = 1. 1.0 0  0.00 .00001278   60

t es la temperatura observada en °F

 0.00 .0000000062 (  60)

 

CÁLCULOS Paso 3: Multiplique la densidad en kg/m3 obtenida en el paso 1 por el factor HYC del paso 2, para obtener la lectura de la densidad corregida por la expansión térmica del vidrio.



/3  = /3 ∙  

 Paso 4: Convierta la densidad calculada del paso 1 a densidad relativa o gravedad específica.   =

t es la temperatura observada en °F

/3 999,016

 

CÁLCULOS Paso 5: Convierta el valor de densidad relativa corregido a 60 °F en gravedad API calculada a 60 °F usando la siguiente ecuación:



141,5   =      131, 131,5 5

Paso    Paso

6: Si el hidr hidróm ómet etro ro ha sido sido cali calibr brad ado o a una una temp temper erat atur ura a diferente a la de referencia, corrija la lectura de la escala del hidrómetro.    =

 1  2 3 ∙ 1 0− (    2 ∙ 10−       )

Donde:  = lectura del hidrómetro a la temperatura de referencia, r °C  = lectura del hidrómetro en la escala e scala del hidrómetro cuya temperatura de referencia es t ºC.

 

EJERCICIOS •

  Una muestra de petróleo crudo presenta una temperatura observada de 77.0 °F y un API observado de 33.2 ° API, determine el APII co AP corr rreg egid ido o @6 @60 0 °F °F..

Paso

1: Convierta la lectura de la escala del hidrómetro a densidad 3 en kg/m      / / 3 =

141.5 · 999.016 131.5 + . 



 Paso 2: Calcule el factor de corrección de expansión térmica del vidrio del hidrómetro (HYC)

 = 1.0  0.0 0.00001278  ..   60

 0.00 .0000000062 (. (.   60)

 

CÁLCULOS Paso 3: Multiplique la densidad en kg/m3 obtenida en el paso 1 por el factor HYC del paso 2, para obtener la lectura de la densidad corregida por la expansión térmica del vidrio.



( ..     ∙ . .    )) /3  = ( 

 Paso 4: Convierta la densidad calculada del paso 3 a densidad relativa.   =

..      … 999.016

 

CÁLCULOS Paso 5: Convierta el valor de densidad relativa corregido a 60 °F en gravedad API calculada a 60 °F usando la siguiente ecuación:



141,5   = .      …    131,5 1,5

Paso    Paso

6: Si el hidr hidróm ómet etro ro ha sido sido cali calibr brad ado o a una una temp temper erat atur ura a diferente a la de referencia, corrija la lectura de la escala del hidrómetro.    =

 1  2 3 ∙ 1 0− (    2 ∙ 10−       )

Donde:  = lectura del hidrómetro a la temperatura de referencia, r °C  = lectura del hidrómetro en la escala e scala del hidrómetro cuya temperatura de referencia es t ºC.

  

REPORTE •

  In Infforme el val alo or final com omo o den enssidad, densidad relativa o gravedad API a la temperatura de referencia con la precisión descrita en la tabl ta bla a 2. TABLA 2. Reporte de análisis.

Valor final Densid Den sidad ad (k (kg/m g/m3) Densidad (kg/L) Densidad Relativa Gravedad API

Precisión al más cercano 0.1 kg/m3 0.0001 kg/L 0.0001 0.1 º API

 

PRECISIÓN •

  La precisión de este método para líquidos transparentes de baja viscosidad: Valores de precisión para líquidos transparentes. TABLA 3.Rango de

Parámetro

Temperatura, Tempera tura, °C (°F)

Unidades

Repetibilidad

Reproducibilidad

Densidad

-2 a 24.5 (29 a 76)

kg/m3 kg/L o g/mL

0.5 0.0005

1.2 0.0012

Densidad relativa Gravedad API

-2 a 24.5 (29 a 76)

NINGUNA

0. 0005

0. 0012

(42 a 78)

°API

0.1

0.3

 

PRECISIÓN •

  La pr prec eciisión sión de es este te mé méto todo do pa parra lí líqu quid idos os op opac aco os:

Parámetro

TABLA 4. Valores de precisión para líquidos opacos. Rango de

Temperatura, Tempera tura, °C (°F)

Unidades

Repetibilidad

Reproducibilidad

Densidad

-2 a 24.5 (29 a 76)

kg/m3 kg/L o g/mL

0.6 0.0006

1.5 0.0015

Densidad relativa Gravedad API

-2 a 24.5 (29 a 76)

NINGUNA

0.0006

0.0015

(42 a 78)

° API

0.2

0.5

 

ANEXOS A1.1 A1 .1 Verif erific icac ació ión n y ce cert rtif ific icac ació ión n de apar aparat atos os A1.1.1 Hidrómetros, deberán estar certificados o verificados. La verificación será en comparación con un hidrómetro certificado o mediante el uso de un material de referencia ce cert rtif ific icad ado o (CRM (CRM)) espe especí cífi fico co pa para ra la te temp mpera eratu tura ra de refer referen enci cia a ut util iliz izad ada. a. A1.1.1.1 La esc escal ala a del del hidr hidróm ómet etro ro se ubic ubicar ará á co corr rrec ecta tame ment nte e dent dentro ro del del vá vás stago ago del del hidr hidróm ómet etrro porr refe po refere renc ncia ia a la marc marca a de refe refere renc ncia ia.. Si la ba bala lanz nza a se ha mov movido, ido, rech rechac ace e el hidr hidróm ómet etro ro.. A1.1.2 Los termómet metros deben verificars arse a intervalos de no más de seis meses para cumplir  con las especificaciones. O bien es adecuada la compara rac ción con un sistema de medic dición de te temp mper erat atur ura a re refe fere renc ncia iada da traz trazab able le a un está estánd ndar ar inte intern rnac acio iona nal, l, o una una dete determ rmin inac ació ión n de punt punto o de hielo.

 

¿PREGUNTAS?

 

¡MUCHAS GRACIAS Jorge E. Hernández Garcés