Determinacion Del Punto de Chispa y El Punto de Combustion Por El Metodo de Camara Abierta de Cleveland

DETERMINACION DEL PUNTO DE CHISPA Y EL PUNTO DE COMBUSTION POR EL METODO DE CAMARA ABIERTA DE CLEVELAND Práctica No. 05 de 13 Según la NORMA ASTM (D92  – 90)

CHRISTIAN ANDRES CASTRO ALVAREZ WILLIAM STEVEN QUIÑONES VARGAS ISMAEL JOSE VANEGAS RAMIREZ

COD.20111100994 COD.20111101234 COD.20111100411

TRABAJO PRESENTADO EN LA ASIGNATURA AS IGNATURA DE CRUDOS Y DERIVADOS PROFESOR: HAYDEE MORALES MONDRAGÓN GRUPO 02- SUBGRUPO 01

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA PETRÓLEOS NEIVA, Abril 13 2013

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 1. ELEMENTOS TEÓRICOS 2. PROCEDIMIENTO 3. TABLA DE DATOS 4. MUESTRA DE CÁLCULOS 5. TABLA DE RESULTADOS 6. RESPUESTA AL CUESTIONARIO 7. ANÁLISIS DE RESULTADOS 8. FUENTES DE ERROR 9. CONCLUSIONES 10. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCION

En la industria del petróleo es importante determinar la calidad del crudo y las temperaturas a las cuales puede ser almacenado y transportado por ello se hace necesario conocer el punto de chispa (flash point) y punto de combustión (fire point) debido a que indican la temperatura al cual el liquido esta suficientemente evaporado para crear una mezcla que permita la combustión ya sea por un instante o durante algún tiempo, además el flash point y fire point son factores que evalúan la calidad de los aceites usados. Como se menciono el punto de chispa y punto de combustión son básicamente medidas de inflamabilidad para líquidos del petróleo por ello son importantes para garantizar la seguridad de los operarios en las plantas cabe es importante no confundir no confundir estos el flash point y fire point con la temperatura de auto ignición en el presente informe se determinara el flash y point para una muestra de crudo y el aceite lubricante dos tiempos.

1. ELEMENTOS TEORICOS

Conceptos Básicos FLASH POINT (PUNTO DE CHISPA): el punto de inflamación de un material es la mas baja temperatura a la que se puede vaporizar el liquido combustible, para formar una mezcla inflamable en el aire. La medición de un punto de chispa requiere una fuente de ignición. Se usa a menudo como una característica descriptiva del líquido combustible y también para a ayudar a caracterizar los riesgos de incendio de los líquidos. Hay varios estándares para la definición de cada termino los líquidos con un punto de inflamación inferior 60,5°C o 37,8 °C (141°F o 100°F) en fundición de la norma que se aplica se considera inflamable, mientras que los líquidos con un punto de inflamación por encima de dichas temperaturas, se considera combustible. FIRE POINT (PUNTO DE ENCENDIDO): es la temperatura a la que seguirá ardiendo durante al menos 5 segundos después de la ignición con una llama abierta, en el punto de chispa, a una temperatura mas baja una sustancia se encenderá brevemente, pero el vapor no puede ser producido a una velocidad constante para mantener el fuego. La mayoría de las tablas de propiedades de los materiales, solo tiene una lista de flash point para cada material, pero en general el punto de encendido se puede suponer que debería ser  aproximadamente 10°C ,as alta que los punto de chispa. Sin embargo esto no es un sustituto para la prueba, debido a que es critico en la seguridad. TEMPERATURA DE AUTO IGNICIÓN: es la temperatura minima a presion de una atmosfera a las que una sustancia en contacto con el aire arde espontáneamente sin necesidad de una fuente de ignición. A esta temperatura se alcanza la energia de activación suficiente para que se inicie la reacción de combustión. MÉTODO DE VASO ABIERTO DE CLEVELAND: se fundamenta en el calentamiento progresivo de la muestra en un recipiente vaso abierto, rápidamente al principio y lentamente después, hasta acercarse al punto de punto de inflamación o de chispa, mientras se pasa a intervalos regulares una pequeña llama sobre el vaso. Este método es aplicable a cualquier producto petrolífero excepto fuel oil y aquellos que tengan un punto de inflamación en vaso abierto inferior a 79°C 

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METODO DE CÁMARA CERRADA DE PENSKY-MARTENS: este método de prueba para la determinación del punto de chispa depende de las proporciones definidas de los aumentos de temperatura para controlar la precisión del método. Es considerado un método de no-equilibrio. La proporción a calentar  no dará la precisión esperada en todos los casos debido a la conductibilidad termal baja de algunos materiales. Para reducir este efecto, este método de prueba D 3941 fue emitido, considerando la proporción calorífica como un método de equilibrio. Debido a la proporción calorífica más lenta, el tiempo exigió hacer una determinación es considerablemente más largo. Este método de prueba cubre la determinación del punto de chispa por la cámara cerrada de pensky-martens de fuel oils, lube oils, sólidos en

suspensión, líquidos que tienden a formar una película de la superficie bajo las condiciones de la prueba, y otros líquidos de viscosidades similares.

2. PROCEDIMIENTO

La determinación de flash y fire point para la muestra de crudo tempranillo y aceite lubricante dos tiempos se realizo de acuerdo como lo indica la norma ASTM 92-90 de la siguiente manera: 

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Llenar la copa de ensayo con la muestra de manera que la parte superior de la menisco de la muestra de ensayo está a nivel con la marca de llenado, y posicionar la taza de prueba en el centro de la placa de calentamiento. La temperatura de la taza de prueba y la muestra no podrá ser superior 56 ° C (100 ° F) por debajo del punto de inflamación esperado. Si se ha añadido demasiada muestra a la taza, eliminar el exceso utilizando una jeringa o un dispositivo similar para la retirar de fluido. Sin embargo, si hay muestra de ensayo en el exterior de la taza de prueba, vaciar, limpiar y volver a llenar. La llama de ensayo debe ser ajustada a un diámetro de 3,2 a 4,8 mm ( 1 / 8 a 3 / 16 cm) Aplicar calor inicialmente a una velocidad de 5 a 17 ° C (9 a 30 ° F) / min. Cuando la temperatura de la muestra de prueba es aproximadamente 56 ° C (100 ° F) por debajo del punto de chispa esperado, disminuir el calor de tal manera que la tasa de aumento de temperatura durante los pasados 28 ° C (50 ° F) antes de que el punto de inflamación sea de 5 a 6 ° C (9 a 11 ° F) / min. Aplicar la llama de ensayo cuando la temperatura de la muestra sea de aproximadamente 28 ° C por debajo del punto de chispa esperado. Pasar la llama de prueba a través del centro de la taza de prueba en ángulo recto con el diámetro, que pasa a través del termómetro, Con un movimiento suave y continua, ya sea en una línea recta o a lo largo de la circunferencia de un círculo que tiene un radio de al menos ( 6 ,039 pulgadas). El centro de la llama de ensayo debe mover en un plano horizontal no más de 2 mm ( 5 / 64 cm) por  encima de la plano del borde superior de la taza de prueba y que pasa en una dirección solamente. El tiempo consumido en pasar la llama de ensayo a través la taza de prueba en cada caso será de aproximadamente un minuto. Cuando no se conoce el punto de chispa de la muestra, se debe llevar la muestra y la taza de prueba a una temperatura no superior a 50 ° C (122 ° F), o cuando el calentamiento del material requerido para ser transferido a la taza de prueba, se debe llevar el material a dicha temperatura. Y se aplica la llama de prueba, en la forma descrita anteriormente, los resultados del flash point deben considerarse aproximados. Este valor puede ser utilizado como el flash point

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esperado cuando una muestra fresca se prueba en la norma el modo de operación. se considera el flash point cuando una llama grande aparece instantáneamente y se propaga a través toda la superficie de la muestra de ensayo. La aplicación de la llama de ensayo puede causar un azul halo o una llama ampliada antes del punto de chispa real. Este no es un punto de inflamación y debe ser ignorada. Cuando el punto de chispa se detecta en la primera aplicación de la llama de prueba, se suspende el ensayo, se descarta el resultado, y se repetirá la prueba con una muestra fresca. La primera aplicación de la llama de ensayo con la muestra fresca será de al menos 28 ° C (50 ° F) por debajo de la temperatura encontrada cuando el punto de inflamación se detectó en la primera aplicación. Para determinar el punto de combustión, se debe continuar calentando la muestra después de grabar el punto de chispa de manera que la temperatura de la muestra se incremente a una tasa de 5 a 6 ° C (9 a 11 ° F) / min. Continuar la aplicación de la llama de ensayo a 2 ° C (5 ° F) hasta que el espécimen de prueba se inflame y arda durante mínimo 5 s. y luego se anota la temperatura observada. Cuando el aparato se haya enfriado, retire los taza y limpie la taza de prueba y el aparato tal como se recomienda por el fabricante

3. TABLA DE DATOS

TIPO DE MUESTRA

LECTURA T° De Flash Point

LECTURA T° De Fire Point 20°C

138°C

168°C

Crudo tempranillo  Aceite dos tiempos

4. MUESTRA DE CALCULOS

Cuando la presión a la que se registraron los valores de flash y fire point difiere de 101,3 kPa (760 mm Hg) para nuestro caso la presión en Neiva, la cual es de 722 mmHg, se deben corregir ambos valores, de la siguiente manera. Flash y Fire point corregido = C + 0.25(101.3 – K) (1) Flash y Fire point corregido = F + 0.06(760 – P)

(2)

Flash y Fire point corregido = C + 0.033(760 – P) (3) Donde: C= flash y fire point observado en °C F= flash y fire point observado en °F P= presión barométrica del lugar en mm Hg K= presión barométrica del lugar en kPa Corrección de Flash point para el aceite lubricante dos tiempos a partir de la de la ecuación (3) Flash point corregido = 138°C + 0.033(760mmHg – 722mmHg) Flash y Fire point corregido = 138°C + 1.254 Flash y Fire point corregido = 139.254°C

5. TABLA DE RESULTADOS

TIPO DE MUESTRA

LECTURA T° De Flash Point corregido

LECTURA T° De Fire Point corregido 21.254°C

139.254°C

169.254°C

Crudo tempranillo  Aceite dos tiempos

6. CUESTIONARIO

1 ¿Cuál es la repetibilidad y la reproducibilidad en esta determinación? Repetibilidad: La diferencia entre resultados sucesivos, obtenidos por el mismo operador con el mismo aparato bajo condiciones de funcionamiento constantes sobre material de ensayo, a largo plazo, en operación normal y la relizacion del método correcto no debe exceder los siguientes valores para cada caso. Punto de inflamación 8 ° C (15 ° F) Fuego punto 8 ° C (15 ° F) Reproducibilidad La diferencia entre dos resultados individuales e independientes obtenidos por diferentes operadores en diferentes laboratorios, con material idéntico, a largo plazo, con el funcionamiento normal y correcto del método de prueba, no debe superar los valores siguientes sólo en un caso de 20. Punto de inflamación 18 ° C (32 ° F) Fuego punto 14° C (25 ° F) 2. ¿Cuál es la aplicabilidad de esta determinación en la industria? La principal aplicabilidad de esta determinación en la industria se debe a que dan una indicación de las condiciones de seguridad que deben adoptarse en la utilización del combustible para prevenir accidentes, especialmente si son usados en carros u otras maquinas. Para los crudos, el conocimiento del punto de chispa y del punto de encendido; es una valiosa información para el manejo en la seguridad industrial o determinar la calidad del mismo, debido a que si se posee un crudo con alta gravedad API, su punto de chispa y punto de encendido será menor puesto que contiene mayor  cantidad de componentes volátiles y necesitara menor energía para alcanzar la temperatura de encendido. En cuanto a los aceites lubricantes y combustibles, son importantes para identificar la calidad de los aceites usados, entre mayor haya sido su uso mayores serán su flash y fire point además de que determinan si el aceite esta contaminado con carburantes ya que se disminuyen las temperaturas de encendido y combustión. 3. ¿Con que ecuación se corrige el punto de chispa y de encendido y explique sus

variables?

Flash y Fire point corregido = C + 0.25(101.3 – K) (1) Flash y Fire point corregido = F + 0.06(760 – P)

(2)

Flash y Fire point corregido = C + 0.033(760 – P) (3) Donde: C= flash y fire point observado en °C F= flash y fire point observado en °F P= presión barométrica del lugar en mm Hg K= presión barométrica del lugar en kPa 4. ¿Cuándo se deben hacer las correcciones para las presiones barométricas?

Registrar la presión barométrica del ambiente en el momento de ensayo. Si la presión difiere de 101.3 KPa o 760 mmHg, la cual es considerada como presión estándar para para la industria petrolera, se corrige el punto de inflamación o punto de combustión como se indico anteriormente. Si la presión barométrica en el momento de la prueba es menos a 953mbar (714.8 mmHg), se registra el valor y se añade la corrección apropiada a las temperaturas registradas como punto de chispa o punto de combustión 5. ¿Cuál es la relación entre la gravedad API y los puntos de chispa y encendido

de

productos

del

petróleo?

Como se menciono anteriormente, los puntos de Inflamación y combustión miden la temperatura mínima a la que una llama produce la inflamación de los gases producidos por la evaporación superficial del combustible confinado en un vaso abierto o cerrado. El citado método mide la temperatura a la cual la aplicación de una llama sobre la superficie del producto en condiciones estandarizadas provoca una inflamación de la fase gaseosa situada sobre la misma; el cual puede ser un fenómeno transitorio (flash point) o un fenómeno mantenido (fire point) es decir  que estas temperaturas vendrán dadas por las cantidades de hidrocarburos ligeros presentes en la muestras, a mayor cantidad de volátiles se requerirá de menor  energía para encender la muestra y viceversa en otras palabras a mayor sea la gravedad API para una muestra menor será la temperatura de encendido y combustión.

7. ANALISIS DE RESULTADOS Como se puede apreciar a partir de los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio la muestra presenta una cantidad ilegible de sedimentos y agua (0% BSW), entonces se puede analizar que el crudo TENAY 03 está disponible para ser transportado a través de oleoductos y enviado a refinería para su comercialización, del mismo modo al no presentar contenido de agua no se formaran incrustaciones por sales disueltas o corrosión en las tuberías. Cabe resaltar que este resultado era predecible porque en la práctica anterior  (determinación del contenido de agua en un crudo por destilación) el contenido de agua fue también 0%, siendo esta prueba de mayor precisión. Si se hubiese calculado la gravedad API para la muestra de crudo TENAY 03 esta no debería corregirse puesto que el contenido de agua y sedimentos (BSW) es insignificante (0%)

8. FUENTES DE ERROR Entre las fuentes de error por las cuales los resultados hubiesen sido alterados o no fuesen los esperados encontramos Errores sistemáticos: la muestra de crudo tempranillo presentaba puntos de chispa e inflamación muy bajos por lo cual se presento por lo cual se presento la inflamación de la muestra de manera casi inmediata ocasionado un índice de error  en la lectura de dichos puntos.se debe tener en cuenta que la muestra de crudo tempranillo fue enfriada previamente

9. CONCLUSIONES

Cabe resaltar que la determinación de contenido de agua y sedimentos por el método de centrifuga es muy práctico para trabajos de rutina, aunque no es muy confiable puesto que para mediciones de mayor complejidad es más preciso el método de destilación. La realización de la practica fue llevada a cabo con todas las indicaciones señaladas por la norma ASTM D96-88, aunque el solvente utilizado fue varsol y el rompedor … como desemulsificante

Como se pudo apreciar en la tabla de resultados, 3 de las zanahorias con la muestra no presentaron contenido de BSW visible y solo en una de ellas la lectura de BSW era ilegible de esta manera, se concluye que el porcentaje de BSW para el crudo TENAY 03 es 0%, indicando como se dijo anteriormente que es apto para ser transportado y comercializado además de que este hecho es favorable para la empresa ya que no aumentara los costos de producción y tratamiento, permitiendo dejar mayor utilidades.

10. RECOMENDACIONES

Se recomienda una meticulosa atención a todos los detalles relativos a la llama de prueba, el tamaño de la llama, la tasa de aumento de temperatura, y el tiempo que tarda pasar la llama de prueba sobre la muestra de prueba son necesarios para un resultado adecuado. Además se debe tener cuidado cuando se use una llama de prueba a gas, ya que al extinguirse no encenderán los vapores en el vaso de prueba, y el gas de la llama entraría en el espacio de los vapores liberados por el combustible lo cual puede influir en el resultado.  Advertencia de presión de gas suministrado al aparato no debe exceder 3 kPa (12 pulgadas de presión de agua. El operador deberá ser cuidadoso y tomar las precauciones adecuadas de seguridad durante el aplicación de este método de prueba, cuando las temperaturas alcanzadas durante el ensayo sean elevadas del mismo modo cuando se aplique la primera llama de prueba a muestras con un bajo punto de chispa.

BIBLIOGRAFIA

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ASTM Internacional .Método Standard de Prueba Para Flash y Fire Points Por  El Método De Vaso Abierto De Cleveland. ASTM D92-90 Instituto Americano Del Petróleo API. El Petróleo Crudo. Capitulo 2 Los Derivados del Petróleo pag. 46 [Artículo de Internet] http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:BPrxyDM_lkJ:mediateca.rimed.cu/media/document/2428.pdf+&cd=4&hl=es419&ct=clnk&gl=co [Consulta: 13 Abril de 2013].

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FRANCO MUÑOZ, Julián Andrés. Guías de Laboratorio de propiedades del petróleo. Práctica de Laboratorio N°5. Determinación del punto de chispa y el punto de inflamación por el método de cámara abierta de Cleveland.