ISO_91_2

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I ANTECEDENTES En 1993, la Subdirección de Comercialización de PEMEX- REFINACION publicó la "Norma para estandarizar la determinación del volumen corregido por temperatura a 20°C de los combustibles manejados en las superintendencias locales de ventas de las gerencias regionales adscritas a la Subdirección de Comercialización". Con la finalidad de manejar y distribuir los productos a nivel internacional bajo la misma consideración, la Subdirección de Distribución de PEMEX-REFINACION solicitó al Instituto Mexicano del Petróleo el "Cálculo de los factores de corrección de volumen (FCV) por temperatura a 20°C para productos petrolíferos y petróleo crudo conforme al estándar internacional ISO-91-2, basándose con la publicación "Implementación del procedimiento computarizado para la corrección de densidad y volumen a 20°C", desarrollada por The Institute of Petroleum (Octubre 1988).

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II OBJETIVO

Elaboración de las tablas de factores de corrección de volumen por temperatura a 20°C para productos petrolíferos y petróleo crudo basándose en la "Implementación del procedimiento computarizado para la corrección de densidad y volumen a 20°C" publicada por The Institute of Petroleum (IP); incluyendo el programa de cómputo correspondiente.

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III ALCANCES •

Elaboración de las tablas de factores de corrección de volumen por temperatura a 20°C para productos petrolíferos y petróleo crudo de acuerdo a los rangos de densidad corregida (en unidades de kg/m3) a 20°C y temperatura (en unidades de °C) establecidos por la Subdirección de Distribución.

•

Programa de cómputo “FCV” en ambiente Windows para determinación del factor de corrección de volumen por temperatura para los productos petrolíferos, petróleo crudo y aceites lubricantes, basándose con la "Implementación del procedimiento computarizado para la corrección de densidad y volumen a 20°C" publicada por el IP

•

La entrega del software será en discos magnéticos de 3.5" para instalación y uso en computadoras personales.

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IV GENERALIDADES IV.1.- BASES DEL ESTUDIO Inicialmente se elaboraron tablas para la determinación del factores de corrección de volumen

por

temperatura

de

15°C

y

60°F,

reportadas

en

"PETROLEUM

MEASUREMENT TABLES, Volume correction factors", las cuales fueron resultado de una cooperación conjunta entre The American Petroleum Institute (Std 2540), The Institute of Petroleum (IP-200) y The American Society for Testing and Materials (ASTM1250), siendo impresas por este último. Este trabajo fue aprobado conforme al estándar internacional ISO 91/1-1982. Debido a que en algunos países utilizan como referencia la temperatura de 20°C, The Institute of Petroleum publicó en Octubre de 1988, la "Implementación del procedimiento computarizado para la corrección de densidad y volumen a 20°C" para productos petrolíferos, petróleo crudo y aceites lubricantes. Esta publicación se adoptó en el estándar internacional ISO-91-2. Es importante mencionar que se aplicó dicha publicación para generar el programa de cómputo para determinar el factor de corrección por temperatura @ 20°C y únicamente se anexan en este informe las tablas de los factores de corrección de volumen para los rangos de densidad (en unidades de kg/m3) @ 20°C vs. temperatura (en unidades de °C) de productos petrolíferos y petróleo crudo establecidos por el personal de la Subdirección de Distribución.

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IV.2.- SECUENCIA DE CÁLCULO El procedimiento establecido en la publicación del lP es utilizado para realizar los siguientes casos: CASO I: Determinación de la densidad (en unidades de kg/m3) corregida a 20°C para productos petrolíferos, petróleo crudo y aceites lubricantes, partiendo con la densidad (en unidades de kg/m3) observada y temperatura (en unidades de °C) observada. CASO II: Determinación del factor de corrección de volumen por temperatura para los mismos productos mencionados partiendo con la densidad (en unidades de kg/m3) @ 20°C y la temperatura (en unidades de °C). CASO I: Utilizando la densidad (en unidades de kg/m3) observada y temperatura (en unidades de °C) observada se determina la densidad (en unidades de kg/m3) corregida a 20°C mediante la siguiente secuencia de cálculo: Paso 1.- Redondear la densidad observada hacia 0.5 kg/m3 y la temperatura hacia 0.05 °C aplicando las siguientes tablas: TABLA 1

ρ

AJUST

SI ES X.0 , X.1 , X.2 ; SE REDONDEA COMO X.0

ρ

OBSERVADA

SI ES X.3 , X.4 , X.5 ; X.6 ; X.7 ; SE REDONDEA COMO X.5 SI ES X.8 , X.9 ; SE REDONDEA COMO (X+1).0

Donde: X Es el valor entero de la densidad observada (en unidades de kg/m3)

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TABLA 2

T

AJUST

SI ES X.Y0 , X.Y1 , X.Y2 ; SE REDONDEA COMO X.Y0

TEMP

SI ES X.Y3 , X.Y4 , X.Y5 ; X.Y6 ; X.Y7 ; SE REDONDEA COMO X.Y5 SI ES X.Y8 , X.Y9 ; SE REDONDEA COMO X.(Y +1)0

Donde: X Es el valor entero de la temperatura (en unidades de °C). Y Es la décima del valor entero de la temperatura (en unidades de °C). Paso 2.- Diferencia de temperatura entre la ajustada y la temperatura base de 20°C

∆T = T 20

AJUST

−T

(1)

BASE 20

Paso 3.- Corrección del densímetro mediante la siguiente ecuación:

HYC = 1 − 0.000023 * ∆T − 0.00000002 * ∆T 20

20

2

(2)

Paso 4 y 5.- Considerar como densidad corregida y densidad a 15°C inicial (ambas en unidades de kg/m3) de la siguiente manera:

ρ

CORR

=ρ

ρ =ρ 15 i

AJUST

* HYC

CORR

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(3) (4)

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Paso 6.- Diferencia de temperatura entre la ajustada y la temperatura base de 15°C

∆T = T 15

AJUST

−T

(5)

BASE 15

Paso 7.- Determinación del coeficiente de expansión térmica @ 15°C (ALFHA15)

"α =

K + K *ρ 0

1

ρ

15 i

"α = A + 15 i

15 i

(6)

2 15 i

B

ρ

(7)

2 15 i

La aplicación de las constantes K0, K1, A y B es de acuerdo a las siguientes tablas: TABLA 3 RANGO DE DENSIDAD kg/m3

K

GASOLINA GASOLINA-TURBOSINA TURBOSINA-KEROSINA COMBUSTOLEOS

653 - 770 770 - 788 788 - 839 839 - 1075

346.4228

0.4388

594.5418 186.9696

0 0.4862

PETROLEO CRUDO

610 - 1075

613.9723

0.0

ACEITE LUBRICANTE

800 - 1164

0.0

0.6278

PRODUCTO

0

K

1

A

B

-0.00336312 2680.3206

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TABLA 4 PRODUCTO

RANGO DE DENSIDAD kg/m3

RANGO DE TEMPERATURA °C

653 - 778 778 - 824 824 - 1075

-18 A 95 -18 A 125 -18 A 150

610 - 778 778 - 824 824 - 1075

-18 A 95 -18 A 125 -18 A 150

800 - 824 824 - 1164

-18 A 125 -18 A 150

PRODUCTO PETROLÍFERO APLICACIÓN 1 APLICACIÓN 2 APLICACIÓN 3 PETRÓLEO CRUDO APLICACIÓN 1 APLICACIÓN 2 APLICACIÓN 3 ACEITES LUBRICANTES APLICACIÓN 1 APLICACIÓN 2

Paso 8.- Determinación del factor de corrección de volumen por temperatura @ 15°C

FCV = EXP(−α * ∆T − 0.8 * α 15 i

15

15

2 15 i

* ∆T ) 2

15

(8)

Paso 9.- Considerar como la densidad (en unidades de kg/m3) final a 15°C

ρ

15 f

=

ρ

CORR

(9)

FCV

15

Considerar la siguiente igualación:

ρ =ρ 15 f

(10)

15 i

Si no cumple la igualación repetir los pasos del 7 al 9, considerando la siguiente igualación:

ρ =ρ 15 i

Si cumple continuar al paso 10.

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15 f

(Método iterativo)

(10)

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Paso 10 y 11.- Redondear la

ρ

a 0.1 y repetir el paso 7 en función de esta

15 f

densidad. Paso 12.- Determinación del Factor de Corrección de Volumen por temperatura @ 20°C

FCV = EXP(−α ∆T − 8.0α ∆T − 0.8α ∆T ) 2

20

15

20

15

2

20

15

2

20

(11)

Paso 13.- Determinación de la densidad (en unidades de kg/m3) corregida a 20°C

ρ = 20

ρ

15 f

FCV

(12) 20

CASO II: Utilizando la densidad (en unidades de kg/m3) corregida a 20°C y temperatura (en unidades de °C) se determina el Factor de Corrección de Volumen @ 20°C mediante la siguiente secuencia de cálculo: Paso 1.- Utilizando las tablas 1 y 2 se determinarán la densidad (en unidades de kg/m3) y temperatura (en unidades de °C) ajustados a partir de la densidad corregida a 20°C y la temperatura. Paso 2.- Determinar la densidad (en unidades de kg/m3) corregida a 15°C, aplicando las siguientes consideraciones :

∆T

BASES

=T

BASE 20

−T

BASE 15

(13)

∆T = ∆T

(14)

ρ =ρ

(15)

15 i

BASES

15 i

CORR

Repetir los pasos del 6 al 9 mencionados en el caso I, en función de estas consideraciones. PAG. 9

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Paso 3.- Una vez obtenida la

ρ

15 f

, se redondea a 0.1. Se determina el coeficiente de

expansión térmica aplicando las ecuaciones (6) ó (7) y las tablas 3 y 4 presentadas en el caso I, en función de esta densidad. Paso 4.- Diferencia de temperatura entre la ajustada y la temperatura base de 20°C

∆T = T 20

AJUST

−T

(16)

BASE 20

Paso 5.- Determinación del Factor de Corrección de volumen por temperatura @ 20°C

FCV = EXP(−α ∆T − 8.0α ∆T − 0.8α ∆T ) 2

20

15

20

15

PAG. 10

2

20

15

2

20

(17)

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IV.3.- AJUSTE DE RESULTADOS. Para aplicar el programa de cómputo “FCV”, se tuvieron que establecer algunos cambios en la "Implementación del procedimiento computarizado para la corrección de densidad y volumen a 20°C", desarrollada por The Institute of Petroleum de tal manera que se determine el Factor de Corrección de Volumen por temperatura a 20°C para los casos I y II descritos en el capítulo IV.2. (Secuencia de cálculo). AJUSTE No. 1: Se tendrán las dos opciones (caso I y II) en el programa “FCV” para determinar el factor de corrección de volumen por temperatura los cuales dependerán del tipo de densímetro utilizado, esto es, si el densímetro es manual se aplicará secuencia de cálculo del caso I ó si el densímetro es electrónico se aplicará la secuencia de cálculo del caso II. AJUSTE No. 2: En el caso I, se conocen los datos de Densidad (en unidades de kg/m3) Observada y (en unidades de °C) Temperatura a la que se tiene la muestra a nivel laboratorio para determinar la Densidad (en unidades de kg/m3) @ 20°C. Se adicionará el parámetro denominado “Temperatura de Almacenamiento” (en unidades de °C), de tal manera que continúe internamente con la secuencia de cálculo del caso II, para obtener el factor de corrección de volumen por temperatura @ 20°C en función de la densidad @ 20°C que se determinó con los datos de laboratorio y a la temperatura de almacenamiento del producto.

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AJUSTE No. 3: El caso II, se aplicará cuando el tipo de densímetro sea electrónico en donde se solicitarán la densidad (en unidades de kg/m3) corregida a 20°C y la temperatura (en unidades de °C) que corresponda a la de almacenamiento. AJUSTE No. 4: En lo que respecta a la impresión de las tablas de los factores de corrección de volumen, la Subdirección de Distribución estableció los siguientes rangos de densidad (en unidades de kg/m3) corregida a 20°C y Temperatura (en unidades de °C) : TABLA 5 PRODUCTO

RANGO DE DENSIDAD kg/m3

RANGO DE TEMPERATURA °C

700.0 - 769.5 770.0 - 787.5 788.0 - 838.5 839.0 - 860.0 960.0 - 1075.0

-10 A 60 -10 A 60 -10 A 60 -10 A 60 +10 A 120

PRODUCTO PETROLÍFERO PRIMER RANGO SEGUNDO RANGO TERCER RANGO CUARTO RANGO QUINTO RANGO PETRÓLEO CRUDO RANGO ACEITES LUBRICANTES

800.0 - 980.0

-10 A 60 NINGUNA

En donde la densidad corregida a 20°C está por incrementos de 0.5 kg/m3 y la temperatura en décimas de grado. Cabe mencionar que las tablas completas están basadas en la clasificación que establece el IP de acuerdo a la tabla 4 del capitulo IV.2 (secuencia de cálculo) y están integradas en un CD y solo se imprimieron los rangos indicados en la tabla 5.

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V.- EJEMPLOS DE APLICACIÓN V.1.-GASOLINAS 1. Con la información correspondiente de densidad corregida a 20°C (778.53 kg/m3) y la temperatura de almacenamiento (35.53 °C), se debe redondear la densidad hacia 0.5 kg/m3 y la temperatura hacia 0.05 °C aplicando las siguientes tablas: TABLA 1

ρ

AJUST

SI ES X.0 , X.1 , X.2 ; SE REDONDEA COMO X.0

ρ

CORREGIDA

SI ES X.3 , X.4 , X.5 ; X.6 ; X.7 ; SE REDONDEA COMO X.5 SI ES X.8 , X.9 ; SE REDONDEA COMO (X+1).0

Donde: X Es el valor entero de la densidad corregida (en unidades de kg/m3). TABLA 2

T

AJUST

SI ES X.Y0 , X.Y1 , X.Y2 ; SE REDONDEA COMO X.Y0

TEMP

SI ES X.Y3 , X.Y4 , X.Y5 ; X.Y6 ; X.Y7 ; SE REDONDEA COMO X.Y5 SI ES X.Y8 , X.Y9 ; SE REDONDEA COMO X.(Y +1)0

Donde: X Es el valor entero de la temperatura (en unidades de °C) Y Es la décima del valor entero de la temperatura (en unidades de °C) Obteniendo: 778.5 kg/m3 y 35.50 °C

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2. Con los valores ajustados de densidad y temperatura, seleccionar la tabla correspondiente para productos petrolíferos, que en este ejemplo es la Tabla 17-I en la cual se obtiene el valor del factor de corrección de volumen por temperatura igual a 0.98408

V.2.- PETRÓLEO CRUDO 1. De la misma manera para el caso de un crudo tipo maya cuya densidad corregida a 20°C es de 923.13 kg/m3 y a una temperatura de almacenamiento de 28.6 °C, los valores ajustados serán de 923.0 kg/m3 y 28.5 °C. 2. Para este caso, seleccionar la tabla correspondiente para petróleo crudo, que es la Tabla 40-H obteniéndose el valor del factor de corrección de volumen por temperatura igual a 0.99387.

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VI.− PROGRAMA DE COMPUTO VI.1.− DESCRIPCION DEL PROGRAMA El programa “FCV” se encuentra codificado en el lenguaje de programación FOXPROW, en ambiente Windows para su fácil manejo y aplicación de tal manera que no se requieran conocimientos de computación. El programa “FCV” está basado en la secuencia de cálculo publicada por The Institute of Petroleum, “Implementación del procedimiento computarizado para la corrección de densidad y volumen a 20°C", el cual está modificado para que se obtenga el factor de corrección de volumen por temperatura @ 20°C partiendo con el tipo de densímetro: 1) Densímetro tipo Manual.- Se utilizan los datos de densidad (en unidades de kg/m3) y temperatura observada; y la temperatura de almacenamiento (ambas en unidades de °C) del producto. 2) Densímetro tipo Electrónico.- Se utilizan los datos de densidad (en unidades de kg/m3) @ 20°C y la temperatura (en unidades de °C) de almacenamiento.

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VI.2.− MANUAL DE USUARIO.El programa “FCV” consta de dos disquetes de instalación, en ambiente Windows que ocupa un mínimo de 3 Megabytes de espacio en disco duro. INSTALACIÓN DEL PROGRAMA “FCV” 1. Inserte el disquete No. 1 2. Desde el administrador de archivo elija A:\SETUP 3. Posteriormente le solicitará en insertar el disquete No. 2 para continuar la instalación. 4. Se crea automáticamente el grupo de trabajo y el icono “FCV” para accesar al programa de cómputo. 5. Ejecute el icono del programa “FCV”, que presentará la pantalla No. 1 que corresponde al menú principal donde se tiene la opción de seleccionar la región que se desea evaluar.

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A manera de ejemplo, realizaremos la determinación del factor de corrección de volumen en la región de Cadereyta, N.L. I.

Introducción de datos.

a) De la pantalla No. 1 seleccione el icono correspondiente a la región de Cadereyta y automáticamente avanza a la pantalla No. 2. b) Seleccione “Nvo. cálculo FCV” de tal manera que suministre y señale los datos generales de la región que se solicitan en la pantalla No. 2; en caso de requerirse adicionar un ducto, aparecerá la relación de ductos como se muestra en la pantalla No. 3 para su selección.

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c) En las pantallas No. 4 y No. 5 se le solicitarán las características del producto, así como el tipo de densímetro que se va a utilizar, que para este ejemplo se seleccionó el tipo de densímetro electrónico. Dichas pantallas aparecen a medida que usted presione el botón de “CONTINUA” o “REGRESA”.

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II.

Edición de datos suministrados y resultados

Al terminar de suministrar los datos, en la pantalla No. 4 se presentan los iconos correspondientes a editar los datos (Pantalla No. 6) y el de resultados (pantalla No. 7)

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II.

Impresión de resultados.

De la pantalla No. 7 seleccione el icono “IMPRIMIR” , el cual al ser activado le presenta la pantalla No. 8 donde tendrá opción de configurar su impresora. Es recomendable usar en la opción de “Intervalo de impresión” en la pantalla No. 8 Páginas De 1 A 1 ya que el reporte consta de una sola hoja.

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El formato de impresión de resultados se presenta en la siguiente hoja. III.

Adicionar :

Nos permite adicionar ya sea un "Nvo cálculo FCV", "localidad" o "producto" según sea el caso de aplicación. Por ejemplo si usted presiona el botón en el lugar de "Nvo. cálculo FCV", que presenta la pantalla No. 1, automáticamente el cursor se coloca en el renglón donde le pide la "Clave del Cálculo FCV". De la misma manera se efectúa cuando se desee adicionar una localidad producto.

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ó un

Determinación del Factor de Corrección de Volumen Por Temperatura a 20°C para Productos Petrolíferos, Aceite Lubricante y Petróleo Crudo REGIÓN CADEREYTA DATOS GENERALES Fecha de Evaluación 15/11/1999 Localidad

GCIA. COMERCIAL ZONA NORTE

Clave del Cálculo FCV CLAVE 1 Tipo de producto

PETROLIFERO

Tipo de Densímetro

ELECTRONICO

Tipo de Ducto

Combustóleoducto 16” / 12” Cadereyta – CFE Mezquital

CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO

Producto Almacenado

ACEITE CICLICO PESADO

Clave del Producto

15031

Volumen al Natural

150,000.750 m3

Densidad Corregida @20°C Temperatura de Almacenamiento

903.5kg/m3 45.56 °C

RESULTADOS FCV @ 20°C

0.98027

VOLUMEN CORREGIDO Observaciones:

147,041.235 m3

EJEMPLO DE APLICACIÓN CUANDO SE CONOZCA LA DENSIDAD CORREGIDA A 20°C Y LA TEMPERATURA DE ALMACENAMIENTO DEL PRODUCTO PAG. 23

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IV.

Eliminar:

Nos permite eliminar ya sea un "cálculo existente", "localidad" o "producto" según sea el caso de aplicación. Por ejemplo si usted coloca el cursor o el ratón en el lugar de un cálculo existente que desea eliminar, presione el botón "Eliminar cálculo". la pantalla siguiente le indicará si está seguro de borrar este registro, Si No

De la misma manera se efectúa cuando se desee eliminar un producto ó una localidad.

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BIBLIOGRAFIA •

Petroleum Measurement Paper No. 3 "Computer Implementation Procedures for Correcting Densities and Volumes to 20°C. Institute of Petroleum, October 1988

•

Petroleum Measurement Tables, Volume Correction Factors Volume IV: Table 23A.- Generalized Crude Oil correction of Observed Relative Density to Relative Density 60/60°F Table 24A.- Generalized Crude Oil correction of volume to 60°F Against Relative Density 60/60°F. ASTM-D 1250-80, 1980

•

Petroleum Measurement Tables, Volume Correction Factors Volume V : Table 23B.- Generalized Products correction of Observed Relative Density to Relative Density 60/60°F Table 24B.- Generalized Products correction of volume to 60°F Against Relative Density 60/60°F. ASTM-D 1250-80, 1980

•

Petroleum Measurement Tables, Volume Correction Factors Volume X : Background, Development, and Program Documentation. ASTM-D 1250-80, 1980

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