DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE CHISPA Y EL PUNTO DE INFLAMACION POR EL METODO DE CAMARA ABIERTA DE CLEVELAND NORMA ASTM (D92 – 90)
CHARLENYS PEDROZA VILLEGAS CÓD. 2009289253 KARLA BARRIOS CÓD. 2007270570 CARLOS RODRIGUEZ GONZALEZ CÓD. 2010193994
UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE PETRÓLEOS NEIVA-HUILA 2013 DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE CHISPA Y EL PUNTO DE INFLAMACION POR EL METODO DE CAMARA ABIERTA DE CLEVELAND
NORMA ASTM (D92 – 90)
CHARLENYS PEDROZA VILLEGAS CÓD. 2009289253 KARLA BARRIOS CÓD. 2007270570 CARLOS RODRIGUEZ GONZALEZ CÓD. 2010193994
CRUDOS Y DERIVADOS DOCENTE: ERVIN ARANDA ARANDA
UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE PETRÓLEOS NEIVA-HUILA 2013
INTRODUCCIÓN Todos los productos de petróleo queman bajo ciertas circunstancias y sus vapores se encienden con una violenta explosión. Sin embargo, para que esto ocurra, la cantidad de vapor en el aire debe estar comprendida entre ciertos límites. Cuando un producto líquido de petróleo es expuesto al aire, algunos de sus vapores causan ciertas concentraciones de vapor y aire. Cuando la temperatura del líquido se eleva, más y más vapores son producidos, aumentando la relación vapor-aire. Eventualmente se llega a una temperatura a la cual la mezcla vapor-aire puede mantener momentáneamente una combustión, si una fuente de ignición está presente. Esta temperatura es el punto de chispa del producto. Para los productos de petróleo con puntos de chispa mayores a 79 ºC (excepto combustibles) se aplica el método de “recipiente abierto” (NORMA ASTM D -92), para lo cual se calienta la muestra en una cápsula abierta denominada Cleveland. Tanto el punto de chispa como el de encendido de un líquido de petróleo son básicamente medidas de inflamabilidad. El punto de chispa es la temperatura mínima a la cual el líquido está suficientemente evaporado para crear una mezcla de aire y combustible, para arder si es encendida. Como su nombre lo indica, la combustión a esta temperatura sólo se mantiene por un instante. Por el contrario, el punto de encendido significa algo más; éste es la temperatura a la cual el vapor es generado a una velocidad lo suficientemente constante, para mantener la combustión. En ambos casos, la combustión es solamente posible cuando la velocidad de vapor de combustible y de aire, se encuentra dentro de ciertos límites. Una mezcla que sea muy pobre o muy rica, no quemará. El punto de chispa es reportado como la temperatura en grados Farenheit o Celsius a la cual ocurre una llama instantánea, el punto de encendido es reportado como la temperatura a la cual la llama permanece por lo menos cinco segundos. Para un combustible o solvente de petróleo, volátil, el punto de chispa es importante como una indicación de los peligros de fuego y explosión, relacionados con su utilización.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Determinar los puntos de chispa y de encendido de una muestra de crudo y de una muestra de aceite lubricante.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aprender y conocer los principios en los que se basa la experiencia.
Mejorar el manejo del equipo de laboratorio.
MARCO TEÓRICO Punto de Chispa (Flash Point): En productos de petróleo. Se define como la mínima temperatura corregida a presión barométrica de 101.3 kPa (760 mmHg), a la cual la aplicación de una fuente de ignición causa que los vapores de la muestra generen un fogonazo instantáneo, es decir, que los vapores no son capaces de soportar una combustión. Punto de Encendido (Fire Point): En productos de petróleo. Se define como la mínima temperatura corregida a presión barométrica de 101.3 kPa (760 mmHg), a la cual los vapores de la muestra en presencia de una fuente de ignición, se encienden y queman continuamente por al menos cinco segundos, es decir, que ocurre combustión. Esta temperatura siempre es superior al Flash Point. Temperatura de Autoignición: Temperatura mínima en al que una sustancia entra en combustión sin requerir una fuente de ignición. Medición de Flash point: hay dos tipos básicos de medición: copa abierta y en vaso cerrado. En los dispositivos de copa abierta se calienta y se lleva la llama sobre la superficie. El punto de Flash medido en realidad varía con la altura de la llama por encima de la superficie del líquido. El ejemplo más conocido es el vaso abierto de Cleveland.
IMPORTANCIA EN LA INDUSTRIA
La determinación del flash point y del fire point es de mucha importancia en la industria del petróleo, debido a que al tener conocimiento sobre estos puntos de encendido y chispa de algunos derivados del petróleo, nos da una mayor seguridad a la hora de darles su uso, especialmente si se va a usar en carros u otras máquinas. Aunque la determinación de estos puntos, el caso de los aceites lubricantes nos ayuda a detectar los contaminantes presentes en el aceite y por ende saber si es usado. Las principales importancias que tiene esta práctica son:
Es primordial en la determinación de la calidad del crudo y las temperaturas a las cuales puede ser almacenado y transportado. Procura evitar pérdidas de las fracciones volátiles y peligrosas explosiones que se puedan presentar. Estos puntos son condiciones que se deben conocer para darles el correcto uso a estos productos, pues dan una idea exacta del grado de inflamabilidad de los mismos. Como integrantes de la industria petrolera, es necesario estar bien informados en cuanto a las condiciones de seguridad que proporcionan medidas como éstas para reducir al máximo los riesgos, ya que tenerlas en cuenta puede marcar diferencia en el momento de reducir pérdidas de crudo y dinero ó prevenir problemas de salud.
PROCEDIMIENTO
1 – Lavar adecuadamente la copa de la prueba con un solvente adecuado removiendo impurezas de anteriores pruebas 2 – Colocar el termómetro teniendo cuida de dejar el bulbo sumergido en la muestra sin que toque las paredes de la copa 3 – Llenar con muestra hasta el nivel que tiene la copa y retire las burbujas de aire que estén en la superficie 4 – Encienda la llama de prueba y gradúela a un diámetro de 1/8 a 9/16” 5 – Caliente el sistema con una taza de cambio entre 35 y 30 °F por minuto 6 – Cuando la temperatura de la muestra sea de 100 °F por debajo del punto de chispa, disminuya el calor para que el aumento de temperatura de los últimos 50 °F este entre 9 y 11 °F 7 – Durante los últimos 50 °F (antes del punto de chispa) cada 5 °F con un movimiento suave pero continuo aplique la llama de prueba a través del centro de la copa durante un segundo en una sola dirección 8 – El punto de chispa es alcanzado cuando la llama de la prueba produce una chispa con vapores de la muestra, registre la temperatura 9 – el punto de encendido es alcanzado cuando la llama producida por ignición de la mezcla aire y aceite vaporizado 10 – El punto de ignición es alcanzado cuando la llama dure por lo menos 5 segundos, si no caliente hasta que ocurra la ignición
TABLA DE DATOS
Tabla N° 1. Muestra de crudo Dina Cretácico.
PRUEBA FLASH POINT FIRE POINT
TEMPERATURA (ºC) 92 110
TEMPERATURA (ºF) 197.6 230
Tabla N° 2. Muestra de aceite lubric ante (Texaco S uper TD D ies el E ng ine Oil S OE 50).
PRUEBA FLASH POINT FIRE POINT
TEMPERATURA (ºC) 224 230
TEMPERATURA (ºF) 435.2 446
MUESTRA DE CÁLCULOS
CORRECCIÓN DE LAS TEMPERATURAS POR EFECTO DE LA PRESIÓN Se observa y registra la presión barométrica ambiental para el momento de la prueba, dicha presión en la ciudad es de Neiva es de 722 mmHg. Luego se corrige la temperatura usando al siguiente formula aplicable tanto al flashpoint como al firepoint. = + 0,03(760 − )
Donde: C: temperatura registrada en la experiencia. B: presión atmosférica del lugar de la experiencia. Para el crudo Dina Cretácico:
Flashpoint: = 92 + 0,03(760 − 722) = 93,14
Firepoint: = 110 + 0,03(760 − 722) = 111,14
Para el aceite lubricante Texaco S uper TD Di esel Eng ine Oil SOE 50:
Flashpoint: = 224 + 0,03(760 − 722) = 225,14
Firepoint: = 230 + 0,03(760 − 722) = 231,14
TABLA DE RESULTADOS Tabla N° 3. R esultados Cretácico.
PRUEBA FLASH POINT FIRE POINT
temperaturas correg idas para el crudo Di na
TEMPERATURA (ºC) 93,14 111,14
TEMPERATURA (ºF) 199.652 232.052
Tabla N° 4. R esultados temperaturas correg idas para el aceite lubricante (Texaco S uper TD D iesel E ng ine Oil S OE 50).
PRUEBA FLASH POINT FIRE POINT
TEMPERATURA (ºC) 225,14 231,14
TEMPERATURA (ºF) 437.252 448.052
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Se puede observar una gran diferencia de temperaturas entre el aceite y el crudo, debido a que la prueba de flash point y fire point es inversamente proporcional al API, se puede determinar también que el crudo tiene mayor volatilidad que el aceite debido a su API, aunque las características de los diferentes derivados de los hidrocarburos dependen de uso por lo que, no se nos debe de hacer raro unas temperaturas tan altas. El flash point se encuentra bastante cerca del fire point, y se encuentra temperaturas relativamente bajas en el caso del crudo Dina Cretácico. Para el aceite lubricante los dos puntos se encuentran a temperaturas bastante altas, pero la diferencia entre flash y fire point sigue siendo baja. La corrección no varió mucho con respecto a los valores obtenidos directamente a condiciones de laboratorio Haciendo una comparación podemos determinar que el crudo dina cretácico contiene más fase liviana que nuestro aceite lubricante y eso se explica por las diferencias tan amplias de flash y fire point entre las dos muestras. Es de esta forma que inferimos que esta característica forma parte del diseño del lubricante pues debe mantenerse estable a altas temperaturas para cumplir su función.
POSIBLES ERRORES
No se observó con anterioridad, si el termómetro estaba en un estado perfecto, ya que debido a su exceso de uso se pueden desgastar sus propiedades.
Al momento del fire point la demora al tomar la lectura del termómetro hace posible que el fuego, intervenga en la temperatura del termómetro, dando una lectura en una par de grados mayor de temperatura.
CUESTIONARIO 1-
¿Cuál es la repetibilidad y la reproductibilidad en esta determinación?
Para la repetibilidad de la prueba que consiste en que no interesen las veces que se realice, si no que las veces que se hagan las pruebas tengan un porcentaje de error mínimo. Debido a que el tiempo en el laboratorio es muy poco solo se pudo hacer una prueba por lo que en si en todas las siguientes veces que se haga no debe variar en los siguientes resultados. Para la reproductibilidad que consiste que los resultados que se obtuvieron con los mismos laboratorios se den igual en cualquier otro laboratorio, para esta prueba se nos dificulta confirmarla pero en teoría debería dar: 2-
¿Cuál es la aplicabilidad de esta determinación en la industria?
Con esta prueba se puede evitar pérdidas de las fracciones volátiles del crudo o derivado por la inflamación de éste, como también de su gravedad API como de su costo en el comercio. Otorga mayor seguridad a la hora de darle uso a los diferentes crudos y derivados del petróleo, especialmente si se van a transportar o almacenar. En el caso de los aceites lubricantes, la prueba ayuda a detectar los contaminantes presentes en éste y así predecir si ya es usado o no.
3¿Con qué ecuación se corrige el punto de chispa y de encendido explique sus variables? Debido a que los hidrocarburos son diferentes en todo el mundo, todos ellos se deben llevar a condiciones estándar (760 mmHg), por lo cual la siguiente formula se usa para corregir su temperatura que mide su temperatura de inflamabilidad. En si consiste en corregir su temperatura a la presión estándar requerida en la industria petrolera. Corrección para flash point y fire point T Corregido = °C + 0.03 (760 – P) Dónde: °C = temperatura punto de chispa en °C P = presión barométrica en mm de Hg del lugar donde nos encontramos
4-
¿Cuándo se debe hacer las correcciones para las presiones barométricas?
Cuando la prueba se realiza a una presión diferente de 760 mmHg, que es la presión estándar la cual es el índice comercial para la industria petrolera, por lo que es esencial esta corrección que nos ayuda a determinar la temperatura requerida. 5¿Cuál es la relación entre la gravedad API y los puntos de chispa y de encendido de los productos del petróleo? Debido a que la gravedad API nos determina la calidad de crudo u otro hidrocarburo en la que a mayor gravedad API mayor será su calidad la cual se caracteriza por ser más liviano y por tanto más volátil; al ser más volátil este tendrá una flash point y fire point más bajo que si fuera con un crudo pesado u otro hidrocarburo pesado siendo menor su volatilidad, por lo que el flash point y fire point es inversamente proporcional a la gravedad API.
RECOMENDACIONES
Mantener un aumento constante y gradual de temperatura muestra.
hacia la
Asegurarse de limpiar el equipo de posibles residuos de crudo u otros materiales que hayan quedado de prácticas anteriores. Eliminar las burbujas de la muestra durante el vertido hacia la cámara. Asegurarse que el termómetro no toque las paredes del recipiente (cámara abierta). Estar pendiente de todo el proceso de calentamiento de la muestra, ya que es posible no lograr identificar el punto adecuado del flash point y/o fire point. Al finalizar la práctica realizar un baño de temperatura, con el fin de disminuir la temperatura del recipiente (cámara abierta) gradualmente, evitando las posibles fracturas del mismo por un cambio brusco de temperatura.
CONCLUSIONES
Se logró determinar el punto de chispa (Flash point) y de encendio (Fire point), para un crudo en particular, el cual fue “Dina Terciario” y para el aceite
lubricante.
Se conocieron las variables o parámetros, los cuales, hay que tener en cuenta, para poder realizar la práctica y obtener buenos resultados; como también se conocieron las precauciones o cuidados que hay que tener al momento de realizar la prueba. Se identificó la importancia de conocer estos puntos para cada crudo en la industria petrolera, debido, a sus riegos explosivos, económicos y de seguridad para todo el personal que los esté manipulando. El aceite lubricante reporto un punto de encendido bastante alto, por tanto se puede presentar como un aceite para trabajos de alta fricción y temperaturas relativamente altas. El punto de encendido en el crudo puede ser debido a la conservación de volátiles en el mismo que al sufrir el calentamiento son liberados rápidamente. El aceite lubricante presenta una gran resistencia a las altas temperaturas, se puede decir que en su uso práctico tendrá un seguro desempeño.
BIBLIOGRAFIA http://www.engineersedge.com/lubrication/flash_point_fire_point.htm http://www.uamerica.edu.co/pub/Petroleos/DocumentosCrudos/GUIAS.pdf
http://www.sencamer.gob.ve/sencamer/normas/2765-93.pdf http://seremi9.redsalud.gob.cl/wrdprss_minsal/wpcontent/uploads/2012/05/Copa-Cerrada_Setaflash_EPA_1020.pdf
