DETERMINACION DE LA TEMPERATURA DE INFLAMACION POR EL MÉTODO DE COPA CERRADA PENSKY-MARTENS NORMA ASTM (D93—2ª)
PRESENTADO POR
HENRY HENRY STIVEN GUERRERO
203220!"
#ENNIFER $ALANTA $ALANTA MU%O&
20322309'
YOAN YOAN DAVID DAVID MANRIUE MENDO&A
20322222!
GRUPO 0!
PRESENTADO A ING HAYDEÉ MORALES MONDRAG*N ASIGNATURA CRUDOS Y DERIVADOS DEL PETR*LEO
UNIVERSIDAD SURCOLOM$IANA SURCOLOM$IANA FACULTAD DE INGENIERIA NEIVA 20' ITRODUCCI*N
La gran mayoría de productos derivados del petróleo, y el crudo mismo libera cierta cantidad de volátiles , una especie de vapores encima de donde están contenidas para estar en equilibrio con el ambiente que los rodea, rodea, esta volatilidad o cantidad de volátiles que liberan l iberan suele estar relacionada con la presión de vapor, por otro lado esta medida de volatilidad suele estar relacionada relacionada con la temperatura temperatura y a su vez nos lleva al concepto de infamabilidad que es el punto en el que los vapores encima de la sustancia alcanzan un equilibrio tal que al pasar una llama l lama por encima de ellos hacen ignición, con este concepto claro podemos decir que determinar la temperatura de infamación de ciertos derivados del petróleo , nos puede llevar a dos claras ventajas sobre el uso y manejo de éste : eterminar eterminar la temperatura temperatura de ignición de combustibles para motores de combustión interna, y hacer ajustes del dise!o de los mismos ,de"niendo la calidad del combustible, lubricantes,# por otro lado determinar este punto nos lleva a conocer el $actor de seguridad que se debe manejar al tratar con estas sustancias, tales como presión y temperaturas de transporte, y almacenamiento almacenamiento que son cruciales a la hora de poner en circulación dichos productos% &n este in$orme se describirán los resultados resultados de determinación determinación de la temperatura de infamación por el método de copa cerrada '&()*+ -./0&() dictada (1/-. .)0- 234%567 La cual posee dos métodos a mencionar, uno para combustibles destilados, el otro es para aceites combustibles residuales, residuos as$alticos, productos que tiendan a $ormar una película bajo condiciones de prueba% &n esta 'rueba )e 8só &l 'rimer -étodo, 'ara .ceites Lubricantes estilados% O$#ETIVOS O+,./1 G45
eterminar la temperatura de infamación de productos derivados del petróleo%
O+,./16 E678:816
Llegar a determinar la temperatura de infación de un aceite nuevo .plicar y conocer el método de 'ens9y-artens + establecer una comparación con el método de leveland y los resultados que pudiesen dar% eterminar eterminar la importancia + aplicabilidad de la prueba a la industria% &stablecer si la viscosidad de un fuido interviene con la determinación determinación de su punto de infamabilidad% omprar /esultados 0eóricos con los prácticos y establecer porcentaje de error y posibles $uentes del mismo%
MARCO TE*RICO Los Conceptos que se introducen Ya se han desarrollado, Y debido a que el fash point y el re point guardan una estrecha relación es apropiado traer a colación ambos, aunque en la prueba sólo se identicó el Fire Point. Punto de destello destello (fash (fash point &s la temperatura mínima, a presión de una
atmós$era 2;<;,4 9'a7, 9'a7, a la que una sustancia combustible, en contacto con el aire, desprende la cantidad su"ciente de vapor para que se produzca la infamación de la mezcla vapor aire mediante el aporte a la misma de una energía de activación e=terna, ya sea de origen térmico 2llama7, mecánico CLASIFICACIÓN
MARGEN
Extremadamente inflamable
P.I. < 0 ºC y PE ≤ 35 ºC
Fácilmente inflamable Inflamable Combustible
0 ºC ≤ P.I. < 21 ºC 21 ºC ≤ P.I. ≤ 55 ºC P.I. > 55 ºC
2$ricción7, eléctrico 2chispa7 o químico 2reacción e=otérmica7% e=otérmica7% &n otros documentos este parámetro parámetro es conocido como >punto de ignición>% .l valor se suele a!adir >v%a>, vaso abierto o >v%c>, vaso cerrado, para indicar el método de determinación del parámetro 2>o%c>, open cup, y >c%c>, closed cup, en la nomenclatura inglesa7% La temperatura o punto de infamación es un parámetro de"nido que tiene especial interés para líquidos infamables% 'ara sólidos se puede determinar su temperatura de infamación en estado pulverulento, mientras que en gases infamables tal parámetro tiene un mínimo interés, ya que se trata de temperaturas temperaturas por debajo de < ?% &l punto de infamación i nfamación indica si un producto arde con $acilidad o no a temperatura temperatura ambiente, al entrar en contacto con una $uente o $oco de ignición% uanto menor sea este valor para un líquido, mayor es el peligro de incendio% )on ejemplos de puntos de infamación 2';7 para algunas sustancias: @ter etílico 2AB ?7# acrilonitrilo 2B ?7# tolueno 2A ?7# estireno 24; ?7# antraceno, 2;5; ?7% .tendiendo e=clusivamente e=clusivamente al valor de este parámetro, parámetro, las sustancias y preparados preparados líquidos se clasi"can como se indica en siguiente tabla: lasi"cación de infamabilidad 2'% C%: punto infamación# '% &%: punto de ebullición7
Las sustancias y preparados gaseosos que sean infamables en contacto con el aire a temperatura y presión normales reciben también la indicación de peligro >e=tremadamente infamable> y de >$ácilmente infamables>, las sustancias y preparados sólidos susceptibles de infamarse $ácilmente después de un breve contacto con una $uente de ignición y que continDan ardiendo o consumiéndose después de la eliminación de dicha $uente% )on ejemplos de sustancias que corresponden corresponden a cada uno de estos grupos: /;; 2metacrilato de metilo, $ós$oro rojo, magnesio en polvo7# /;5 2etano, hidrógeno, ó=ido de etileno7% &ste parámetro debe ser tenido en cuenta para un correcto almacenamiento de sustancias% 8na cantidad de o=ígeno en aire superior a la normal o el e$ecto catalítico de metales u otros contaminantes puede provocar provocar un descenso en el punto de infamación% &sta observación se debe tener en cuenta especialmente, al seleccionar seleccion ar un equipo eléctrico para áreas áreas en las que se pueden generar mezclas de aireEvapor e=plosivas%
Punto De Encendido (Fire Point)
&n productos de petróleo% )e de"ne como la mínima temperatura corregida a presión barométrica de ;<;%4 9'a 2FG< mmHg7, a la cual los vapores de la muestra en presencia presencia de una $uente de ignición, i gnición, se encienden y queman continuamente por al menos cinco segundos% &sta temperatura siempre siempre es superior al punto de infamación% 0odos 0odos los productos productos de petróleo petróleo queman y bajo bajo ciertas circunstancias circunstancias sus vapores se encienden con una violenta e=plosión% )in embargo, para que esto ocurra, la cantidad de vapor en el aire debe estar comprendida entre ciertos límites% uando un producto líquido de petróleo es e=puesto al aire, algunos de sus vapores causan ciertas concentraciones de vapor y aire% uando la temperatura del líquido se eleva, más y más vapores son producidos, aumentando la relación vaporaire% &ventualmente se llega a una temperatura a la cual la mezcla vaporaire puede mantener momentáneamente momentáneamente una combustión, si una $uente de ignición i gnición está presente% presente% &sta temperatura es el punto de chispa del producto% 'ara 'ara los combustibles y los solventes, el punto de chispa es usualmente determinado por el método de Irecipiente cerradoJ 2(1/-. .)0- 347, para lo cual se calienta la muestra en una cápsula cubierta denominada 'ens9y-artens % &l mantener la copa cerrada, hace que las condiciones de prueba sean lo más parecidas posibles a los del producto en servicio% 'ara los productos de petróleo petróleo con puntos de chispa mayores mayores a F3 ? 2e=cepto 2e=cepto combustibles7 se aplica el método de Irecipiente abiertoJ 2(1/-. .)0- 357, para lo cual se calienta la muestra en una cápsula abierta denominada leveland% 0anto el punto de chispa como el de encendido de un líquido de petróleo son básicamente medidas medidas de infamabilidad% &l punto de chispa es la temperatura mínima a la cual el líquido está su"cientemente evaporado evaporado
para crear una mezcla de aire y combustible, para arder si es encendida% omo su nombre lo indica, la combustión a esta temperatura sólo se mantiene por un instante% 'or el contrario, el punto de encendido signi"ca algo más# éste es la temperatura a la cual el vapor es generado a una velocidad lo su"cientemente constante, para mantener la combustión% &n ambos casos, la combustión es solamente posible cuando la velocidad de vapor de combustible y de aire, se encuentra dentro de ciertos límites% 8na mezcla que sea muy pobre o muy rica, no quemará% &l punto de chispa es reportado como la temperatura en ?K a la cual ocurre una llama instantánea, el punto de encendido es reportado reportado como la temperatura temperatura a la cual la llama permanece permanece por lo l o menos cinco segundos% 'ara 'ara un combustible o solvente de petróleo, volátil, el punto de chispa es importante como una indicación de los peligros de $uego y e=plosión, relacionados con su utilización% IMPORTANCIA Y USOS
&l punto de infamación i nfamación mide la tendencia de espécimen que al ser mezclado con el aire $orme una mezcla infamable bajo condiciones del laboratorio% &s la Dnica de las propiedades que debe ser considerada en el cálculo de riesgo de infamación i nfamación del material% &l punto de infamación i nfamación se usa en regulaciones de seguridad para de"nir los materiales infamables y combustibles% 8no debe consultar la regulación involucrada para de"niciones precisas de estas claves% &l punto de infamación puede indicar la l a presencia de materiales volátiles e infamables en un material relativamente relativamente no volátil o no infamable %'or ejemplo, una bajo punto de infamación anormal anormal en una muestra de queroseno puede indicar la contaminación de gasolina% &l punto de infamación i nfamación se utiliza en normativas de transporte y seguridad para de"nir los productos infamables y combustibles%
PROCEDIMIENTO; Procedimiento Procedimiento elaborado en el laboratorio, puede tener algunas di!erencias con el m"todo en la norma, debido a !alta de elementos # errores cometidos en la pr$ctica. Muestreo: Se usó Una Muestra Muestra de Aceite Lubricante 2 tiempos. tiempos.
(o debe hacerse trans$erencias a menos que la 0 sea M ;N por debajo del punto de
La
&vitar el almacenamiento almacenamiento de muestras a 0 O 4B
Los compuestos volátiles pueden di$undirse a través de
)e toma FB ml de muestra 2.ceite 507 P)e lavó la copa donde se iba a colocar la muestra con gasolina%
0.QL. 0.QL. & . .01) M<6.4 A8/. 2T 2T
T=74.<4 (>F?>C) 33!>F
'B333> F
R4.4 D 845.4=/.1 ?-!>C
P6/@ D P<+4(==H?K P4) 2 9'2!B
-uestra de álculo ebido a que la presión p resión de la prueba di"ere de ;<;%49'a ;<;%49'a 2FG
(
335 ªf + 0.06 760 − 721
(
) mmHg =337.34 ºf
168.33 ºc + 0.033 760− 721
) =168.617 ºc
T=74.<4 /4=48/@ C1/4
|
337.34 ºf 168.617 ºc
|
Valor Experimental −Valor Teorico ∗100 =%Error Valor Teorico
168.617 − 88
∗¿
88
¿ ¿
ANLISIS DE RESUL RES ULT TADOS
&n el in$orme se determinó la temperatura de infamación del aceite terpel elerity 50% 50% La temperatura encontrada se encontró en los valores esperados debido a que en prácticas anteriores se había determinado el mismo parámetro pero por otro método, sin embargo siguiendo los parámetros de la (orma .)034 de reducir la rata de calentamiento y aplicar la llama más constantemente constante mente , y apagar el agitador cuando se tuviera una temperatura 54?c por debajo del punto de infamación esperado, puesto que se esperaba un punto de infamación de 4B
omo )e puede observar la temperatura de infamación que debería tener el aceite es de NN ? o ;3
por otro lado en la cámara cerrada de 'ens9y , la mayoría del tiempo está cerrada evitando que los vapores escapen lo que hace que los vapores se acumulen en la muestra más rápido y el punto de infamación se alcance más rápido, o sea más bajo respecto al de cleeveland% %o se usó el termómetro de Pens&y, lo que puedo infuir en el error, puesto que estos termómetros est$n calibrados para la precisión de la prueba.
CONCLUSIONES
La temperatura de infamación obtenida en laboratorio, di"era de las especi"caciones del mismo aceite en la página Reb del $abricante debido a que el aceite si no está directamente medido de $ábrica o en su medida inmediatamente luego de abrir el envase, puede contaminarse o degradarse% &l método de 'ens9y usa cámara cerrada lo que hace que el punto de infamación sea determinado para aplicaciones de almacenamiento almacenamiento en tanques cerrados, y motores motores debido a que allí los aceites están dentro del equipo equipo o tanque y poner el $actor de seguridad seguridad en el equipo% )e debe aplicar una $uente de agitación para líquidos con una viscosidad considerable% La determinación del "re point $ue determinada segDn la norma .)0- 34 )egDn la norma, norma, los resultados de "re point por encima encima de ;<
Tuáles son las di$erencias entre entre los dosU ado que los métodos de $rasco cerrado cerrado se llevan a cabo c abo en un ambiente con"nado, los resultados resultados son menos propensos a ser inter$erido por elementos e=ternos on encontrado en el laboratorio% 'or otra parte, es comprensible comprensible que produce puntos de infamación in$eriores generales, generales, ya que el calor está contenido y la sustancia es más probable que llegar a ser infamables en una $ase anterior% ebido a esto, se utilizan como estándares de la industria en general, debido a que o$recen resultados más bajos, que garantizan prácticas más seguras% )in embargo, es importante se!alar que ni los puntos de la l a opa de infamación de copa abierta ni cerrada cerrada son parámetros parámetros cruciales
o
pertenecientes pertenecientes a la sustancia, pero los resultados empíricos en lugar de la prueba% &llos a$ectado será por todo tipo de criterios, el laboratorio incluyendo los que se llevan a cabo en, el equipo utilizado y el método de prueba seleccionados% 'untos de infamación en vaso abierto de medición un punto de infamación utilizando un método de copa abierta es, como su nombre indica, llevado a cabo en un recipiente que está e=puesta al aire e=terior% La temperatura de la sustancia se eleva y una $uente de ignición 'oco a poco se hace pasar sobre la parte superior de la misma, hasta que llega a un punto en el que >fashes> y se infama% &l punto de infamación aquí variará en $unción de la distancia entre el $ondo y la $uente de ignición la altura de la $uente por encima de la taza% &l método de copa abierta más comDnmente utilizada es conocida como la leveland 1pen up 217% opa errada e destello e nuevo, como su nombre indica, el punto de infamación en vaso cerrado el método está dentro de un recipiente cerrado cerrado conducido que no está abierto a la atmós$era e=terior% La tapa se sella y la $uente de ignición se introduce en el propio recipiente, lo que permite una apro=imación más cercana a las condiciones de la vida real 2Las que se encuentran en el interior: tal como un depósito de combustible7%
C<6./14/1 o
ómo se determina la repetibilidad y la reproducibilidad para la prueba segDn la norma .)0- 34U
'ara procedimiento . )egDn la norma: 'La di!erencia entre resultados sucesios, obtenidos por el mismo operador con los mismos aparatos y ba)o las condiciones de operación constantes en un material de prueba id"ntico a largo pla*o, pla*o, haciendo bien el m"todo los alores puede cambiar en + de -.
/eproducibilidad: 'la di!erencia entre dos resultados separados e independientes, obtenidos por di!erentes operadores en di!erentes laboratorios con materiales id"nticos a largo largo pla*o en un correcto uso y aplicación del m"todo a largo pla*o los resultados pueden ar/an en + de -.
'rocedimiento Q ebido a que son las l as mismas traducciones se adjunta las capturas de pantalla%
o
C
)on termómetros calibrados segDn temperatura para esta prueba determinada% R41 T=74.<4 ! A 0>C (20 A 230>F) 0 A 200>C (!0 A 392>F) 90 A 30>C (200 A 00>F)
NQ=1 T=@=.1 .)0C' 323K7 ;B NN2NNK7 ;<; ;<2;
THasta que temperatura ha sido determinada la precisión de este métodoU )egDn la nota ;: La determinación de la temperatura de infamación por encima de 0-1c puede ser reali*ada, sin embargo, la precisión no ha sido determinada para temperaturas de infamación por encima de +--1c. o
C<41 6 + 48 546 8188/16 +41=./846
Cuando la presión atmos!"rica atmos!"rica de la reali*ación de la prueba este en un alor di!erente de +-+.2 3Pa.
o
'or qué se di"eren los resultados por los métodos de leveland y 'ens9y -artensU
La di!erencia entre los equipos y lo que se hace en el m"todo4 La agitación presente en el m"todo de Pens&y (%o Cleeland, Cleeland, c$mara c$mara cerrada que no permite escapar escapar ol$tiles ol$tiles en Pens&y Pens&y, c$mara abierta abierta para Cleeland lo que permite escapar escapar ol$tiles. ol$tiles.
&=iste alguna ecuación que relaciones relaciones los resultados resultados obtenidos por el método de leveland y el método de 'ens9yU (o se ha encontrado una ecuación que relacione los dos métodos, sin embargo en el de leveland la distancia de la $uente de ignición i gnición a la muestra es lo que hace variar el resultado, y quizá sea posible establecer una correlación para relacionar ambos métodos% QCQLC1V/.KW.
(orma .)0- 34% )tandard 0est -ethod $or Klash 'oint by 'ens9y -artenslosed up 0ester 0ester 'etroleum &ngineers Handboo9, HoRard%Q% Qradley% /ichardson, 0e=as:)ociet 0e=as:)ociety y o$ 'etroleum 'etroleum&ngineers% &ngineers% Vuias del laboratorio de crudo http:EERRR%petroonline%comEneRs http:EERRR %petroonline%comEneRsEanalytical Eanalytical instrumentationE;;Ebrea9ingXne instrumentat ionE;;Ebrea9ingXneRsEopenXandXclose RsEopenXandXclosedXcupXfashXpointX dXcupXfashXpointX RhatXisXtheXdiYerenceE4
