miércoles, 24 de junio de 2009

PUNTO DE INFLAMACIÓN Y CALOR DE COMBUSTIÓN

1. OBJETIVO.-
1.1 OBJETIVO GENERAL:
Determinar la calidad del petróleo, gas natural y sus derivados en cuanto se refiere a características de seguridad industrial (Punto de Inflamación) y la comercialización de los mismos (Calor de Combustión).
1.2 OBJETIVO ESPECIFICO:
Calcular el punto de inflamación de un determinado corte de petróleo.
Mediante este calculo verificar la relación del punto de inflamación con el calor de combustión
2. MARCO TEORICO:
2.1.-PUNTO DE INFLAMACIÓN
Se denomina punto de inflamación de un líquido a la temperatura mínima a la cual vapores de hidrocarburos que se desprenden forman con el aire que se encuentra sobre el líquido, una mezcla que se inflama al acercársele una llama. El punto de inflamación se determina calentando en un recipiente adecuado la fracción de petróleo y acercando a la atmósfera que se encuentra sobre el líquido que se calienta, una llama de dimensiones prefijadas y verificando la temperatura de inflamación a intervalos de 1°C., para derivados con punto de inflamación inferior a los 100°C.; y cada 2°C. para derivados con punto de ebullición superior a los 100°C. La descripción del método A.S.T.M.-D 93-22, por ejemplo, sirve para la determinación del Punto de Inflamación del Fuel Oil, en un aparato llamado "Pensky-Martens".
La temperatura mínima a la cual se produce el encendido (se observa una llama sobre el líquido), se denomina punto de inflamación. Este calentamiento puede hacerse en un recipiente abierto como aparato de CLEVELAND, y a este punto de inflamación se denomina "punto de inflamación en vaso abierto", o bien puede realizarse en recipiente cerrado , Pensky-Martens
MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE INFLAMACIÓN:
MÉTODO DE COPA CERRADA PENSKY – MARTENS
Probador de Inflamación Pensky-Martens Closed Cup

2.2 MÉTODO DE PRUEBA
Para determinaciones del punto de inflamación de lubricantes, aceites lubricantes, líquidos conteniendo sólidos y líquidos suspendidos que tienden a formar una superficie de film durante la prueba.
Probador de Inflamación Pensky-Martens Closed Cup.
- Conforme con ASTM D93 y especificaciones relacionadas
-Preferencia de unidad eléctrica o gas.
Determina puntos de inflamación para una extensa gama de productos por método a copa cerrada con agitador de muestra a baja velocidad. Usado extensivamente en regulaciones para detección de contaminación de materiales volátiles e inflamables en aceites de gasolina y aceites lubricantes. y para caracterización muestras peligrosas.
Mecanismo operador se abre y aplica una llama al mover un botón. Cubierta cabe sobre copa de latón e incluye llama piloto. Punto de referencia para llama de prueba. agitador incorporado y férula de termómetro de latón chapado.
Modelo electrónicamente calentado con un calentador de nickel-cromo con control de variable para precisa proporción de temperaturas. Unidad del calentador esta encerrada en una caja de acero inoxidable con aberturas de enfriamiento. Incluye receptáculo y switcch para accesorios agitador de baja velocidad.
Modelo calentado por gas tiene quemador natural de gas hecho de nickel chapado de latón. (especifique cuando ordene ). Ambos modelos están montados en una base de hierro segura. sst iron base.
Ámbito y Aplicación: El método 1010 Utiliza el probador d COPA CERRADA PENSKY – MARTENS para determinar el punto de inflamación de residuos líquidos, incluyendo aquellos que tienden a formar una película superficial bajo las condiciones del método. Este método también se utiliza para determinar la inflamabilidad de los residuos líquidos que contienen sólidos suspendidos no filtrables.
Resumen del Método: La muestra se debe calentar a una velocidad constante y lentamente, con agitación continua. Una llama pequeña se debe aplicar a la copa a intervalos regulares, interrumpiendo simultáneamente la la agitación. El punto de inflamación corresponderá a la temperatura más baja a la que, la aplicación de la llama, inflama el vapor sobre la muestra.
Aparatos y Materiales:
Probador de COPA CERRADA PENSKY – MARTENS, según se ilustra en la figura.
Termómetros: se deben usar tres termómetros estándares con el PROBADOR DE COPA CERRADA PENSKY – MARTENS como sigue:
Para pruebas en las que lecturas indicadoras caen dentro de los limites de 10 a 60 °C, se debe usar un termómetro de rango bajo PENSKY – MARTENS, cuyo rango varie entre -5 a 110°C o equivalente.
Para pruebas en las que lecturas indicadoras caen dentro de los límites de 60 a 140 °C, se debe usar un termómetro de rango medio PENSKY – MARTENS, con un rango entre 20 a 150 °C o equivalente.
Para pruebas en que las lecturas indicadas caen entre 130 a 370°C, se debe usar un termómetro de alto rango PENSKY .- MARTENS, con un rango alto o medio.
Reactivos
Calibración: El p – xileno debe conformarse a las siguientes características:
Gravedad especifica de 0.860 mínima hasta 0.866 como máxima, (15.56 /15.56°C).
Rango de ebullición: 2°C desde el comienzo del secado, punto caundo se prueba de acuerdo co el método D850 o D1078 de la ASTM. El rango debe incluir el punto de ebullición del p – xileno puro, que es de 138.35°C.
Pureza: 95 % como mínimo con punto de congelamiento de 11.23 °C, calculado de acuerdo a el método D1016 de la ASTM, a partir del punto de congelamiento determinado experimentalmente mediante el método D1015 de la ASTM.
Muestreo, Preservación y Manejo: Se pueden obtenr puntos de inflamación erróneamente altos se no se toman precauciones para evitar la perdida de material volátil. No se deben abrir los recipientes en forma innecesaria, ni hacer transferencias a menos que la temperatura de la muestra este por lo menos 8 °C por debajo del punto de inflamación esperado. No se deben usar para estos métodos de prueba recipiente dañados ( con fugas)
No se deben guardar muestras en recipientes plásticos(polietileno, polipropileno), ya que el material volátil puede escapar por las paredes del envase.
Obtener una muestra de acuerdo con las instrucciones entregadas en el método D 4057 de la ASTM.
Las muestras de residuos muy viscosos pueden ser calentadas hasta que estén razonablemente líquidas antes de ser probadas. Sin embargo, ninguna muestra se debe calentar a una temperatura superior a 17 °C por debajo del punto de inflamación esperado.
Si la muestra contiene agua, esta se puede eliminar ya sea con cloruro de calcio o simplemente por filtración (papel filtro o algodón absorbente seco). Se puede calentar la muestra pero no por periodos prolongados y además teniendo la precaución de que la temperatura se mantenga siempre 17 °C por debajo del punto de inflamación esperado.
Nota: Si se sospecha que la muestra contiene contaminantes volátiles, se debe omitir el tratamiento descrito anteriormente.
Calibración: Determinar el punto de inflamación del p – xileno. Cuando el probador esté operando adecuadamente, se obtendrá el valor de 27.2 +- 1.1 °C.
Se advierte que el p – xileno es extremadamente inflamable. Dañino si se inhala. Manténgalo lejos del calor, chispas y llama abierta. Mantener cerrado el recipiente. Evitar la acumulación de vapores y eliminar todas las fuentes de inflamación, en especial, los aparatos y calentadores eléctricos que no sean a prueba de gases explosivos. Evitar respirar el vapor y el rocío, así como también el contacto prolongado con la piel.
Si el punto de inflamación obtenido para el p – xileno no está dentro de los límites establecidos, revisar la condición y operación de los aparatos, en especial, en cuanto a la firmeza de la tapa, la acción de la cerradura y la posición de la llama.
Si es necesario, después del ajuste, repetir la prueba. El p – xileno con un punto de inflamación de 27.2 +- 1.1 °C no es una referencia adecuada para los rangos altos de temperatura del probador de COPA CERRADA PENSKY – MARTENS, que puede llegar a 370 °C
2.3 PROCEDIMIENTOS:
Procedimiento A: Determinación del punto de inflamación de líquidos comunes.
Limpiar y secar bien todas las partes de la copa y sus accesorios antes de comenzar la prueba, asegurándose de retirar cualquier solvente que se haya usado para limpiar el aparato. Llenar la copa con la muestra de residuo a probar hasta el nivel indicado por la marca de llenado. Colocar la tapa sobre la copa y ubicar este última en la placa calefactora. Asegurándose de tener adecuadamente conectado el dispositivo que traba o fija la ubicación de la tapa. Insertar el termómetro. Llevar el residuo a probar a una temperatura de 15+-5°C o 11°C menor al punto de inflamación estimado, lo que sea menor. Encender la llama de prueba y ajustarla a 4 mm de diametro. Calentar a una velocidad tal que la temperatura, indicada por el termómetro, aumente 5 a 6 °C/min. Conectar el agitador entre 90 y 120 RPM.
Se se sabe que la muestra tiene un punto de inflamación de 110 °C o menor, aplicar la llama cuando la temperatura de la muestra se encuentre entre 17 °C a 28 °C por debajo del punto de inflamación esperado y, de ahí en adelante, en cada lectura de temperatura que sea múltiplo de 1°C. Aplicar la llama de pruebas accionando el mecanismo de la tapa que controla la cerradura y el quemado de la llama de prueba, de modo que la tapa que controla la cerradura y el quemador de la llama de prueba, de modo que controla la cerradura y el quemador de la llama de prueba, de modo que la llama baje hasta el espacio con vapor en la copa en 0.5 segundos, dejar ahí 1 segundo y llevar, rápidamente a su posición original. No se debe agitar la muestra cuando se aplica la llama.
Si se sabe que la muestra tiene un punto de inflamación superior a 110 °C, aplicar la llama de prueba, tal como se describe anteriormente a cada lectura de 17 °C a 28°C bajo el punto de inflamación esperado.
Registra el punto de inflamación observado, la lectura de temperatura en el momento en que la aplicación de la llama produzca una llama distinta en el interior de la copa. No confunda el punto de inflamación verdadero con el halo azuloso que a veces rodea la llama de prueba en aplicaciones previas a la que se produce la inflamación real
Procedimiento B: Determinación del punto de inflamación de sólidos suspendidos y materiales altamente viscosos.
Llevar el material a probar y el probador a una temperatura d 15 +- 5°C o 11°C por debajo del punto de inflamación estimado, lo que sea menor. Conectar el agitador a 250+-10RPM. Elevar la temperatura durante toda la prueba a una velocidad no menor a 1, ni mayor a 1.5 °C/min. Con la excepción de estos requisitos para velocidades de agitación y calentamiento, proceder según se indica procedimiento A
Calculo e Informe: Se debe registrar la presión barométrica ambiente en el momento de la prueba. Cuando la presión difiera de 101.3 KPa (760 mm Hg), se debe corregir el punto de inflamación como sigue:
Punto de inflamación corregido= C + 0.25 (101.3-p) (1)
Punto de inflamación corregido= C + 0.033 (7603-P) (2)
Donde :
C= Punto de inflamación observado, °C.
P=presión barométrica ambiente, KPa.
P=presión barométrica ambiente, mm Hg.
El punto de inflamación observado © debe ser corregido al 0.5 °C más cercano.
El valor de el punto de inflamación así obtenido se informa como el punto de inflamación método de COPA CERRADA PENSKY MARTENS ASTM D93-IP 34.
La presión barométrica usada en este cálculo es la presión ambiente del lugar conde se realiza la prueba. Muchos barómetros aneroides, tales como los usados en las estaciones meteorológicas y aeropuertos, están corregidos o calibrados para entregar lecturas a nivel del mar. Por lo tanto, tales lecturas no son validas para esta prueba.
La determinación del punto de inflamación en vaso abierto se emplea para aceites lubricantes pesados (derivados con punto de inflamación superior a los 80 °C., y la inflamación en vaso cerrado son más para determinaciones de fracciones tales como el kerosene, diesel oil y el fuel oil, (derivados con punto de inflamación inferior a los 80 °C.).-
El punto de inflamación en vaso abierto se efectúa generalmente con el aparato de "Cleveland", y la determinación en vaso cerrado puede efectuarse ya sea con el aparato de: Tagliabue, usado en EUA para el kerosene, o con el de Pensky Martens, usado generalmente en Europa para todos los combustibles (en Norte América especialmente para los fuel oils o derivados con puntos de inflamación superior a 79 °C.) cuya temperatura de inflamación se desea determinar en vaso cerrado. El Punto de inflamación de los derivados de petróleo nos indica que la velocidad con que se producen los vapores a esa temperatura y es suficiente para producir una mezcla inflamable con el aire que la rodea. Es ésta una característica que deben conocer aquellos que emplean estos productos, pues da una idea exacta del grado de inflamabilidad del mismo cuando se tiene en un recipiente cualquiera.
En el caso de los aceites lubricantes, no solamente nos indica la temperatura máxima a que se puede hacer llegar un cojinete en trabajo sin que haya peligro de inflamación, sino que nos da una idea del grado de fraccionamiento del aceite, indicándonos la presencia de pequeñas cantidades de fracciones livianas que lo hacen ineficiente, aumentando su consumo y reduciendo su viscosidad a la temperatura de trabajo. El Punto de Inflamación de los derivados de petróleo disminuye en forma proporcional con su densidad y con la presión a la que se encuentran.
El Punto de Inflamación dijimos que era la temperatura mínima en que los vapores desprendidos de un líquido formaban una mezcla inflamable a temperatura ambiente. Se ha encontrado que si la proporción de vapores diluidos en el aire es inferior o superior a un porcentaje determinado, la mezcla no puede inflamarse y continuar quemándose. Se conocen como límites inferior y superior de inflamación, las proporciones mínima y máxima de vapores que deben estar presentes en una atmósfera de aire para que la mezcla se inflame con una llama.
Ahora bien, cuando se tiene en la mezcla una proporción determinada de vapores y aire, la mezcla se inflama en forma explosiva, es decir con un gran desarrollo de calor y presión. La temperatura de inflamación es siempre inferior a la de explosión; de aquí la importancia de conocer la primera.
La proporción de vapores y aire para formar la mezcla inflamable o explosiva varía de acuerdo a las características de cada hidrocarburo y de la temperatura y la presión inicial de la mezcla.
El aumento de presión o de temperatura reduce el límite inferior de inflamabilidad de los hidrocarburos. Erickson ha encontrado que el producto del calor de combustión de un hidrocarburo por la concentración en porcentaje del límite inferior de inflamabilidad, es una constante para los gases y vapores de una misma serie de hidrocarburos. Por lo tanto conociendo la constante para un hidrocarburo de cada serie, se puede calcular el límite de inflamación de los demás hidrocarburos de la misma serie.