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PRACTICAS
PAGINA
DISEÑO DE UN REACTOR HOMOGENEO DISCONTINUO ISOTERMO
2
EXTRACCIÓN LIQUIDO-LÍQUIDO
11
CARACTERIZACIÓN DE UNA FRACCIÓN PETROLÍFERA. CURVA DE DESTILACIÓN ASTM
19
3
DISEÑO DE UN REACTOR HOMOGÉNEO DISCONTINUO ISOTERMO
4
1. OBJETO
Los objetivos de esta práctica son:
• Determinación de la ecuación cinética para la reacción de saponificación del
acetato de etilo con sosa.
CH3COOCH2CH3 + NaOH CH3COONa + CH3CH2OH
• Cálculo de la constante cinética y su variación con la temperatura.
• Cálculo y comparación de los valores de conversión (teóricos y experimentales)
del reactor discontinuo
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
2.1. Obtención de la ecuación cinética
La ecuación cinética representa la velocidad de reacción y puede obtenerse, bien a partir
de consideraciones teóricas o ser simplemente el resultado de un procedimiento
empírico de ajuste de datos experimentales. En cualquier caso, el valor de los
coeficientes cinéticos o constantes de velocidad de dicha ecuación solamente pueden
determinarse por vía experimental ya que en la actualidad resultan inadecuados los
modelos teóricos de predicción.
La determinación de la ecuación cinética suele realizarse mediante un procedimiento en
dos etapas: primero se obtiene la variación de la velocidad con la concentración a
temperatura constante y después la variación de los coeficientes cinéticos con la
temperatura.
Los reactores discontinuos o por cargas suelen trabajar isotérmicamente y a volumen
constante. Debido a la fácil interpretación de los resultados experimentales obtenidos en
5
estas condiciones de trabajo, este reactor es el dispositivo preferido para la obtención de
datos cinéticos en sistemas homogéneos.
Para analizar los datos cinéticos obtenidos se emplean dos métodos:
• Método integral: Se utiliza principalmente con reacciones sencillas y será el que
apliquemos en esta práctica.
• Método diferencial: Es el más adecuado para cinéticas complejas, necesitando
además reactores experimentales más precisos.
Obtención de la ecuación cinética: Método integral
Se trata de una reacción reversible de segundo orden global y primero respecto a cada
reaccionante:
A + B R + S
La velocidad de reacción química (velocidad de desaparición de reactivos) viene dada
por la ecuación:
))((1
0000 AABAAABAAA
A XCCXCCkCkCdt
dCdt
dNV
r −−==−=−=−
Si llamamos M a la relación molar de reaccionantes (0
0
A
B
CC
M = ):
))(1(200 AAA
AAA XMXkC
dtdX
Cr −−==−
que por separación de variables e integración resulta:
1Mcon )()1(
ln 00 ≠−=−−
ktCCXMXM
ABA
A
o bien:
1Mcon )(lnln 00 ≠−+= ktCCMCC
ABA
B
6
Representando A
B
CC
ln frente al tiempo se debe obtener una recta de ordenada en el
origen Mln y de pendiente kCC AB )( 00 − . A partir de la pendiente se obtiene el valor
de la constante, y repitiendo el proceso con otro valor de temperatura se obtiene la
constante final en función de la temperatura.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Tiempo (s)
Ln C
B/C
A
O.O= ln Mpte= (CB0-CA0)k
2.2. Dependencia de la constante cinética de la temperatura. Ecuación de
Arrhenius.
Como cualquier constante termodinámica, la constante de velocidad (k) depende de la
temperatura. La expresión que relaciona ambos parámetros es la ecuación de Arrhenius:
k A eE
R T= −
donde:
A= factor preexponencial
E= Energía de activación (J/mol)
R= 8,3143 (J/mol)
T= Temperatura (K)
la cual se puede linealizar aplicando logaritmos neperianos:
ln ( ) ln ( )k AE
R T= −
Representando el ln(k) frente a (1/T) se obtiene una recta de cuya ordenada en el origen
puede obtenerse A y de su pendiente E.
7
2.3. Ecuación de diseño de un reactor discontinuo.
Al suponer mezcla perfecta, la composición se puede considerar uniforme en todo el
reactor, por lo que realizando un balance de materia para cualquier reaccionante, se
tiene:
[ENTRADA]-[SALIDA]-[REACCION]=[ACUMULACION]
en este caso concreto, al no existir entrada ni salida, la ecuación anterior se simplifica a:
[REACCION]=[ACUMULACION]
[REACCION]= (-rA)V
[ ]ACUMULACION = =
−= −
dNdt
d N X
dtN
dXdt
A A AA
A( ( ))
0
0
1
donde:
NA0= moles iniciales del reaccionante A
XA = conversión del reaccionante A
V= volumen del reactor
(-rA) = velocidad de desaparición del reaccionante A
Sustituyendo en la ecuación inicial:
( )− =r NdXdtA A
A0
separando variables e integrando, se obtiene:
t CdX
rAA
A
X A=−�0 0
( )
La integración de esta ecuación permite determinar el tiempo necesario para que se
alcance una conversión determinada (XA) en condiciones isotérmicas. En el caso de esta
práctica (saponificación de acetato de etilo con sosa), la integración conduce a:
)1(ln
)1(1
0 A
A
A XMXM
MkbCt
−−
−=
8
3. INSTALACION EXPERIMENTAL.
En la figura 1 se representa un esquema de la instalación experimental formada básica-
mente por:
• Reactor termostatizado.
• Sistema para medir la conductividad
• Sistema de control de la temperatura.
Es un reactor de vidrio Pyrex, encamisado y con una capacidad máxima de 2 litros.
Posee un sistema de agitación formado por un motor de agitación y un agitador de
paletas. Consta de un baño termostatizado en el que se mantiene el fluido refrigerante a
la temperatura adecuada y un sistema de recirculación para medir la conductividad de la
mezcla reaccionante.
Figura 1. Instalación experimental.
450 rpm
BAÑO TERMOSTATIZADO
CONDUCTIMETRO
9
4.PROCEDIMIENTO OPERATIVO.
1. Se enciende y programa el controlador del baño termostatizado para mantener
una temperatura constante en el reactor.
2. Se pone en marcha el agitador
3. Se alimentan 1,5 l de disolución de acetato de etilo 0,01 M
4. Se disuelve la cantidad exacta de NaOH en el menor volumen de agua posible
para que su concentración en el reactor sea 0,0125 M.
5. Cuando se haya estabilizado la temperatura en el reactor, se añade la sosa
6. Se toma tiempo cero y se anotan las medidas de conductividad
7. La reacción termina cuando no hay cambios en la conductividad de la mezcla
8. Repita el proceso a las temperaturas que le indique su profesor.
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
La variación de la conductividad de la mezcla reaccionante se debe a la desaparición del
ión conductor OH- (es decir, a la desaparición de la sosa). Se pueden establecer las
siguientes relaciones entre concentraciones:
De las ecuaciones anteriores, se puede deducir el valor de a y b:
00, µbaCNaOH +=
ttNaOH baC µ+=,
∞∞ += µbaCNaOH ,
∞
∞∞
−−
=µµ
µµ
0
0,0, NaOHNaOH CCa
∞
∞
−
−=
µµ0
,0, NaOHNaOH CCb
10
Una vez conocidos a y b, se puede obtener las concentraciones de acetato y sosa y la
conversión de acetato en cualquier momento. A partir de dichos datos, se deben calcular
los parámetros cinéticos de la reacción: constante (k), factor preexponencial (A) y
energía de activación de la ecuación de Arreniush (E).
Por último, y utilizando la ecuación de diseño del reactor discontinuo, el alumno debe
calcular y representar la variación de la conversión con el tiempo, comparando los
resultados con los valores experimentales obtenidos en la práctica. Todos estos cálculos
pueden ser realizados con ayuda de una sencilla hoja de cálculo como la que se muestra
a continuación:
t (seg) cond (mS/cm) CB (NaOH) CA (Acetato) XA (Acetato) ln CB/CA
0 4,81 0,0125 0,01 0,0000 0,2231435510 4,78 0,012380478 0,009880478 0,0120 0,2255599820 4,76 0,012300797 0,009800797 0,0199 0,2272003530 4,74 0,012221116 0,009721116 0,0279 0,2288648640 4,72 0,012141434 0,009641434 0,0359 0,2305540450 4,69 0,012021912 0,009521912 0,0478 0,2331353160 4,67 0,011942231 0,009442231 0,0558 0,2348886570 4,65 0,01186255 0,00936255 0,0637 0,2366686980 4,63 0,011782869 0,009282869 0,0717 0,2384760590 4,61 0,011703187 0,009203187 0,0797 0,24031135100 4,61 0,011703187 0,009203187 0,0797 0,24031135110 4,59 0,011623506 0,009123506 0,0876 0,24217527120 4,56 0,011503984 0,009003984 0,0996 0,24502626130 4,54 0,011424303 0,008924303 0,1076 0,2469647140 4,52 0,011344622 0,008844622 0,1155 0,24893422150 4,5 0,01126494 0,00876494 0,1235 0,25093557160 4,48 0,011185259 0,008685259 0,1315 0,25296953170 4,45 0,011065737 0,008565737 0,1434 0,2560834180 4,43 0,010986056 0,008486056 0,1514 0,25820249190 4,41 0,010906375 0,008406375 0,1594 0,26035715200 4,39 0,010826693 0,008326693 0,1673 0,26254827210 4,37 0,010747012 0,008247012 0,1753 0,26477681220 4,35 0,010667331 0,008167331 0,1833 0,26704373230 4,33 0,010587649 0,008087649 0,1912 0,26935004240 4,31 0,010507968 0,008007968 0,1992 0,27169678250 4,29 0,010428287 0,007928287 0,2072 0,27408503260 4,28 0,010388446 0,007888446 0,2112 0,27529506270 4,26 0,010308765 0,007808765 0,2191 0,27774769280 4,24 0,010229084 0,007729084 0,2271 0,28024469290 4,22 0,010149402 0,007649402 0,2351 0,2827873300 4,21 0,010109562 0,007609562 0,2390 0,2840761310 4,19 0,01002988 0,00752988 0,2470 0,28668952320 4,17 0,009950199 0,007450199 0,2550 0,2893518330 4,15 0,009870518 0,007370518 0,2629 0,29206435340 4,14 0,009830677 0,007330677 0,2669 0,29343992
11
x t xCond. (t=0) Cond (t=inf) x y 0 0 0
4,81 2,3 a6 -2,6213E-19 0 4,8063E+00 0,1 80,65653842 0,1a5 1,4687E-15 0,2 179,046474 0,2a4 -3,0770E-12 0,3 301,7911862 0,3
Parámetros Conductividad a3 2,6880E-09 0,4 459,3142861 0,4a b a2 -3,4130E-08 0,5 669,0699332 0,5
-0,006663347 0,003984064 a1 -2,1510E-03 0,6 962,8046402 0,6a0 4,8063E+00 0,7 1405,476155 0,7
0,8 2157,015284 0,8pte CA0 CB0 M b
0,000218 0,01 0,0125 1,25 1,0000E+00
K30 (l/mol s)0,0872
y = -2,6213E-19x6 + 1,4687E-15x5 - 3,0774E-12x4 + 2,6877E-09x3 - 3,4131E-08x2 - 2,1511E-03x + 4,8063E+00
R2 = 9,9992E-01
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
0 500 1000 1500 2000
Tiempo (seg)
CO
nduc
tivid
ad (m
S/c
m)
cond (mS/cm)
Polinómica (cond(mS/cm)) 0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
0 500 1000 1500 2000 2500
Tiempo (seg)
Con
vers
ión
de a
ceta
to, X
A
expeimental
diseño
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 500 1000 1500 2000
Tiempo (s)
Ln C
B/C
A
12
EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO
13
1.Objeto.
Esta práctica tiene como objetivo la separación de dos componentes (ácido acético y
agua) de una mezcla líquida mediante la adición de un disolvente orgánico
(cloroformo), que disuelve preferentemente al primero de ellos. En primer lugar se
obtendrá experimentalmente la curva de solubilidad (curva binodal) del sistema ternario,
y posteriormente se realizará el cálculo y representación de la recta de reparto y fases
conjugadas procedentes de una mezcla ternaria de concentración conocida,
correspondiente a una extracción de una sóla etapa de equilibrio.
2. Fundamento teórico.
La extracción líquido-líquido es una operación básica de naturaleza física cuyo objeto es
la separación de dos o más componentes de una mezcla líquida mediante la adición de
un disolvente en el cual uno o más componentes son preferentemente solubles.
La operación de extracción se puede llevar a cabo con varios tipos de contacto y modos
de funcionamiento:
- Operación discontinua en una sóla etapa (mezclador-sedimentador)
- Operación discontinua en varias etapas mediante contacto repetido con el mismo
disolvente (varias unidades mezclador-sedimentador)
- Operación continua con contacto intermitente (columna de platos)
- Operación continua con contacto continuo (columna de relleno)
La operación de extracción más sencilla es aquella en la que la mezcla líquida inicial se
pone en contacto con el disolvente en un mezclador-sedimentador (FIGURA 1) el
tiempo suficiente para que se alcance el equilibrio y finalmente, en función de la
densidad, se separan las denominadas fases conjugadas en equilibrio.
14
Disolvente, S Fase Extracto, S, C, B Mezcla líquida, B,C Fase Refinado,B, C, S Mezclador Sedimentador
Figura 1. Extracción discontinua
La mezcla líquida inicial está constituida por dos componentes, el soluto, C, que es el
que se transfiere preferentemente a la fase disolvente, y el diluyente, B. Cuando se
ponen en contacto la mezcla líquida y el disolvente, S, se forma una mezcla ternaria (B,
C, S) que al alcanzarse el equilibrio y dejar sedimentar se separa en dos fases por
diferencia de densidad. La fase rica en disolvente se llama Fase Extracto, y la fase rica
en diluyente Fase Refinado.
El componente soluto se reparte entre las dos fases de acuerdo con la Termodinámica,
alcanzándose el equilibrio cuando la razón de las fracciones molares de soluto en las
fases extracto y refinado, yc y xc respectivamente, es kc, denominada coeficiente de
reparto o coeficiente de distribución de equilibrio:
kc = c
c
xy
Los datos de equilibrio para sistemas de tres componentes se pueden representar en un
diagrama triangular rectangular (FIGURA 2), en el que los vértices representan
componentes puros, los lados mezclas binarias y cualquier punto del interior del mismo
corresponde a una mezcla ternaria.
15
C
Recta de reparto FE Curva binodal FR B S
Figura 2. Diagrama triangular rectangular
3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1 Trazado de la curva binodal
En este apartado de la práctica se va a llevar a cabo la experimentación adecuada para
determinar la curva de solubilidad del sistema ternario agua-ácido acético- cloroformo.
Para ello, en primer lugar, se determinan las densidades de los tres componentes
mediante un picnómetro. A continuación, se ponen en contacto mezclas binarias (agua-
ácido acético) de concentraciones 10, 20, 40 y 60 % en peso con cloroformo como se
indica a continuación: a 20 gramos de mezcla líquida binaria colocada en un embudo de
decantación de 50 ml (FIGURA 3) se adiciona cloroformo, que se ha colocado
previamente en una bureta de 10 ml, hasta que aparezca turbidez (aparición de dos
fases), lo que indica que esta mezcla ternaria estaría representada en el diagrama
triangular en un punto situado sobre la curva binodal, en la línea que une los puntos
representativos de la mezcla binaria inicial y del disolvente.
16
Figura 3. Instalación experimental
Densidades (g/ml)
Cloroformo
Ácido acético
Agua
17
Para situar el punto representativo de la mezcla ternaria de equilibrio en la curva
binodal, se calcula el % peso de acético de la misma una vez conocido el volumen de
cloroformo gastado y transformado este dato a masa con el dato de su densidad,
sabiendo las masas de agua y acético en cada mezcla inicial. De esta forma, se obtienen
puntos de la curva de solubilidad en la parte de las fases refinado (Tabla 1).
Tabla 1. Curva solubilidad. Fases refinado
20 g Agua-AcH
(% peso)
Masa
Agua (g)
Masa
Acético (g)
Volumen gastado
de
Cloroformo(ml)
Masa
cloroformo (g)
[AcH] % peso
mezcla ternaria
10
20
40
60
Posteriormente, se procede de igual manera con 20 gramos de mezclas binarias
(cloroformo-acético) de concentraciones 10, 20, 40 y 60 % peso, a las que se adiciona
agua has que aparezca turbidez. Con los resultados se obtienen puntos de la curva de
solubilidad en la parte de las fases extracto (Tabla 2). Uniendo todos los puntos se traza
la curva binodal para este sistema ternario.
Tabla 2. Curva solubilidad. Fases extracto
20 g Cloroformo-AcH
(% peso)
Masa
cloroformo (g)
Masa
acético (g)
Volumen
gastado de
Agua(ml)
Masa agua
(g)
[AcH] % peso
mezcla ternaria
10
20
40
60
18
3.2 Extracción en una sóla etapa de equilibrio. Recta de reparto
Una vez representada la curva binodal, se procederá al cálculo del coeficiente de reparto
del ácido acético entre las fases extracto y refinado. Asimismo, se situarán los puntos
representativos de una mezcla ternaria de composición conocida y de las fases
conjugadas en equilibrio obtenidas a partir de la misma, correspondiente a una etapa de
equilibrio. Para ello, se ponen en contacto (FIGURA 4) 100 g de una mezcla líquida
agua-acético (50 % peso) con 50 g de cloroformo en un mezclador-sedimentador
(embudo de decantación). Se agita el embudo durante 1 minuto para asegurarnos que se
alcanza el equilibrio y se deja sedimentar para que se separen las fases extracto y
refinado. A continuación se recogen 5 ml de ambas fases y se pesan. Para calcular la
concentración de acético de ambas fases se valoran con disolución de NaOH 1 N,
empleando fenolftaleina como indicador, teniendo en cuenta que los equivalentes de
acético son neutralizados con los equivalentes de sosa, según la expresión:
V . N = V´. N´
donde:
V: Volumen de NaOH gastado
V´:Volumen de fase extracto o refinado
N: Normalidad de la disolución de NaOH
N´: Normalidad de la fase extracto o refinado
Una vez expresada la concentración de las fases extracto y refinado en % peso de
acético se sitúan en el diagrama triangular sobre la curva binodal. Los puntos
representativos de la mezcla ternaria, fase extracto y fase refinado deben pertenecer a la
misma línea recta, que será la recta de reparto correspondiente a esa etapa de equilibrio
(FIGURA 4). Con los datos de yc y xc calcularemos el coeficiente de distribución de
equilibrio, kc.
19
MEZCLA TERNARIA
Masa (g) % peso
AcH
Agua
Cloroformo
RECTA DE REPARTO
Volumen (ml)
V´
Masa (g) Volumen NaOH
gastados, V
Normalidad, N´
Moles/L
% peso
acético
kc
Fase Extracto
Fase Refinado
50 g Cloroformo
100 g mezcla (AcH-H2O) 1 ETAPA FASE EXTRACTO EQUILIBRIO
FASE REFINADO
Figura 4. Extracción en una etapa de equilibrio
20
CARACTERIZACION DE UNA FRACCION PETROLÍFERA
(CURVA DE DESTILACION ASTM)
21
1. OBJETO.
Establecer métodos de ensayo normalizados para la caracterización de gasolinas de
automación y aviación (curva de destilación ASTM).
2. FUNDAMENTO TEORICO
Una fracción petrolífera cualquiera está compuesta por numerosos tipos de
hidrocarburos diferentes. Estos tienen una característica común: la de tener unos puntos
de ebullición comprendidos entre unos determinados valores. Esto último es debido a
que dicha fracción es recogida a una determinada altura en una columna de rectificación,
por lo que dicha fracción tendrá una composición y un punto de ebullición diferente
según sea recogida.
La curva de destilación es una propiedad característica de los diferentes combustibles.
Los puntos de ebullición de gasolinas, gasóleos y querosenos son diferentes, siendo
también diferentes las curvas de destilación correspondientes, que bajo unas condiciones
estandarizadas pueden servimos para caracterizar el producto.
Dentro de la curva de destilación tendremos unos puntos característicos que hay que
definir previamente:
a) Punto inicial de ebullición: Es la máxima temperatura alcanzada en el
termómetro durante el ensayo, la cual se alcanza frecuentemente, después de la
evaporación de todo el líquido del fondo del matraz.
b) Punto seco: Es la última lectura del termómetro observada en el instante en que
la última gota de líquido se evapora del fondo del matraz. Se desprecian las
gotas que pudieran quedar en las paredes. Suele coincidir con el punto final.
c) Porcentaje recuperado: Es el volumen en ml, del líquido condensado que se
recoge en la probeta colectara correspondiente a una determinada lectura
simultanea del termómetro.
d) Porcentaje de recuperación: Es el máximo volumen recogido en la probeta.
e) Porcentaje de recuperación. total: Es la suma del porcentaje de recuperación y el
residuo del matraz.
22
f) Porcentaje de residuo: El volumen de residuo en ml medido directamente.
g) Porcentaje de pérdida: Es igual a cien menos el porcentaje de recuperación total.
3. INSTALACION EXPERIMENTAL
Aparato de destilación standard de acuerdo a las normas ASTM. Consta de manta
calefactora, matraz de 50 ml, refrigerante y probeta (Figura 1).
Figura 1. Instalación para realizar la curva de destilación
de una fracción petrolífera
23
4. PROCEDIMIENTO OPERATIVO
• Eliminar del tubo condensador cualquier líquido o sólido procedente de ensayos
anteriores
• Enfriar la probeta para la muestra hasta una temperatura entre 13 y 18°C.
• Medir 50 ml de muestra con la probeta y pasarlos rápidamente al matraz de
destilación, al que previamente se adicionó algo de plato poroso, cuidando de no
dejar caer nada de líquido por el tubo lateral.
• Ajustar en el cuello del matraz el termómetro introducido en un corcho que haga
buen cierre, colocando el bulbo en el cuello y exactamente a la altura de la
conexión con el refrigerante.
• Ajustar bien el tubo lateral al condensador.
• Colocar la misma probeta empleada para medir la muestra en el extremo inferior
del condensador y cubrirla con un cartón que solo deje pasar el extremo del
condensador, procurar que la probeta siga fría.
• Calentar el matraz y su contenido regulando la calefacción para que el intervalo
de tiempo desde el principio al final de la destilación esté alrededor de 20
minutos.
• Observar y anotar, en el intervalo entre los puntos inicial y final, las lecturas
termométricas correspondientes a los porcentajes recuperados del 5, 10, 20, 30,
40, 50, 60, 70, 80, 90 Y 95 % en volumen. Anotar los volúmenes con precisión
de 0.5 ml y las temperaturas con aproximación de 0.5ºC.
• Interrumpir la calefacción y medir el volumen residual en el matraz.
24
5. RESULTADOS Y DISCUSION
• Establecer la curva de destilación del producto ensayado representando la
temperatura frente al % de volumen recuperado.
• Especificar todos los puntos detallados en el apartado 6 para el combustible
ensayado.
• A partir de los resultados obtenidos intentar averiguar cual ha sido el producto
ensayado por comparación con las curvas de destilación que se encuentran en
bibliografía.
6. DETERMINACION DE PROPIEDADES
6.1. DETERMINACION DE LA DENSIDAD.
La densidad es la masa de liquido por unidad de volumen. Se suele expresar en kg/l ó
g/cm3. La densidad se mide a 15°C, pues es la temperatura a la que están calibrados los
areómetros (densímetros). En el caso de una fracción petrolífera, en, general, el orden de
densidades de sus componentes es el siguiente:
Parafínicos < Nafténicos < Aromáticos
Para la medida de la densidad se utilizarán densímetros y probetas. El procedimiento es
el siguiente:
• Se toma la muestra y se pasa a una probeta evitando salpicaduras, para evitar la
formación de burbujas de aire y la evaporación de los constituyentes de más bajo
punto de ebullición.
• Introducir el areómetro lentamente evitando humedecer el vástago por encima
del nivel del líquido, ya que el líquido adherido hace variar el peso real del
densímetro. Asimismo, también se debe evitar que toque las paredes de la
probeta.
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• Medir la temperatura de la muestra en la probeta.
• Cuando el areómetro queda en reposo, se lee su escala de la forma especificada
(Figura 2).
Figura 2
A partir de la densidad medida experimentalmente a la temperatura ambiente, se calcula
la densidad a 15 °C, mediante tablas. La conversión aproximada del valor obtenido con
el correspondiente a 15ºC se efectúa con ayuda de los factores de corrección de la norma
I.N.T.A 150151 (AS.T.M.-D 1250-56), referidos únicamente a productos petrolíferos
líquidos:
d15 = dt + K (T - 15)
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en la que:
dt = Densidad observada en el densímetro a la temperatura t
K = Factor de corrección según la tabla siguiente.
T = Temperatura, en ºC a !a que se observó la densidad.
Densidad observada
dt
Factor de corrección
K
0,600-0,639 0,00095
0,640-0,689 0,00090
0,690-0,729 0,00085
0,730-0,759 0,00080
0,760-0,789 0,00075
0,790-0,829 0,00070
0,830-0,919 0,0065
0,920-1,000 0,0060
6.2. DETERMINACION DEL PESO MOLECULAR y DE LA CONSTANTE DE
CARACTERIZACION DE UNA FRACCION PETROLÍFERA
Los valores de estos dos parámetros, se calculan a partir de la curva de destilación
ASTM y de la densidad a 15°C. En primer lugar, se determina la temperatura media
volumétrica, tv, y la pendiente S, con las expresiones siguientes:
42 %90%50%10 ttt
tv++=
60%10%70 tt
S−
=
siendo t , la temperatura cuando ha destilado i % en volumen de muestra.
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A continuación, utilizando la gráfica I, se calcula la temperatura media ponderada
(TMP). Para ello se suma previamente la corrección obtenida en la gráfica a la
temperatura volúmetrica:
TMP = tv + [corrección]
GRAFICA I
Mediante la gráfica II, la TMP y la densidad a 15°C, se obtiene la constante de
caracterización, K, y el peso molecular de la fracción ensayada, M.
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GRAFICA II
Otro modo de calcular la constante de caracterización, es a través de la relación definida
por Nelson, Watson y Murphy:
especificagravedad
RTMPK
⋅=
3 )(º
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donde:
TMP = temperatura media ponderada en grados Rankine
99904,0º15 Cadensidad
especificagravedad⋅⋅=⋅
La constante de caracterización da idea de la relación H/C de los distintos hidrocarburos
de una fracción de petróleo.
6.3. DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD CINEMATICA A 50°C
Normalmente, la viscosidad se determina mediante viscosímetros de vidrio aunque
también se puede determinar a partir de la densidad a 15 °C y la constante de
caracterización, con ayuda de la gráfica III. El valor que se obtiene es la viscosidad
cinemática en centistokes.
GRAFICA III
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6.4. CALCULO DEL PODER CALORIFICO DE UN COMBUSTIBLE
El poder calorífico de un combustible está relacionado con la proporción H/C del
mismo, de ahí que se pueda calcular a partir de la constante de caracterización. Así, en
la gráfica IV se puede obtener el valor del poder calorífico en Kcal/Kg, conocidos K y la
densidad a 15°C.
GRAFICA IV
31
6.5. CALCULO DEL % EN PESO DE HIDROGENO
Se calcula mediante la gráfica V, a partir de la TMP (en °C) y la constante de
caracterización.
GRAFICA V
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6.6. CALCULO DEL PUNTO DE CONGELACION
Se determina mediante la gráfica VI, a partir de la TMP y K.
GRAFICA VI
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Por último, en la tabla I aparecen tabulados los valores de distintas propiedades físicas y
químicas para algunos hidrocarburos típicos de la mezcla compleja que constituye una
fracción petrolífera.
Tabla I