Método Copa Cerrada Pensky-Martens (ASTM D-93)

Practica No. 11 de 11, Según la norma (ASTM D-93)

JUAN MANUEL IBARRA CASTRO CÓD. 2011198414JUAN SEBASTIAN TOVAR CÓD. 2011199384JHERSON HERNANDO ALVAREZ CARREÑO CÓD. 2007165267

TRABAJO PRESENTADO EN LA ASIGNATURADE CRUDOS Y DERIVADOS

PROFESOR: ERVIN ARANDAGRUPO 01-1

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA, PETRÓLEOS

NEIVA, 12 de Junio

2013

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

1. ELEMENTOS TEÓRICOS…………………………………………………… .3

2. PROCEDIMIENTO……………………………………………………………... 5

3. TABLA DE DATOS……………...……………………………………………….6

4. MUESTRA DE CALCULOS...………………………………………………….6

5. TABLA DE RESULTADOS…………………………………………………….6

6. ANALISIS DE RESULTADOS………………………………………………….7

7. CONCLUSIONES………………………………………………………………..8

8. CUESTIONARIO 9

BIBLIOGRAFÍA

Elementos teoricos

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. Esta temperatura siempre es superior al Flash Point.

Todos los productos de petróleo queman y bajo ciertas circunstancias 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 combustibles y los solventes, el punto de chispa es usualmente determinado por el método de “recipiente cerrado” (NORMA ASTM D-93), para lo cual se calienta la muestra en una cápsula cubierta denominada Pensky-Martens que puede observarse en la figura 12. El mantener la copa cerrada, hace que las condiciones de prueba sean lo más parecidas posibles a los del producto en servicio y además ofrece seguridad al operario. 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

Figura 12. Montaje Copa cerrada. Pensky – Martens

Tanto el punto de chispa como el de encendido de un líquido de petróleo son

básicamente medidas de inflamabilidad. El punto de encendido significa la temperatura a la cual el vapor es generado a una velocidad lo suficientemente constante, para mantener la combustión. 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 encendido es reportado como la temperatura a la cual la llama permanece por lo menos cinco segundos.

Corrección de los puntos de encendido

Para la realización de ésta corrección, es necesario observar la presión barométrica a la cual se encuentra el lugar donde se va a realizar la prueba. Cuando esta presión difiere de 760 mm Hg (presión atmosférica al nivel de mar), se debe corregir el punto de encendido (Fire Point), mediante la siguiente ecuación:

Punto de chispa y encendido corregido = T+ 0.03 (760 – P)

Siendo:

T: Punto de encendido y punto de chispa, o ambos observado en escala (ºC ó ºF)

P: Presión barométrica observada en mmHg

p=p0exp ( −gzRdaT m )

Formula para hallar la presion atmosferica a diferentes alturas.

p0=presion atmosferica

g=gravedad

z=altura

R=constante universal de los gases

T=temperatura ambiente

EQUIPOS Y MATERIAL REQUERIDO

- 1 calentadores eléctrico de 700 Watios, uno para copa abierta.- 1 mechero de alcohol, para copa cerrada.

- 1 unidad Pensky-martens, sin la copa- 1 Copa Pensky-Martens- 1 Termómetro –10 a 360 ºC-

Procedimiento

Determinar la gravedad específica de la muestra.

Verificar que la copa se encuentre limpia y seca.

Con la muestra a temperatura ambiente, y sin agitarla, llenar la copa hasta el aforo.

Colocar el termómetro en la tapa de la copa. Cuidar que el bulbo del termómetro no toque las aspas del agitador.

Tapar la copa y ajustarla suavemente por medio de las dos tuercas soportes. Cerrar la ventanilla de prueba, ajustar el soplete de prueba y encenderlo. Ajustar la llama a 3 milímetros de diámetro aproximadamente.

Poner en funcionamiento el agitador durante unos 30 segundos, suspender la agitación, abrir la ventanilla y practicar la primera prueba a temperatura ambiente. Si se aprecia el encendido momentáneo, reportar el punto de chispa a la temperatura ambiente. Si no hay encendido, continuar con el paso siguiente.

Se debe recordar que el calentamiento debe hacerse suavemente, con un incremento de temperatura de 1ºC por minuto en lo posible. Este incremento debe mantenerse en toda la determinación. Mientras no se esté haciendo prueba con el soplete el agitador debe estar funcionando y la ventanilla permanecer cerrada.

Con el agitador en funcionamiento, iniciar el calentamiento. Aplicar la llama de prueba cada grado de incremento. La ventanilla debe permanecer abierta sólo por un segundo.

Continuar calentamiento, agitación y prueba con el soplete hasta que se observe un encendido momentáneo en la superficie del líquido. Reportar la temperatura registrada con el termómetro como el punto de chispa.

Para la determinación del punto de encendido, continuar el calentamiento con el mismo incremento de temperatura (1ºC por minuto), hasta que la muestra manifieste un encendido permanente que se mantenga por lo menos durante 5 segundos. Anotar la temperatura que registra el termómetro como punto de encendido.

Tabla de datos

Muestra Punto de encendido °CAceite 230

Muestra de cálculos

Altura de Neiva: 422 metros sobre el nivel del mar

P=p0e(−g∗zR∗T )

P=760mmHg∗e( −9.81 m

s2∗442m

0.287kjkg∗k

∗293.15 k )( 1kj1000 j )

P=722mmHg

Ahora se calcula la temperatura del punto de encendido con su respectiva corrección para el aceite:

T encendido=T+0.03 (760−P)

T encendido=230+0.03(760−722)

T encendido=231.14

Tabla de resultados

Muestra Punto de encendido corregidoAceite 231,14

Análisis de resultados

El punto de encendido para el aceite fue de 231,14 °C

La prueba al ser realizada en cámara cerrada nos da una mayor exactitud en los resultados

La cámara cerrada ofrece una mayor protección puesto que al ser en un compartimiento cerrado no hay peligro de que haya algún tipo de accidente en el momento de que el crudo o algún derivado del crudo alcance su punto de chispa o su punto de encendido

Conclusiones

Teniendo conocimiento sobre el punto de encendido podemos prever y

evitar posibles accidentes en la industria, sobre todo en la parte de transporte y

almacenamiento

El punto de encendido es una propiedad directamente proporcional a la

gravedad API del producto, es decir, a mayor API mayor valor en punto de chispa

y punto de encendido.

El punto de encendido del aceite al ser tan alto es ideal para para ser

utilizado en maquinarias como lubricante puesto que cumple con la función de

lubricar. Esto se hace a altas temperaturas las cuales están por debajo del punto

de encendido del aceite

La presión manométrica puede alterar levemente los resultados, por lo cual

es importante la corrección de los mismos

8. CUESTIONARIO

1. ¿Cómo se determina la repetibilidad y la reproductividad para esta prueba según la norma ASTM D93?

Al repetir varias veces la prueba a las mismas condiciones y con el mismo equipo se debe obtener un pequeño margen de error en la lectura de temperatura como lo muestra la siguiente tabla

Al reproducir de nuevo la prueba podremos obtener algunos errores en la lectura de temperatura. Estos errores pueden ser observados en la siguiente tabla

2. ¿Cuáles son los termómetros que se deben utilizar en este equipo?

RANGO PUNTO DE INFLAMACIÓN (°C)

BAJO 10-110MEDIO 60-140ALTO 110-370

3. ¿Hasta qué temperatura ha sido determinada la precisión de este método?

Para realizar una prueba donde el rango de temperatura este entre 130 a 370°C, se debe usar un termómetro de alto rango, con un rango de 90 a 370°C, donde podamos asegurar con esto que la prueba es confiable.

4. ¿Cuándo se deben hacer las correcciones para presiones barométricas?

Se deben hacer las correcciones por presión barométrica cuando las condiciones del laboratorio son distintas las condiciones estándar de una presión de 760 mmHg

T CORREGIDA=° F+0.06 (760−P )

T CORREGIDA=° C+0.033 (760−P )

T CORREGIDA=C+0.25 (101.3−K )

5. ¿Por qué difieren los resultados por los métodos de Cleveland y Pensky-Martens?

Los resultados en estas pruebas son distintos debido a que en Cleveland se trabaja con una cámara abierta la cual está en contacto permanente con el aire, donde este a su vez está compuesto por O2 el cual es la principal fuente para que haya una combustión, cosa que no pasa en pensky

6. ¿Existe alguna ecuación que relacione los resultados obtenidos por el método de Cleveland y el método de Pensky-Martens?

No existe una ecuación que relacione los resultados de estos dos métodos.

BIBLIOGRAFÍA

Norma ASTM D-93. Standard Test Method for Flash- Point by Pensky-Martens Closed Cup Tester

Petroleum Engineers Handbook, Howard.B. Bradley. Richardson, Texas: Society of Petroleum Engineers.

Guias del laboratorio de crudos