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DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE CHISPA Y EL PUNTO DE INFLAMACIÓN POR ELMÉTODO DE CAMARA ABIERTA DE CLEVELAND

NORMA ASTM D92-12

OSCAR EDUARDO CORREA CERQUERA

Cód. 20122115190

HUBER ALEJANDRO PUENTES ROA

Cód. 20122114529

SINDY TATIANA DUSSAN QUINTERO

Cód. 2005200955

Presentado a:

Ing. HAYDEE MORALES MONDRAGÓN

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAINGENIERÍA DE PETRÓLEOS

NEIVA, 12 de octubre de 2013

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ÍNDICE

Pág.

1. OBJETIVOS 3

2. MARCO TEORICO 4

3. PROCEDIMIENTO 6

4. RESULTADOS 8

5. MUESTRA DE CALCULOS 8

6. ANALISIS DE RESULTADOS 10

7. CONCLUSIONES 11

BIBLIOGRAFIA 12

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1. OBJETIVOS

Objetivo general

Determinar los puntos de chispa y de encendido del crudo Tempranillo-02 y del

Aceite Súper SAE 15W-40.

Objetivos específicos

Conocer la importancia de la práctica en cuanto a la manipulación,

transporte y almacenamiento de los crudos y derivados.

Aprender y conocer los principios en los que se basa la experiencia.

Manejar de manera adecuada los distintos dispositivos de la prueba.

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2. MARCO TEÓRICO

Este método se encarga en hallar 2 propiedades de los productos del petróleo comoen aceites para evaluar la calidad de estos aceites usados y en los crudos determinar

la calidad y temperaturas a las cuales se puede almacenar o transportar, con esto

para evitar pérdidas de fracciones volátiles y con esto evitar posibles explosiones

por la liberación de gases de esas fracciones.

Estas 2 propiedades son:

El punto de Chispa (Flash Point), es la temperatura a la cual la muestra está lo

suficientemente evaporada para crear una mezcla de aire y combustible queencenderá por un instante la superficie de la muestra.

Punto de encendido (Fire Point), es la temperatura a la cual la muestra genera

tantos vapores para generar combustión y mantener ardiendo durante un mínimo

de 5 segundos.

En los aceites lubricantes estas temperaturas son bastante altos ya que estos serán

usados en trabajos donde las temperaturas son elevadas, pero en lubricantes

oscuros (contaminados por carburantes) tienen estas temperaturas bajas y puedengenerar explosiones, por eso es importante detectar contaminantes en aceites

usados.

Para esta prueba se hace una corrección por la presión atmosférica, ya que en la

industria del petróleo se tienen unas condiciones estándar para reportar las

propiedades de los derivados del petróleo y el crudo como tal, estas correcciones se

deben hacer cuando la presión atmosférica del lugar donde se realizó la prueba sea

distinta a 101,3 Kpa (760 mmHg). Dicha corrección es la siguiente:

Tcorregida = C + 0,033 (760 - P )

Tcorregida = F + 0,066 (760 - P)

En donde:

C : temperatura de Fire o Flash point tomada en la práctica en °C

F : temperatura de Fire o Flash point tomada en la práctica en °F

P : Presión atmosférica del lugar donde se tomó la prueba en mmHg.

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Esta prueba se puede realizar por vaso abierto o método de Cleveland y también

por vaso cerrado o método de Pensk Martens, para nuestra práctica usamos el

método de Cleveland.

Otro aspecto importante es la relación de estas propiedades con la gravedad API, ya

que la gravedad API determina la calidad del crudo o del cualquier hidrocarburo y

sabiendo que entre mayor gravedad API se caracteriza por ser más liviano y por

tanto se evapora con facilidad, esto hace que tenga una temperatura de Flash y Fire

point bajos, de esto podemos deducir que la relación entre la gravedad API y las

temperaturas de Flash y Fire Point son inversamente proporcionales.

Para este método tenemos el siguiente equipo:

Ilustración 1. Aparato de Cleveland.

Aparato de Cleveland donde las partes más importantes son el vaso de ensayo quees en donde se pone la muestra, normalmente de bronce y con un mango, tiene una

marca de llenado de la muestra, la llama de prueba que es un dispositivo para

aplicar una pequeña llama y montado en un dispositivo con el que permita hacer un

barrido sobre la muestra describiendo un arco y la llama pasa justamente por el

centro del vaso de ensayo durante el barrido y el calentador eléctrico que puede

variarle la cantidad de calor transferido al vaso de ensayo para controlar la rata de

calentamiento de la muestra.

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3. PROCEDIMIENTO

1. La primera muestra que tomamos fue de Crudo Tempranillo-02 realizando el

procedimiento que se describe a continuación:

Se enfrió la muestra para asegurar que la temperatura de la misma en encuentre lo

más alejada posible de su punto de chispa probable, el cual sabíamos que debía ser

bajo debido a la volatilidad que en prácticas anteriores habíamos hallado en éste

crudo.

Luego se llenó la copa de prueba con la muestra hasta la marca que se encuentra

dentro de la misma, teniendo en cuenta la eliminación de burbujas y espuma que se

presentaba sobre la muestra, así como lo indica la NORMA ASTM D92-12, la pruebaexige una temperatura de inicio de la prueba de unos 56ºC por debajo del punto de

encendido probable pero como se indicó a pesar de enfriar la muestra

posteriormente presentó un punto de encendido demasiado bajo, por lo tanto ésta

indicación de la norma no se cumplió.

Se puso la copa de prueba en el su ubicación, se encendió la llama de prueba

teniendo en cuenta que su tamaño estuviera entre 3,2 y 4,8 mm. Y se empezó a

aplicar calor de tal forma que el aumento en la temperatura de la prueba fuera de 4

a 5 ºC/min, temperatura que se midió con un termómetro que tenía un rango demedida de temperatura entre .

Se aplicó la llama de prueba pasándola horizontalmente sobre la muestra cuando la

temperatura era de 20 ºC, haciendo un continuo movimiento y en ese momento se

disminuyó la rata de calentamiento a 2ºC/min. La Norma nos indica que ésta parte de

la práctica se debe realizar a la misma rata de calentamiento de 4 a 5 ºC/min pero la

disminuimos porque sabíamos de la volatilidad de nuestro crudo y evitar una

inflamación exagerada o hasta un accidente.

A una temperatura de 36 ºC se registró el punto de chispa, que para nuestro caso es

el mismo punto de inflamación pues la llama se mantuvo sobre la muestra por 5segundos, procedimiento realizado como lo indica la norma correspondiente.

2. La segunda muestra fue un Aceite Lubricante Movil 15W-40 nuevo, realizando el

procedimiento descrito a continuación:

En líneas generales es similar al procedimiento realizado para la muestra de crudo,

pero teniendo como diferencias las siguientes:

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Debido a que la temperatura para el punto de chispa esperado es de más de

, no se enfrió la muestra, además, se usó un termómetro con un rango de

temperatura superior de .

El calor aplicado inicialmente fue el necesario para una rata de incremento en la

temperatura del Aceite de 14 a 17 ºC/min, cuando la temperatura de la muestra

estaba cercana a los 110 ºC se disminuyó la rata de calentamiento con un

incremento en la temperatura de 5 a 6ºC/min, instante en el cual se empezó a

aplicar la llama de prueba cada 2 ºC, tal como se indica en la Norma ASTM D92-12.

Cuando se alcanzó el primer destello se registró esa temperatura como la

temperatura de punto de chispa y se continuó el calentamiento hasta que la

muestra de aceite alcanzó una generación de vapores que la mantuvo encendidapor 5 segundos. En ese instante se finalizó la prueba.

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4. RESULTADOS

Los resultados obtenidos para las dos sustancias de prueba se muestran en la

siguiente tabla, no hay resultados de Flash Point para el Crudo Tempranillo-02 puesdebido a su volatilidad es el mismo Fire Point, o está muy cercano y no fue posible

observarlo claramente.

Tabla 1. Resultados obtenidos de FP &FP en el laboratorio.

SUSTANCIA FLASH POINT FIRE POINTºC ºF ºC ºF

Crudo Tempranillo-02 ------ ------ 36 78.8

Aceite Lubricante SAE

15W-40

156 312.8 190 374

5. MUESTRA DE CÁLCULOS

Teniendo en cuenta que la presión atmosférica de Neiva, lugar donde realizamos laprueba es diferente a una atmosfera (760 mm de Hg) debemos realizar una

corrección de las temperaturas leídas en el termómetro por efecto de la presión

por medio de la siguiente ecuación:

Donde:

Tc = Temperatura corregida (°C)

T = Temperatura de chispa o encendido leída (°C)

P = Presión atmosférica del lugar de la prueba en mmHg, para

el caso .

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Teniendo en cuenta los datos anteriores procedemos a realizar la corrección de

dichas temperaturas tomadas en el laboratorio, así:

Tabla 2. Procedimiento corrección de temperaturas por presión.

A continuación se muestra una tabla resumen de las temperaturas obtenidas y su

respectiva corrección:

Tabla 3. Resumen datos corregidos.

SUSTANCIA FLASH POINT FIRE POINTTlab. ºC T corregida ºC Tlab. ºC T corregida ºC

Crudo T-02 ---- ------ 36 37,12Aceite SAE15W-40

156 157,12 190 191,12

Temperatura a

corregir

Procedimiento de corrección

Punto de chispa para el

Aceite SAE 15W-40

Punto de encendido

para el Aceite SAE 15W-

40

Punto de encendido del

crudo Tempranilo-02

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6. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los resultados encontrados con el método de cámara abierta de Cleveland nospermite determinar que el crudo Tempranillo-02 su punto de chispa es casi el

mismo punto de inflamación a 37,12 ºC, temperatura que es muy baja por lo cual

podemos decir de éste crudo que tiene un alto contenido de volátiles ya que éste es

un comportamiento típico éstas sustancias. Éstos resultados nos llevan a concluir

que el crudo Tempranillo-02 es un crudo con el que se deben tener cuidados

especiales en el almacenamiento, transporte y procesos de refinería pues al tener

un bajo punto de inflamación con un ligero aumento de la temperatura ambiente y

la presencia de alguna chispa podría causar un incendio o una explosión.

De los resultados que se obtuvieron para el Lubricante Súper SAE 15W-40 vemos

que no es volátil debido a su alto punto de chispa y realizando una comparación de

los resultados obtenidos del punto de inflamación con los proporcionados por la

ficha técnica del fabricante quien dice que el punto de inflamación es mayor a

200ºC, podemos ver que aunque obtuvimos un resultado un poco menor a esa

temperatura (191,12 ºC), estamos cerca al mínimo proporcionado por el fabricante.

Este margen de error se lo podemos atribuir a una posible propagación de errores

sistemáticos, o a una toma de la lectura de la temperatura un tanto errónea,

además a posibles efectos debido a las condiciones del laboratorio como corrientesde aire y una rata de calentamiento que no es la adecuada.

Debido al efecto de la presión sobre el Flash Point y el Fire Point, es fácil determinar

que la corrección de una temperatura cualquiera depende exclusivamente del lugar

donde nos encontremos, a mayor altura sobre el nivel del mar, vemos que la presión

atmosférica es menor y el factor de corrección que se suma es mayor, para el caso

de Neiva siempre va a ser un valor constante de 1,12ºC a una presión atmosférica de

722.65 mmHg para corregir la Temperatura en ésta prueba.

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7. CONCLUSIONES

El crudo Tempranillo-02 presenta un bajo punto de chispa y corresponde con

el mismo punto de inflamación el cuál es de 37,12 ºC, una temperaturacercana a la temperatura ambiental en Neiva lo que hace que sea un crudo

de alto riesgo en su manejo debido a su alta volatilidad.

Cuando nos encontramos a una presión atmosférica igual 1 atmno es

necesario corregir por presión el flash point y el fire point, de lo contrario el

factor de corrección por presión de la temperatura de flash point y fire point

se hace mayor a presiones menores, siendo iguala 1,12 ºC para Neiva.

El método de cámara abierta de Cleveland es de gran ayuda para determinarposibles sustancias contaminadas, o sustancias volátiles en una mezcla y

determinar los riesgos que tiene en el almacenamiento y el transporte la

manipulación de éstas.

El punto de inflamación de los derivados de petróleo nos indica la posibilidadde generar combustión debido a que los vapores que se producen a esatemperatura son suficientes para producir una mezcla inflamable con el aireque la rodea.

Derivados del petróleo con una gravedad API alta tienen un punto deinflamacón bajo y viceversa.

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BIBLIOGRAFÍA

FRANCO MUÑOZ, Julián Andrés. Guías de Laboratorio de propiedadesdel petróleo.

ASTM STANDARS, petroleum products and lubricants.

Ficha técnica en:

http://www.lubricantes.elf.com/es/content/NT0000F396.pdf



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