Determinacion Del Punto de Chispa y El Punto de Nflamacion

DETERMINACION DEL PUNTO DE CHISPA Y EL PUNTO DE NFLAMACIONPOR EL METODO DE CAMARA ABIERTA DE CLEVELAND NORMA ASTM (D92 – 90) PRESENTADO POR: KAREN YULIETH ROJAS VALENCIA COD 2011198841 NOHORA ANDREA VILLEGAS COD 2012 TRABAJO PRESENTADO EN LA ASIGNATURA DE CRUDOS Y DERIVADOS PRESENTADO A: ING. HAYDEE MORALES MONDRAGÓN UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE ING. DE PETROLEOS NEIVA – HUILA 2018 Tabla de contenido OBJETIVOS ................................................................................................................................... 1 OBJETIVOS GENERALES ......................................................................................................... 2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ....................................................................................................... 3 INTRODUCCION .......................................................................................................................... 4 ELEMENTOS TEORICOS ............................................................................................................ Ilustacion 1 Ilustracion 2 Ilustracion 3 DIAGRAMA DE FLUJO……………………………………………………………………… TABLA DE DATOS ………………………………………………………………… MUESTRA DE CÁLCULOS………………………………………………………………… TABLA DE RESULTADOS……………………………………………………………… RESPUESTA AL CUESTIONARIO………………………………………………….. ANÁLISIS DE RESULTADOS ……………………………….. CONCLUSIONES ……………………………….. BIOGRAFIA OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL  Determinar los puntos de chispa y de encendido de una muestra de crudo y de una muestra de aceite lubricante. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Aprender y conocer los principios en los que se basa la experiencia.  Mejorar el manejo del equipo de laboratorio. INTRODUCCION En el mundo del petróleo conocer las propiedades del crudo y sus derivados es de gran importancia ya que estas nos podrían ayudar en cuanto a maximizar ganancias, reducir costos y disminuir los riesgos que se presentan a diario en esta industria. Algunas de estas propiedades las podemos hallar en el punto de chispa y en el punto de encendido. Es de gran importancia conocer el comportamiento del crudo respecto a las fracciones volátiles, para así evitar pérdidas de estas y de esta manera disminuir los riesgos que nos generan ya sea la extracción, almacenamiento o transporte de cualquier combustible, ya que si no se llevan a cabo estas operaciones en unas condiciones óptimas o en otros palabras excedemos el fire point con tan solo una pequeña chispa podríamos provocar una explosión. Además que conociendo estas propiedades también podremos determinar los diferentes contaminantes presentes en el aceite, debido a que a mayor uso menor cantidad de volátiles. MARCO TEÓRICO El punto de chispa (Flash Point) es la temperatura mínima a la cual el líquido está suficientemente evaporado para crear una mezcla de aire y combustible, que prendera si es encendida. La combustión a esta temperatura solo se mantiene un instante (Haydee Morales, 2002). Por otro lado, el punto de encendido (Fire Point) se refiere a la temperatura a la cual se generan vapores a una velocidad constante para mantener la combustión. En ambos casos, la combustión es solamente posible cuando la mezcla de vapor de combustible y aire se encuentra dentro de ciertos límites y la de estos dos puntos me resulta de gran importancia para evaluar la calidad del crudo, además de brindar información importante para procesos como el almacenamiento y transporte del petróleo y sus derivados. (Haydee Morales, 2002) Tanto el punto de chispa como el punto de encendido para combustibles se pueden definir como medidas de inflamabilidad, de indicación de volatilidad y otras propiedades. Por lo general los aceites lubricantes tienen un punto de inflamación bastante alto (normalmente superior a 200ºC), por lo que son sustancias que pueden manejarse sin peligro sin embargo sustancias más livianas como la gasolina o crudos livianos presentan un punto de inflamación más bajo por lo que se debe manejar con ciertas precauciones. En cuanto a los aceites estas propiedades nos ayudan a identificar un aceite que se encuentran contaminados de carburantes ya que su punto de inflamación se disminuye. (Haydee Morales, 2002) El punto de inflamación puede ser determinado por el método de cámara abierta de Cleveland. Método de copa abierta de Cleveland Ilustración 1. Copa Abierta Cleveland La copa de prueba debe ser llenada hasta un nivel específico con la muestra. La temperatura de la muestra se incrementa rápidamente en un comienzo y luego se disminuye a ratas constantes hasta aproximarse al punto de chispa. A ciertos intervalos, se pasa cerca de la copa, una llama de prueba. La menor temperatura a la cual, aplicando la llama de prueba, produce vapores en la superficie del líquido y crea una ignición por un instante, es llamado punto de chispa. Para la determinar el punto de encendido, la prueba se continua aplicando constantemente la llama de prueba hasta producir la ignición del crudo y manteniendo su combustión por cerca de cinco segundos. (1999) Algunas de sus partes importantes a tener en cuenta son: Ilustración 2 Montaje del aparato cleveland Vaso de ensayo: Donde se ingresa la muestra. Puede ser de bronce u otro material no oxidable y análoga conductividad térmica. Puede estar provisto con un mango. Tiene las siguientes dimensiones: Ilustración 3 vaso de ensayo Placa de calentamiento: Una placa generalmente circular, de bronce, hierro o acero, con un orificio circular centrado provisto de un rebaje para la colocación del vaso de ensayo, y recubierta superiormente con una plancha aislante de amiato, salvo en la zona de asentamiento del vaso. Presenta la siguiente forma y siguientes dimensiones: Ilustración 4. placa de calentamiento. Llama de prueba: El dispositivo para aplicar la llama de prueba puede ser de cualquier tipo, pero se sugiere que termine en una boquilla de, aproximadamente 1.6 mm de diámetro, provista de un orificio en su centro para la salida del gas de 0.8 mm de diámetro. Este dispositivo estará montado de tal forma que permita un barrido fijo y alternativo de la llama de prueba sobre la muestra, describiendo un arco de circunferencia de radio mínimo de 150 mm y con el centro del orificio moviéndose en un plano situado a menos de 2 mm del borde superior del vaso. (State, S.F) Calentador: La fuente de calor puede ser un mechero de gas (como se muestra en la figura), pero en esta ocasión usamos un calentador eléctrico provisto de regulación de voltaje. Se situará en el centro del orificio circular de la placa de calefacción, debiendo evitarse los calentamientos locales. (State, S.F) DIAGRAMA DE FLUJO DETERMINACION DEL PUNTO DE CHISPA Y EL PUNTO DE INFLAMACION POR EL METODOrecipiente DE CAMARA ABIERTA primero se limpio la copa de prueba con gasolina Adicionamos la muestra de crudo hasta donde indiciaba el recipiente empezamos a calentar y pasar lentamente la llama sobrela muestra de crudo. se registro la temperatura de punto de chispa cuando se produjo la primera llama instantánea producida por los vapores posteriormente se espero que la combustión producida por los vaporestardara más de 5 seg, y se registro la temperatura de encendido. Se repitió el mismo procedimiento para una muestra de aceite lubricante yse registraron sus temperaturas de punto de chispa y punto de encendido,las cuales fueron más altas. 3 TABLA DE DATOS Los datos recolectados al llevar a cabo nuestra práctica “Determinación del punto de chispa y el punto de inflamación por el método de cámara abierta de Cleveland” son los adjuntos en la siguiente tabla: SUSTANCIA FLASH POINT FIRE POINT Crudo (Tenay 02) 58 ºF=-2,58EX-3°C 66 ºf=-2,68Exp-3°C Aceite Lubricante 2T 170 ºf=-5,38Exp-3°C 212ºf=-9,08Exp-3°C MUESTRA DE CÁLCULOS Determinaremos la presión atmosférica de Neiva: −𝑴𝒊 ∗𝒈∗𝒛 ( ) 𝑷𝒊 = 𝑷𝒐𝒊 ∗ 𝒆 𝑹𝑻 𝑃𝑖: Presión del gas a z y T específicas 𝑃𝑖𝑜 : Presión del gas a nivel del mar = 1 𝑎𝑡𝑚 𝑔: Aceleración de la gravedad = 9,8 𝑚⁄𝑠 2 𝑔 𝑀𝑖 : Masa molar del gas = 28,85 ⁄𝑛 𝑧: Altura = 442𝑚 𝐽 𝑅: Constante de los gases = 8,3145 ⁄𝑛 ∗ 𝐾 𝑇: Temperatura = 303,15 𝐾 𝑔 𝑚 −28,85 ∗9,8 2 ∗442𝑚 𝑛 𝑠 𝑔∗𝑚2 −𝑀𝑖 ∗𝑔∗𝑧 3 𝑠2 𝑃𝑖 = 𝑃𝑖𝑜 ∗ 𝑒 ( ) 𝑅𝑇 = 1𝑎𝑡𝑚 ∗ 𝑒 (8,3145∗10 𝑛∗𝐾 ∗303,15𝐾) 𝑃𝑖 = 14,692𝑝𝑠𝑖 ∗ 0,952 = 13.987𝑝𝑠𝑖 1𝐾𝑃𝑎 𝑃𝑖 = 13.987𝑝𝑠𝑖 ∗ ( ) = 96,462 𝐾𝑃𝑎 0,145𝑝𝑠𝑖 Presión atmosférica en Neiva = 13,987 psi = 96,462 KPa Con las siguientes ecuaciones procedemos a realizar la corrección del Flash Point y del Fire Point debido a que la presión atmosférica al momento de realizar la prueba difería de 101,3 Kpa (14.7 psia). 1. 𝐹𝑙𝑎𝑠ℎ 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐶 + 0.25(101.3 − 𝐾) 2. 𝐹𝑙𝑎𝑠ℎ 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐹 + 0.06(760 − 𝑃) 3. 𝐹𝑙𝑎𝑠ℎ 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐶 + 0.033(760 − 𝑃) Se usa la misma ecuación para realizar la corrección tanto del Flash Point como del Fire Point. Donde: 𝐶= Flash Point Observado, º𝐶 𝐹 = Flash Point Observado, º𝐹 𝐾 = Presión Barométrica del Ambiente en 𝐾𝑃𝑎 𝑃 = Presión Barométrica del Ambiente en 𝑚𝑚𝐻𝑔 Tomamos los datos y procedemos a realizar la corrección: Para el Crudo, utilizando la ecuación 1 debido a que tenemos la temperatura en ºC y la presión barométrica de Neiva en KPa. 𝐹𝑙𝑎𝑠ℎ 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐶 + 0.25(101.3 − 𝐾) 𝐹𝑙𝑎𝑠ℎ 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 == −2,58Exp − 3 º𝐶 + 0.25(101.3 − 96.462) 𝐹𝑙𝑎𝑠ℎ 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 1.20692 º𝐶 𝐹𝑖𝑟𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐶 + 0.25(101.3 − 𝐾) 𝐹𝑖𝑟𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = −2,68Exp − 3 º𝐶 + 0.25(101.3 − 96,462) 𝐹𝑖𝑟𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 1,20682 º𝐶 Para el Aceite Lubricante 2T, utilizando la ecuación 1 debido a que tenemos la temperatura en ºC y la presión barométrica de Neiva en KPa. 𝐹𝑙𝑎𝑠ℎ 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐶 + 0.25(101.3 − 𝐾) 𝐹𝑙𝑎𝑠ℎ 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = −5,38Exp − 3°Cº𝐶 + 0.25(101.3 − 96,462) 𝐹𝑙𝑎𝑠ℎ 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 1.20412 º𝐶 𝐹𝑖𝑟𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐶 + 0.25(101.3 − 𝐾) 𝐹𝑖𝑟𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = −9,08Exp − 3 º𝐶 + 0.25(101.3 − 96,462) 𝐹𝑖𝑟𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 1,20042 º𝐶 TABLA DE RESULTADOS En la siguiente tabla se encuentran los datos corregidos de Flash Point y Fire Point de las sustancias analizadas en nuestra prueba. SUSTANCIA FLASH POINT ºC FIRE POINT ºC Crudo 1.20692 º𝐶 1,20682 º𝐶 Aceite 1.20412 º𝐶 1,20042 º𝐶