Número de Cetano en Diesel Astm d

NÚMERO DE CETANO EN DIESEL ASTM D-613.El número de Cetano en el Diesel determina la calidad de ignición de este combustible comparado con combustibles de referencia en un motor estandarizado Waukesha. La calidad de ignición está dada por el retardo de ignición del combustible y está expresada en grados de rotación del ángulo del cigüeñal. Si el tiempo expresado en grados de avance es pequeño, el número de cetano es bueno y su número va a ser alto, por el contrario, si el tiempo expresado en grados es grande, el número de cetano es bajo y por lo tanto, malo. Retardo de ignición = tiempo (expresado en ángulo de cigüeñal) entre el comienzo de la inyección y el comienzo de la combustión. En la actualidad, hay una tendencia a subir la especificación del número de cetano, para mejorar la combustión en los motores y evitar la contaminación en las grandes ciudades. COMPORTAMIENTO DEL COMBUSTIBLE DIESEL CON RESPECTO AL NÚMERO DE CETANO El comportamiento del combustible diesel, con respecto al número de cetano, va a estar dado por su matriz química, es decir por el crudo origen del cual se obtuvo y es así como: • Cuando se obtiene diesel de origen parafínico, que son cadenas lineales, el número de cetano va a ser muy alto, valores típicos de 55 ó mayores. • Cuando se obtiene diesel de origen isoparafínico, que son cadenas lineales con algunas ramificaciones, el número de cetano va a ser bajo, al igual que el diesel de origen olefínico, que son cadenas que presentan dobles enlaces. • Cuando se obtiene diesel de origen nafténico, que son cadenas cerradas, el número de cetano va a ser medio. • Cuando se obtiene diesel de origen aromático, que son anillos bencénicos, el número de cetano va a ser muy bajo. La matriz del combustible diesel también dependerá del proceso a través del cual se ha obtenido. Los procesos incluyen: • Destilación Primaria del crudo • Craqueo Catalítico • Craqueo Térmico Es así como el producto proveniente de unidades de Hidrocraqueo y Coquificación, luego de ser hidro-desulfurizados pasan a ser combustibles de alta calidad. Por otro lado, el diesel obtenido en las unidades de Craqueo Catalítico y Craqueo Térmico, como combustible es malo; sin embargo, es adicionado en los tanques de mezcla de destilados medios. Se considera que un combustible tiene un número de cetano bajo, cuando este valor está entre 38 a 42 y se considera alto sobre 50, alcanzando valores de 58 para diesel de plantas de Hidrocraqueo. PROCEDIMIENTO El motor de prueba para los combustibles diesel no es muy diferente del usado para las gasolinas. Se conoce como la unidad C.F.R., probadora de combustibles Diesel, y es un motor de un cilindro con una cámara de pre-combustión provista de ajustes regulables con micrómetro. Estos ajustes permiten cambiar el tamaño de la cámara. Los cambios de tamaño alteran la relación de compresión, que puede llegar a ser de 14 a 1. Existen dos señales (luces) en el volante del motor. Una se enciende intermitentemente cuando se inyecta el combustible y sirve para indicar el tiempo de inyección. La otra, cuando el combustible detona dentro del cilindro. Como en la prueba ASTM para la determinación del número de octano, se determina encontrando dos combustibles de referencia, de número de cetano conocido, de calidad de ignición mayor y menor que la muestra que se ensaya. Los valores de cetano de los combustibles que se usan como referencia no deben diferir en más de 8 unidades. Un combustible se evalúa operando con el en el motor Diesel C.F.R. de prueba bajo condiciones bien definidas. Con el motor en funcionamiento, se va ajustando micrométricamente la cámara de precombustión hasta que el motor haga explosión precisamente en el punto máximo superior de la carrera. Esto ocurre cuando la luz intermitente indicadora de la combustión se enciende de continuo en esa posición. Esto indica una demora normal de ignición de 13 grados del cigüeñal adoptado para fines de prueba. Lo que el micrómetro marque en ese punto se relaciona con la calidad de ignición del combustible y sirve como base para comparación entre combustibles. El procedimiento arriba descrito se lleva a cabo tres veces, una vez con la muestra y una vez con cada uno de los dos combustibles de referencia. La lectura micrométrica correspondiente a la muestra debe quedar entre las lecturas correspondientes a los dos combustibles de referencia. Si esto no ocurre, es necesario repetir la prueba con distintos combustibles de referencia. El número de cetano de la muestra está entre los números de cetano de los dos combustibles de referencia, y su valor exacto se determina por interpolación. LIMITANTES DEL USO DEL MOTOR WAUKESHA ASTM D-613 • Primero, su costo como equipo analítico. Estamos hablando de US$ 350 000 a 400 000 aproximado. • Mantener operando el motor requiere de estándares primarios y secundarios para la normalización del motor; es decir, chequear que el motor cumple con los requisitos mecánicos para certificar. • El costo de estos estándares es elevado para los países latinos, ya que son productos de importación y como todo estándar, tiene vencimiento. 0 el mínimo ºAPI) esta lectura se hace por método del hidrómetro o con un densímetro digital automático. ASTM D-1298. en la destilación ASTM está dada por el 50% de la curva y esta nos da una relación de la volatilidad o facilidad con que se evaporan los destilados. La gravedad API. • Al igual que los analizadores de octano Waukesha. • No es aplicable para hidrocarburos puros ni combustibles sintéticos . fletes y pesos transportados. usando el 10%. basado en propiedades del combustible: Destilación y Densidad o ºAPI. es la razón entre el peso de una sustancia y el peso de igual volumen de agua a la misma temperatura. mientras que uno pesado tiene entre 10-24 API. ASTM D-1298. determinada por el método ASTM D-86 LIMITACIONES DE LA ECUACIÓN La ecuación para el índice de cetano calculado posee ciertas limitaciones inherentes que deben ser reconocidas en su aplicación. La gravedad API es un factor que determina si el petróleo crudo es liviano o es pesado y permite calcular las toneladas de este desembarcadas.87 (entre 38. este equipo es un instrumento de medición y no basta que el motor gire. Típicamente.• Se requiere de personal con experiencia teórica y práctica para manejar y mantener el equipo analizador Waukesha en buen estado de manutención para certificar. • Requiere además infraestructura adecuada para su funcionamiento y preparación de estándares en buretas y válvulas de acuerdo a norma. Tiene importancia fundamental en el control de la producción y venta de los productos terminados. Existen dos métodos: • ASTM D-976. La densidad era la principal y a veces la única especificación de los crudos y destilados y principalmente porque es la unidad de más fácil medida. Estas son: • No es aplicable a combustibles que contienen aditivos para el incremento del número de cetano. • ASTM D-4737. En el caso particular del diesel. sino que tiene que cumplir y aprobar la normalización de norma. un punto inicial muy alto puede presentar problemas en la partida del motor. el 50% y el 90% de la curva de destilación ASTM D-86 y la gravedad API. cuatro variables. por lo complejo del ensayo y es la siguiente: ÍNDICE DE CETANO DEFINICIÓN Es un modelo de predicción de número de cetano (ASTM D-613). así como en el movimiento de los fluidos y potencia requerida para bombearlos. el Diesel tiene una densidad relativa entre 0. • La repetibilidad y reproducibilidad de la norma ASTM D-613 . Punto medio de ebullición. Un crudo liviano tiene un API entre 4050.7 el máximo y 35. CORRELACION DE LA NORMA ASTM D-976. así como un punto final muy alto produce problemas de depósito de residuos carbonosos. dos variables.83 y 0. para el número de cetano en el motor Waukesha no es buena. usando el 50% de la destilación ASTM D-86 y la gravedad API. INDICE DE CETANO CALCULADO POR DOS VARIABLES El índice de cetano calculado (ICC) por dos variables es determinado por la siguiente ecuación: Donde: G = es la gravedad API M = corresponde al 50% de la temperatura del destilado en grados Fahrenheit. residuales.• Podrían ocurrir sustanciales inexactitudes en la correlación si es usado para crudos. Los errores en la correlación podrían ser más grandes para aquellos combustibles en los que su número de cetano está fuera del rango. aproximadamente. . La correlación es mucho mejor para cortes de destilación primaria de crudo y destilados craqueados catalíticamente y para mezclas de los dos. 2 números de cetano para el 75% de los combustibles destilados evaluados. Esta es una herramienta suplementaria para estimar el número de cetano cuando un resultado por el Método D 613 no está disponible y si un mejorador de cetano no es usado. CORRELACION DE LA NORMA ASTM D-4737. el índice de cetano calculado por la ecuación de cuatro variables debe ser usado con debida consideración por estas limitaciones. INDICE DE CETANO CALCULADO POR CUATRO VARIABLES La determinación de ICC por cuatro variables esta amparado en la norma ASTM D-4737 y su fórmula de cálculo es: Para Combustibles > 500 ppm de Azufre Para Combustibles < 500 ppm de Azufre LIMITACIONES DE LA ECUACIÓN El indice de cetano calculado por la ecuación de las cuatro variables no es un método opcional para expresar el número de cetano ASTM. o productos volátiles cuyo punto final esté debajo de los 500 ºF (260 ºC). PRECISIÓN La correlación de los valores de los índices con el número de cetano ASTM es dependiente en una gran extensión en la exactitud de la determinación de la gravedad API y el punto medio de ebullición. y menos satisfactorios para mezclas que contienen proporciones sustanciales de muestras craqueadas térmicamente. Dentro del rango de número de cetano de 30 a 60. Como una herramienta suplementaria. la correlación esperada del índice de cetano calculado con el Número de Cetano de ASTM será un poco menos que. es la destilación para separarlo en diferentes fracciones. se separan más abajo. Esta última.5 a 56. está siendo usado por el OSINERG sólo para análisis de RON a gasolinas de estaciones de servicio y/o grifos fiscalizadas a nivel nacional Publicado por Emerson Bonifacio Lima en 10:04 No hay comentarios: Enviar por correo electrónicoEscribe un blogCompartir con TwitterCompartir con FacebookCompartir en Pinterest DIESEL EL DIESEL ELABORACION DEL COMBUSTIBLE DIESEL En una refinería. Hoy en día el proceso de fabricación del diesel es muy complejo ya que comprende escoger y mezclar diferentes fracciones de petróleo para cumplir con especificaciones precisas (véase Figura). El primer proceso al que se somete el petróleo en la refinería. el Zeltex ZX-101XL. ya que las condiciones de operación pueden ajustarse para poder procesar un amplio intervalo de alimentaciones. la manufactura de diesel involucró utilizar lo que quedaba después de remover productos valiosos del petróleo. como el Kerosene y el Diesel. que usa la tecnología confiable y altamente precisa del Infrarrojo Cercano para análisis de niveles de octano y cetano en gasolina. mientras que los componentes de la gasolina se ubican en el orden de 12 carbonos o menos. el cual requiere del motor Waukesha para ser calibrado. que determina el número de cetano haciendo uso de Infrarrojo Medio. Las fracciones más ligeras. gasolina mezclada con etanol (e-gas) y diesel. incluyendo Gasolinas y Gas Licuado de Petróleo (GLP). Los líquidos más pesados y los Gasóleos ligeros primarios. La sección de destilación es la unidad más flexible en la refinería. Otro analizador es un equipo analizador portátil. y Aceite Cíclico Ligero. el petróleo es convertido a una variedad de productos mediante procesos físicos y químicos. Actualmente.PRECISIÓN Dentro del rango de 32. OTRAS TECNOLOGÍAS Otras tecnologías que han aparecido en el mercado analítico petrolero son: Analizador PetroSpec GS-1000. desde crudos ligeros hasta pesados.5 de número de cetano. En un tiempo. de acuerdo a la matriz del diesel de cada país. contiene moléculas de entre 10 y 20 Carbonos. en muchos casos a partir de mezclas de Gasóleos con Kerosene. el cual es producto del proceso de Craqueo Catalítico Fluido. mientras que los más pesados en el fondo. Dentro de las torres de destilación. ELABORACIÓN Y MEZCLADO DE DIESEL . Los líquidos medianamente pesados. Las Gasolinas contienen fracciones que hierven por debajo de los 200 ºC mientras que en el caso del Diesel sus fracciones tienen un límite de 350 ºC. el error esperado en la predicción del índice de cetano calculado por la ecuación de las cuatro variables deberá ser menor que ± 2 números de cetano para el 65% de los combustibles destilados evaluados. los líquidos y los vapores se separan en fracciones de acuerdo a su peso molecular y temperatura de ebullición. se quedan en la parte media. también requiere del motor Waukesha para ser calibrado. El combustible Diesel. Los errores pueden ser mayores para combustibles cuyas propiedades caen fuera del rango recomendado de aplicación. vaporizan y suben hasta la parte superior de la torre donde se condensan. también se manufactura. • Hidrocarburos Aromáticos: Son aquellos hidrocarburos que poseen anillos bencénicos. • Hidrocarburos Nafténicos: Son hidrocarburos cíclicos saturados. En virtud de que contienen menos hidrógenos que los alcanos con la misma cantidad de átomos de carbono. Pueden ser de cadena recta (alcanos normales) o ramificados Parafinas = Alcanos o Saturados • Hidrocarburos Olefínicos: Son hidrocarburos que contienen uno o más enlaces dobles carbono-carbono. muchos de ellos con grupos metil. con frecuencia se les dice no saturados. Las bicicloparafinas poseen 2 ó más anillos saturados fusionados con 2 ó más carbonos vecinos comunes. pues solo sólo presentan enlaces sencillos. • Hidrocarburos Parafínicos: Son hidrocarburos saturados (alcanos). olefínicos. . existen hidrocarburos de tipo: parafínicos. nafténicos y aromáticos.DEFINICIÓN Y TIPOS DE HIDROCARBUROS PRESENTES EN EL COMBUSTIBLE DIESEL Es una mezcla balanceada cuyo rango de ebullición se encuentra entre 130°C a 400°C y en su composición. saturar olefinas y reducir aromáticos. uno de los procesos usados es el Hidrotratamiento. Así. se logran Gases. Kerosene (Jet A-1) y Gas Oil de muy buena calidad. reducir el contenido de nitrógeno. Este consiste en hacer pasar la carga sobre un catalizador en presencia de hidrógeno. .HIDROTRATAMIENTO (HDT) Con el objeto de mejorar la calidad del Diesel. Naftas. Con esto se logra reducir el contenido de azufre. El n-hexadecano tiene un periodo corto de retardo durante la ignición y se le asigna un cetano de 100. aplanadoras. el número de cetano mide la calidad de ignición de un Diesel. El número de cetano es un medio para determinar la calidad de la ignición del Diesel y es equivalente al porcentaje por volumen del cetano en la mezcla con heptametilnonano. autobuses de servicio urbano y de transporte interprovincial. PROPIEDADES DEL DIESEL a) Número de Cetano Así como el octano mide la calidad de ignición de la Gasolina.USO DEL COMBUSTIBLE DIESEL Se consume principalmente en máquinas de combustión interna de alto aprovechamiento de energía. La escala se basa en las características de ignición de dos hidrocarburos. pero para el Diesel la propiedad deseable es la autoignición. locomotoras. industrial y de la construcción (grúas. Su uso se orienta fundamentalmente como energético en el parque vehicular equipado con motores diseñados para combustible Diesel. Es una medida de la tendencia del Diesel a cascabelear en el motor. tractores. la cual se compara con la calidad de ignición del combustible prueba (ASTM D-613). entre otros). tales como camiones de carga de servicio ligero y pesado. embarcaciones. el heptametilnonano tiene un periodo largo de retardo y se le ha asignado un cetano de 15. La propiedad deseable de la Gasolina para prevenir el cascabeleo es la habilidad para resistir la autoignición. . maquinaria agrícola. con elevado rendimiento y eficiencia mecánica. existen otras relevantes que caracterizan la calidad del combustible. nitritos o peróxidos. Estos aditivos pueden estar formulados con base a alquilnitratos. el porcentaje de Gasóleos desintegrados. Si bien no está directamente correlacionada con los depósitos en el motor. mientras que en el Diesel. Sin embargo. amil nitratos primarios. Los sólidos abrasivos contribuyen al desgaste del motor. su importancia está relacionada con requisitos legales y precauciones de seguridad relacionadas con el manejo y almacenamiento del combustible y normalmente se especifica para satisfacer las regulaciones de seguridad y de prevención de incendios. la mejor economía de combustible generalmente se obtiene con los tipos de combustibles más pesados a causa de su mayor poder calorífico. los combustibles más volátiles pueden proporcionar una mejor performance.5 por ciento de aditivos mejoradores de cetano incrementan el cetano en 10 unidades. se ve limitado por su contenido de aromáticos. El incremento del número de cetano por encima de los valores realmente requeridos por el motor no mejora significativamente su funcionamiento. Para motores en servicio que involucran rápidas fluctuaciones de carga y velocidad como en la operación de omnibuses y camiones. b) Destilación Los requerimientos de volatilidad del combustible dependen del diseño y tamaño del motor. h) Cenizas Las sustancias que forman cenizas se pueden presentar en el combustible en dos formas: (1) sólidos abrasivos y (2) jabones metálicos solubles. por lo tanto. Por ello. esta propiedad se considera una aproximación. El azufre del combustible puede afectar el funcionamiento del sistema de control de emisiones. d) Residuo de Carbón El residuo de carbón da una medida de la tendencia de un combustible a depositar carbón al ser calentado en un bulbo bajo condiciones prescritas. bomba de combustible. En las Gasolinas. el número de octano de las parafinas disminuye a medida que se incrementa la longitud de la cadena. así como a los depósitos en el motor. la viscosidad máxima está limitada por consideraciones relacionadas con el diseño y tamaño del motor y las características del sistema de inyección. especialmente con respecto al humo y olor. g) Punto de escurrimiento El punto de escurrimiento es importante en relación a la menor temperatura que el combustible pueda alcanzar y aun estar suficientemente fluido para ser bombeado o transferido. en el Diesel. así por ejemplo. Sin embargo. f) Punto de Inflamación El punto de inflamación especificado no está directamente relacionado con la performance del motor. e) Azufre El efecto del contenido de azufre en el desgaste del motor y la formación de depósitos en su interior parece que varía considerablemente en importancia y depende en gran medida de las condiciones de operación. debido a la pérdida de potencia originada por las fugas en la bomba de inyección e inyector. Los jabones metálicos solubles tienen poco efecto en el desgaste pero pueden contribuir a la formación de depósitos en el motor. los motores se diseñan para utilizar números de cetano de entre 40 y 55. En general. Muchos otros factores también afectan el número de cetano. la adición de alrededor de un 0. El número de cetano es una propiedad muy importante. pistones y anillos. debajo de 38 se incrementa rápidamente el retardo de la ignición.Típicamente. a aumentar las emisiones de Oxido de Nitrógeno (NOx). sin embargo. los aromáticos y los alcoholes tiene un número de cetano bajo. La mayoría de ellos contienen nitrógeno y tienden. . así como de la naturaleza de las variaciones de velocidad y carga. de las condiciones atmosféricas y del arranque. c) Viscosidad Para algunos motores es ventajoso especificar una viscosidad mínima. Por otra parte. el número de cetano se incrementa a medida que aumenta la longitud de la cadena. si existe la presencia de detergentes. por lo tanto. muchas veces han sido atribuidos a la carencia de lubricidad del combustible. ocasionar averías en el sistema de combustible de un quemador o un motor. También la presencia de agua fortalece el crecimiento de microorganismos en la interfase combustible – agua en los sistemas de combustibles. a falta de un sistema de lubricación externa. debido a la formación de hidrocarburos poliaromáticos. k) Densidad La densidad es una prueba física fundamental que puede ser usada en conjunción con otras propiedades para caracterizar a los combustibles en productos ligeros y pesados. m) Aromáticos Los aromáticos son moléculas del combustible que contienen al menos un anillo de benceno. Esta prueba es usada como un indicador del contenido de aromáticos en los combustibles Diesel. los productos de degradación contribuyen a un aumento en el número de acidez. latón y bronce del sistema de combustible. el agua puede causar emulsiones o mostrar una apariencia brumosa. las variaciones en la densidad del combustible resultan en variaciones en la potencia del motor y. Se ha encontrado. Por más que los ácidos presentes pueden variar ampliamente por sus propiedades corrosivas. La presencia de agua en los combustibles destilados medios puede causar corrosión de tanques y equipos. puede obstruir el flujo del combustible del tanque hacia la cámara de combustión. el riesgo de una lubricidad inadecuada aumenta. . el número de acidez no puede ser usado para predecir la corrosividad del combustible en condiciones de servicio. en las emisiones y el consumo. además de la formación de Material Particulado (PM). Se piensa que los componentes lubricantes del Diesel son los hidrocarburos más pesados y las substancias polares. Su determinación es necesaria para la conversión de volúmenes medidos a volúmenes a la temperatura estándar de 15 ºC. Principalmente. que la densidad influye en el tiempo de inyección de los equipos de inyección controlados mecánicamente. El contenido de aromáticos es especificado para prevenir un incremento en el promedio de aromáticos presentes en los combustibles Diesel de bajo contenido de azufre. No es conocida alguna correlación general entre el número de acidez y la tendencia a la corrosión del combustible sobre la superficie metálica. n) Lubricidad La vida corta de los componentes del motor como la bomba de inyección y los inyectores. j) Agua y Sedimentos Cantidades apreciables de agua y sedimentos en los motores tienden a causar problemas en las facilidades del manejo del combustible y a su vez. El contenido de aromáticos afecta la combustión.i) Corrosión a la Lámina de Cobre Esta prueba sirve como una medida de las posibles dificultades con las piezas de cobre. como la bomba de inyección y los inyectores. metales pesados y algunos componentes de los aditivos como agentes inhibidores y detergentes o como producto de degradación formados durante su uso o almacenamiento. l) Acidez total La presencia de compuestos ácidos puede deberse a la presencia de ácidos orgánicos e inorgánicos. consecuentemente. A medida que se reducen los niveles de azufre. es por ello necesario evaluar la lubricidad con la finalidad de prevenir el desgaste en las piezas del sistema de inyección. pues influye en la temperatura de la flama y. sin embargo. Una acumulación de sedimentos en los tanques de almacenamiento y en los filtros. Las bombas de Diesel. en las emisiones de Óxidos de Nitrógeno (NOx) durante la combustión. Los procesos de refinación para remover el azufre del Diesel tienden a reducir los componentes del combustible que proveen de lubricidad natural. Niveles altos de contenido de aromáticos pueden tener un impacto negativo en las emisiones vehiculares. dependen de las propiedades lubricantes del Diesel para asegurar una operación apropiada. que es una temperatura estándar adoptada por todos los organismos que norman la medición de crudo y derivados a nivel mundial. q) Punto de enturbiamiento Importante para motores marinos y militares que pueden operar a muy bajas temperaturas. A continuación se buscará determinar por el método ASTM D1250 [8] y por la Ley de gases ideales la masa total de GLP en un tanque estacionario: Capacidad del Tanque: 99. Productos derivados Corrección de la densidad observada a densidad a 15.) de 0. ésta no se encuentra a 60 °F.56 °C) . donde encontramos el valor de 0. Importan la relación viscosidad/temperatura y el contenido de parafina.56 °C. La Sociedad Americana de Materiales y Ensayos (ASTM en inglés) en conjunto con el Instituto Americano del Petróleo (API en inglés) desarrollaron un método de medición en base a resultados experimentales y tablas de medición para el crudo y sus derivados. es decir a 15. esta prueba no proporciona una predicción de la cantidad de materia insoluble que se formará durante el almacenamiento para un determinado periodo.515 debe ser corregida en la tabla 53. ASTM D1250 TABLA 53 CORRECCIÓN DE DENSIDAD OBSERVADA A DENSIDAD A 60 °F (15. p) Índice de cetano Es una medida de la cualidad del encendido del combustible que indica la habilidad del encendido espontáneo bajo las condiciones de temperatura y presión de la cámara de combustible del motor.882 litros Nivel de líquido = 58% Gravedad específica observada = 0. Publicado por Emerson Bonifacio Lima en 10:04 No hay comentarios: Enviar por correo electrónicoEscribe un blogCompartir con TwitterCompartir con FacebookCompartir en Pinterest PROCEDIMIENTO ASTM PARA CUANTIFICAR GLP METODOLOGÍA ASTM DE CUANTIFICACIÓN DE GLP.o) Estabilidad a la oxidación Esta prueba determina la estabilidad inherente del combustible a la formación de materia insoluble (gomas y barnices) producto de su degradación. La cantidad de materia insoluble que se forma durante el almacenamiento está sujeta a condiciones variables de campo y a la composición del combustible. a fin de afinar o aproximar de una mejor forma los valores resultantes de las densidades para diferentes condiciones de temperatura y presión a las que se veían sometidos estos productos.E. el valor observado en el hidrómetro debe ser corregido por medio de la “Tabla 53B ASTM D1250 Volumen VIII. Si una vez comprobada la temperatura de la muestra tomada en el instrumento hidrómetro.515 Temperatura = 21 ºC Presión = 120 psi  OBTENCIÓN DE MASA EN FASE LÍQUIDA POR METODOLOGÍA ASTM CORRECCIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA OBSERVADA POR MEDIO DE HIDRÓMETRO A 60 °F La medición de la gravedad específica debe ser realizada con el producto a una temperatura de 60 °F.523. Sin embargo. En este caso la temperatura es de 21 °C y la gravedad específica (G.56 °C “. ASTM D1250 TABLA 54 CORRECCIÓN DE VOLUMEN OBSERVADO A VOLUMEN A 60 °F (15.523 directamente.56 °C).520 y de 0. con lo cual procedemos a realizar un proceso de interpolación matemática: . el volumen medido debe ser corregido a un volumen a las condiciones de temperatura de 60 °F (15.525.56 °C) Según se observa. pero se encuentran los valores para 0. para ello se utiliza un factor de corrección de volumen que ubicamos en la tabla 54 D1250 y utilizando la G.523).E. CORRECCIÓN DEL VOLUMEN OBSERVADO POR INSTRUMENTO INDICADOR DE NIVEL A VOLUMEN A 60 F Como la temperatura del tanque es 21 °C (69.8 °F). la tabla 54 ASTM D1250 no presenta el valor del factor de corrección para un valor de G.E. corregida a 60 °F (0. corregida de 0. procedemos a obtener la masa (Kg. ASTM D1250 TABLA 56 CORRECCIÓN DE DENSIDAD A 60ºF (15. el cual debe ser corregida a las condiciones normales de 0 °C y presión atmosférica (ASTM D1250 Petroleum Measurement Tables).) de GLP presentes en fase líquida en el tanque estacionario D-15 bajo las condiciones de temperatura.56 °C) A “DENSIDAD EN AIRE” Con el valor de 0. utilizando el valor de 0. la cual indica la relación que existe entre los cambios de condiciones de un gas cuando pasa de estar en condiciones normales (presión atmosférica y temperatura 0 °C) a estar en condiciones reales (por ejemplo 120 psi y una temperatura de 21°C): La ecuación de los gases ideales es: .El cálculo es el siguiente: se obtiene el valor de 0. Esto se debe a que si un peso en kilogramos es calculado de la multiplicación de la densidad determinada por el volumen en litros a la misma temperatura.9836 como factor de corrección de volumen a 60 °F. con lo cual se obtiene el volumen de GLP en fase líquida corregido VLc:  DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL LÍQUIDO AL AIRE Y MASA EN FASE LÍQUIDA. mediante la ecuación de los gases ideales ().523 (densidad a 60 °F) obtenemos de la tabla 56 ASTM D1250 el valor de los kilogramos por litro “en aire”. Para determinar la masa de GLP en “aire”.5219 obtenido en la tabla 56 ASTM D1250. el resultado es un peso en vacío. nivel de líquido y presión anteriormente indicadas: Obtención de masa en fase gaseosa por ecuación de gases ideales. Se determina la masa de GLP dentro del tanque estacionario. el cual se multiplica por el volumen total y por el porcentaje de nivel de líquido observado. con lo que la presión absoluta será 134. En el caso del ejemplo práctico. y es la presión interna del GLP en estado gaseoso dentro del tanque estacionario.04542 Kg. La presión absoluta es la suma de la presión atmosférica más la presión manométrica. Para utilizar la ecuación de los gases ideales se debe convertir el valor obtenido de la tabla 3. con lo cual se elaboraron tablas para obtener el dato del peso molecular conociendo la gravedad específica.L.4278 gr/mol es decir 0.70 psi./mol. dividiendo dicho valor para 1. 1989) y tenemos: Donde: El volumen de la fase gaseosa existente en el tanque estacionario se lo obtiene por diferencia entre el volumen total y el volumen ocupado por la fase líquida obtenido por medio del medidor rotogauge: El peso molecular (gr.515 y el valor correspondiente en la tabla de pesos moleculares es 45. Lorenzo Becco./mol) está dado por la composición porcentual de propano/butano y ésta a su vez es función de la gravedad específica del producto analizado. PESO MOLECULAR DEL GLP EN FUNCIÓN DE SU GRAVEDAD ESPECÍFICA . La presión manométrica es la presión observada en el manómetro (120 psi). en este caso 21ºC.Y sabemos que: Se realiza una simplificación algebraica entre ambas ecuaciones (J. la presión atmosférica a nivel del mar es 14.6 que está en gr/mol en Kg/mol. La temperatura a ingresar en la ecuación es la observada en el termómetro.000. la gravedad específica del GLP es 0.70 psi. La tabla nos muestra los resultados para diferentes valores de medición por el método ASTM D-1250 para el tanque de 99.E.515. temperatura 21 °C. observada = 0. G.Al ingresar los datos en la ecuación modificada de los gases ideales tenemos: Masa GLP en tanque estacionario Incertidumbre en la medición de masa total debido a la incertidumbre del indicador de nivel de líquido Rotogauge. presión = 120 psi: INCERTIDUMBRE RELATIVA EN LA MEDICIÓN DE MASA TOTAL EN UN TANQUE ESTACIONARIO DEBIDO A LA INCERTIDUMBRE DEL INDICADOR DE NIVEL DE LÍQUIDO ROTOGAUGE .882 Litros de capacidad. La incertidumbre del instrumento de medición de nivel de líquido Rotogauge de los tanques determinada anteriormente provoca que la medición de la masa total de GLP por el método ASTM tenga un grado de incertidumbre relativa a la medición que se realiza en ese momento. 38 Kg. es decir la incertidumbre absoluta es de 287.93%.81 kilos en el rango de lecturas de 20% . Esta incertidumbre en la metodología de cuantificación aparenta ser poco relevante al momento de realizar una medición estática.61% en la última lectura. En la figura 3. En esta gráfica también se ha resaltado el valor promedio total de la incertidumbre relativa para todo el rango de lecturas el cual es 2.INCERTIDUMBRE RELATIVA DE LA MASA TOTAL DE GLP DEBIDO A INCERTIDUMBRE DEL INDICADOR DE NIVEL DE LÍQUIDO ROTOGAUGE De los resultados obtenidos se observa que los diferenciales que se presentaron en el resultado de la masa total al introducir los errores de medición del Rotogauge. pero se torna importante cuando se realizan descargas de producto y se realiza una facturación del mismo usando esta metodología de medición. Publicado por Emerson Bonifacio Lima en 10:03 No hay comentarios: Enviar por correo electrónicoEscribe un blogCompartir con TwitterCompartir con FacebookCompartir en Pinterest APLICACIONES DEL GAS NATURAL APLICACIONES INDUSTRIALES DEL GAS NATURAL .19% y 80% .100%.79%. con un valor final de 0. y de 569.95% y va disminuyendo a medida que la lectura aumenta de valor nominal. es decir de producto sin movimiento como un stock inicial o final. en el rango de lecturas de 0% .9 se muestra la tendencia de la curva de incertidumbre relativa que se inicia con un pico de 8. Los hornos de crisol pueden ser abiertos gracias a que el contacto de los productos de la combustión no altera el producto tratado. INDUSTRIA DE CERÁMICAS El proceso de fabricación de todo tipo de piezas de cerámica abarca la preparación de las materias primas. INDUSTRIA DE ALIMENTOS En la producción de alimentos el gas natural se utiliza en los procesos de cocimiento y secado. así como la formación de inclusiones en la masa fundente al estar libre de escorias y cenizas. tanto en la vertiente de fusión como de recalentamiento y tratamientos térmicos. el calentamiento puede ser directo. La mayor duración de los refractarios de los hornos y de los intercambiadores de calor gracias a la ausencia de azufre. que son requerimientos para ciertos productos de exportación. Estas aplicaciones se amplían continuamente con la utilización de las nuevas técnicas que se introducen en el sector. contaminantes en el gas natural. manchas o coloraciones no deseadas gracias a la ausencia del azufre y vanadio. el acabado y el decorado del cristal es el combustible ideal gracias a su versatilidad para adoptar las características de llama requeridas. Complementa estas ventajas la ausencia de humos. impide la aparición de burbujas. la . En el conformado. Sus características lo hacen apto para todos lo procesos de calentamiento de metales. En las arcas de recogido. el requemado. así como el bajo costo de inversión inicial gracias a la existencia de sencillos equipos de combustión que no precisan de calentamiento y bombeo. El gas natural es el combustible que permite cumplir las exigencias de calidad ISO. El uso del calor tiene lugar en el secado. el secado. con unos ahorros energéticos del orden de un 20% respecto al calentamiento indirecto. Con la utilización de esta energía se ofrece una mejora en la calidad de los productos gracias a la ausencia de cualquier sulfuración de los metales tratados por el nulo contenido de azufre y por la mayor oxidación de los metales en el calentamiento a causa de la disminución de excesos de aire en los equipos de combustión. INDUSTRIA DEL VIDRIO Las propiedades físico-químicas del gas natural y de las condiciones de funcionamiento que requiere el perfecto calentamiento que requiere el horno de fusión de cristal. son consideraciones importante a tener en cuenta por su repercusión económica. INDUSTRIA METALÚRGICA El gas natural encuentra en este sector de la industria un gran número de aplicaciones que valoran plenamente las propiedades específicas. Por sus características reemplaza ventajosamente a los siguientes combustible Diesel 2  Kerosene  Residuales  Gas licuado de petróleo (GLP)  Carbón  Leña. los mejores rendimientos térmicos gracias a la utilización de quemadores diseñados especialmente para el gas natural que permiten el reglaje más preciso. El gas natural al disponer de una combustión limpia. ha permitido la construcción de quemadores para gas natural con unas características de la llama que le permiten obtener la luminosidad y la radiación necesarias para conseguir una óptima penetración y transmisión de la energía desprendida en la masa de cristal. el amasado y la extrusión la configuración de las piezas. lo que permite unas mejores condiciones de trabajo y la no contaminación del medio ambiente exterior. El gas natural es el mejor combustible que pueden usar las industrias que utilizan horno y calderos en sus procesos productivos. el esmaltado y la decoración. la cocción. la mezcla. con lo cual la transferencia térmica es mayor y el consumo específico disminuye. así como reducir el consumo específico y aumentar los espacios disponibles gracias a la ausencia de almacenajes de Combustible. El gas natural incide de forma eficaz en la rentabilidad. El gas natural mejora la calidad de los productos tratados por el hecho de ofrecer una disminución del porcentaje de unidades defectuosas. gracias a la acción directa de la llama. La aplicación del gas natural permite un apreciable incremento en la producción. su utilización se traduce en un importante aumento de la producción. en sustitución del tradicional sistema de calentamiento mediante fluidos intermedio. tonel consiguiente ahorro energético (entre el 20 t el 30%). que se puede conseguir realizando un pre secado mediante placas infrarrojas situadas e la entrada y elevando la temperatura de secado por calentamiento directo del aire. ha hecho posible el diseño de hornos de calentamiento rápido y de mono cocción. El gas natural como fuente de energía. permite una perfecta regulación de la temperatura. calentadas mediante pequeños quemadores de gas natural distribuidos uniformemente. La elección del combustible en la industria cerámica constituye una decisión de gran importancia. aplicaciones de calentamiento directo por convección en secadoras y ramas.cocción. además. polimerización). con la consiguiente disminución de los consumos específicos. por la diversidad de la producción y el carácter físico-químico de las operaciones térmicas que realiza. la posibilidad de calentamiento directo de los baños líquidos mediante tubos sumergidos o por combustión sumergida. disminuir sensiblemente los desechos. son múltiples los procesos donde el gas encuentra aplicaciones tan específicas que lo convierten en prácticamente imprescindible: aplicaciones de acción directa de la llama (chamuscado de hilos. calandrado). obtener un ahorro en mano de obra (consecuencia de la automatización conseguida) y una disminución de los gastos de mantenimiento. y por estar libre de azufre y de impurezas. Del gas natural se obtiene una perfecta homogeneidad en cada cocción junto a un total ajuste de las temperaturas para las necesidades requeridas. por el ajuste de la relación aire-gas y la uniformidad de composición del gas natural. gres o refractarios. cuyo provecho viene determinado por el tipo de producto de que se trate y el equipo usado. No provoca sobrecalentamientos locales al disponer de una llama adaptable a las características del recinto de calentamiento. Con el gas natural la mejora en la calidad de los productos es un hecho evidente. En la fabricación de azulejos. chamuscado de tejidos). la decoración y también la mezcla y el amasado. por eliminar la eventualidad de manchas y decoloraciones de los artículos durante cada cocción y secado. El gas natural ofrece a la industria cerámica unas ventajas. porcelana. al permitir utilizar los gases resultantes de la combustión en el secado directo de diferentes productos. que viene dado por una reducción de los tiempos de puesta en régimen de las instalaciones y la disminución de los volúmenes libres necesarios en los hornos entre las diferentes piezas cerámicas a tratar. es en la industria química donde el gas natural encuentra uno de los campos más amplios de utilización. tanto para la producción de vapor como para el calentamiento de las unidades de cracking y de reforming. por la aplicación de placas metálicas al rojo vivo. En el chamuscado de hilos y tejidos. como fuente de energía y como materia prima. el esmaltado. aplicaciones de calentamiento por contacto (abrasado. y posibilita un perfecto control de la atmósfera del horno (oxidante o reductora) al alcanzar una excelente regulación en la mezcla aire-gas. se consigue dar brillo a las fibras y una superficie de tejido lisa y homogénea. Otro aspecto importante es el incremento de la producción (entre 10 y un 15%) debido al aumento de la velocidad de paso del tejido por el secador. INDUSTRIA QUÍMICA / PETROQUÍMICA Por su doble faceta de uso. aplicaciones de calentamiento por radiación (pre secado. lo que se traduce en un mayor aprovechamiento de la capacidad del horno. INDUSTRIA TEXTIL Además de los benéficos que reporta a la industria textil el uso del gas natural como combustible en las calderas de vapor. El gas natural. la mejora en la calidad de los productos y la optimización en la economía de la empresa. presenta una nula corrosión de los haces tubulares gracias a la ausencia de . El gas natural se ha constituido en un combustible atractivo para la generación de electricidad con alto rendimiento en toda una serie de aplicaciones. tan importantes como por ejemplo la producción de hidrógeno. la ausencia de azufre. la constancia de composición y la sencillez de explotación. El metano constituye la materia base en procesos fundamentales de la química. etc. GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD. Todos estos fabricados se consideran punto de partida para la obtención de una amplia gama de productos comerciales. Generación de energía eléctrica con ciclo simple Generación de energía eléctrica con ciclo combinado . El uso de turbinas de gas para mejorar centrales existentes y en nuevas centrales de ciclo combinado permite alcanzar ahorros de energía de entre el 15 y el 50%. de acetileno. como materia prima en los procesos básicos de la química del metano. ofrece las mejores oportunidades en términos de economía. afirman la utilización ventajosa del gas natural frente a los derivados del petróleo.impurezas. tras el levantamiento de una restricción que impedía el uso del gas natural en este mercado por una Directiva de la UE. Estas ventajas pueden conseguirse tanto en grandes centrales como en pequeñas centrales y unidades de cogeneración termoeléctrica. de metanol. utilizado para la generación de energía eléctrica. La investigación y desarrollo de nuevas tecnologías está abriendo continuamente nuevas fronteras con rendimientos todavía mayores y por consiguiente menos contaminación. La alta riqueza de los hidrocarburos (metanos y etano) junto con su pureza. de amoniaco. de ácido cianhídrico. aumento de rendimiento y reducción del impacto ambiental. y facilita la posibilidad de utilización del gas natural con mezcla variable de otros gases residuales disponibles en la industria gracias a la ductibilidad de los quemadores. El gas natural. La generación de energía eléctrica por sistemas convencionales tiene rendimientos del 35-40% con hasta un 65% de la energía primaria consumida desperdiciada como calor residual. mientras mayor sea el área de esta zona mojada o en otras palabras. Una planta de cogeneración está compuesta por un motor de combustión interna en ciclo Otto (o turbina a gas) que acciona un alternador (generador eléctrico). La superficie del depósito abarcada y delimitada por el GLP que está en estado líquido contenido en el envase cerrado. Estas plantas tienen una óptima eficiencia en las transformaciones energéticas y con mínimas contaminaciones ambientales. es reemplazado por el calor del aire que rodea al depósito. mientras mayor sea la cantidad de líquido en el depósito. Usualmente la ubicación de estas plantas es próxima a los consumidores. con lo cual las perdidas por distribución son menores que las de una central eléctrica y un generador de calor convencional. se conoce como la zona "mojada". Las plantas de Cogeneración producen electricidad y calor para aplicaciones descentralizadas y donde se requieran. en el interior del envase. conteniendo GLP y que no está siendo utilizado. La zona del depósito en contacto con la fase gaseosa no se toma en consideración porque el calor que absorbe esta fase es insignificante. . Para compensar esta pérdida de presión. del aire hacia el líquido. la fase liquida entra en ebullición cediendo calor para la vaporización. mayor será la capacidad de vaporización del tanque.) Publicado por Emerson Bonifacio Lima en 10:03 No hay comentarios: Enviar por correo electrónicoEscribe un blogCompartir con TwitterCompartir con FacebookCompartir en Pinterest VAPORIZACION NATURAL DEL GLP VAPORIZACIÓN NATURAL DEL GLP Un envase de almacenamiento de gas licuado de petróleo. se encuentra en equilibrio siendo la presión en ese instante. Este calor se transmite a través de la plancha metálica de depósito. de aceite lubricante.COGENERACIÓN La cogeneración es la producción simultánea de energía eléctrica y energía térmica utilizando un único combustible como el gas natural. La Cogeneración es una forma eficiente de cubrir necesidades energéticas de las instalaciones industriales en prácticamente todos los sectores de la actividad (calefacción. de aproximadamente 5. mediante intercambiadores de calor instalados en los circuitos de refrigeración de camisas. A este conjunto generador se puede aprovechar la energía térmica liberada a través de la combustión de los gases. calentamiento de agua. Luego al salir gas del depósito. comienza a disminuir la presión en el interior de éste. el GLP en estado líquido y el que está en estado vapor. a 18ºC de temperatura exterior. por lo que la temperatura del gas licuado en estado líquido decae. mas un aprovechamiento extra en una caldera de recuperación de gases de escape.6 Kg/cm2 (82 psi). etc. El calor perdido por el líquido por efecto de la vaporización de éste. cuando hay un consumo excesivo de gas de un depósito cerrado.00 EFICIENC IA 75% 90% SEGUNDO: Determinar el consumo de R-500. COMBUSTIBLE PODER CALORIFICO (BTU/GL) EFICIENCIA CONSUMO MENSUAL (GLS/MES) CONSUMO MENSUAL (BTU/MES) . enfriándose el envase. el cual se da generalmente por galones/mes. Por lo cual tomaremos este combustible para nuestro ejemplo de conversión del consumo de combustible fósil (R-500) a un combustible limpio (GLP) . aberturas de artefactos a gas de venteo directo. Por lo tanto. De otro lado. COMBUSTIB PODER CALORIFICO LE (BTU/GL) R-500 141 732. aplicando la siguiente fórmula. Para lo cual seguimos los siguientes pasos: PRIMERO: Conocer el poder calorífico y eficiencia de ambos combustibles. Si el consumo excesivo es de forma continua. por lo cual la elección más obvia es el residual 500 (R-500). licuándose y formando una película de agua en la parte exterior e inferior del tanque o cilindro. COMBUSTIBL E R-500 CONSUMO MENSUAL (GLS/MES) 108 000. formando un charco de agua.00 GLP 97 500. Publicado por Emerson Bonifacio Lima en 10:02 No hay comentarios: Enviar por correo electrónicoEscribe un blogCompartir con TwitterCompartir con FacebookCompartir en Pinterest CONVERSION ENERGETICA DE R-500 A GLP CONVERSION DE R-500 A GLP La Industria hace uso de diversos combustibles en sus procesos. tendrá. mientras más alta sea la temperatura del aire exterior que rodea un depósito cerrado mayor será la vaporización del contenido líquido. formando costras de hielo. tomando en cuenta para ello por sobre todas las cosas el poder calorífico y el precio del mismo. sucediendo el fenómeno físico siguiente que primeramente el agua contenida. a causa de enfriamiento excesivo (con temperaturas bajo cero). mayor zona mojada y por lo tanto mayor capacidad de vaporización. como es lógico. la conexión de llenado y la conexión de venteo del medidor del nivel del líquido del recipiente deberán encontrarse a una distancia no menor de 3. llegue a su punto de rocío. o entradas de sistemas de ventilación mecánica. Ninguna parte del recipiente subterráneo deberá estar a una distancia menor que 3. La válvula de alivio.8 m. debajo del depósito. la evaporación de GLP líquido será muy rápida. ni con la presión adecuada para el buen funcionamiento de los equipos.8 m. cesará la evaporación y el cilindro no entregará el suficiente caudal de gas. la película de agua formada en la superficie de tanque comenzará a solidificarse. En esas condiciones. De un edificio importante o línea de propiedad adyacente sobre la que pueda construirse. como finísimas gotas suspendidas en el aire de su entorno (aire húmedo).00 TERCERO: Determinar el consumo de R-500 en BTU/mes.Un depósito de mayor tamaño. de toda fuente de ignición externa. COMBUSTIBLE CONSUMO MENSUAL (GLS/MES) DIAS DE OPERACIÓN POR MES CONSUMO DIARIO (GLS/DIA) GLP 130 892.70769 COMBUSTIBLE PODER CALORIFICO (BTU/GL) CONSUMO POR HORA (GLS/HR) POTENCIA UTIL (BTU/HR) GLP 97 500.70769 17 716 500 COMBUSTIBLE POTENCIA UTIL (BTU/HR) EFICIENCIA GLP 17 716 500 90% POTENCIA INSTALADA (BTU/HR) 19 685 000.23 .54 QUINTO: Con el consumo mensual (gls/mes).984667 24 181. puesto que solo así logramos la conversión. utilizando la siguiente fórmula: COMBUSTIBLE CONSUMO MENSUAL (BTU/MES) PODER CALORIFICO (BTU/GL) EFICIENCIA CONSUMO MENSUAL (GLS/MES) GLP 11 480 292 000 97 500. hallaremos los siguientes parámetros.54 30 4360.984667 COMBUSTIBLE CONSUMO DIARIO (GLS/DIA) HORAS DE OPERACIÓN POR DIA CONSUMO POR HORA (GLS/HR) GLP 4360.R-500 141 732.00 75% 108 000.00 CUARTO: Asumimos que el valor obtenido del R-500 (consumo mensual en BTU/MES) debe ser el mismo para el GLP.00 181.00 90% 130 892.00 11 480 292 000. Determinamos los galones/mes de GLP que usaremos para igualar el consumo de R-500. Publicado por Emerson Bonifacio Lima en 10:02 No hay comentarios: Enviar por correo electrónicoEscribe un blogCompartir con TwitterCompartir con FacebookCompartir en Pinterest .00 Todos los parámetros calculados nos servirán para el cálculo y selección de componentes de la futura instalación.COMBUSTIBLE POTENCIA UTIL (BTU/HR) HORAS DE OPERACIÓN POR DIA POTENCIA UTIL POR DIA (BTU/DIA) GLP 17 716 500 24 425 196 005.