PUNTO DE INFLAMACIÓN Y CALOR DE COMBUSTIÓN

1. OBJETIVO.-

1.1 OBJETIVO GENERAL:

Determinar la calidad del petróleo, gas natural y sus derivados en cuanto se refiere a

características de seguridad industrial (Punto de Inflamación) y la comercialización de los

mismos (Calor de Combustión).

1.2 OBJETIVO ESPECIFICO:

Calcular el punto de inflamación de un determinado corte de petróleo.

Mediante este calculo verificar la relación del punto de inflamación con el calor de

combustión

2. MARCO TEORICO:

2.1.-PUNTO DE INFLAMACIÓN 

Se denomina punto de inflamación de un líquido a la temperatura mínima a la cual vapores

de hidrocarburos que se desprenden forman con el aire que se encuentra sobre el líquido,

una mezcla que se inflama al acercársele una llama. El punto de inflamación se determina

calentando en un recipiente adecuado la fracción de petróleo y acercando a la atmósfera que

se encuentra sobre el líquido que se calienta, una llama de dimensiones prefijadas y

verificando la temperatura de inflamación a intervalos de 1°C., para derivados con punto de

inflamación inferior a los 100°C.; y cada 2°C. para derivados con punto de ebullición

superior a los 100°C. La descripción del método A.S.T.M.-D 93-22, por ejemplo, sirve para

la determinación del Punto de Inflamación del Fuel Oil, en un aparato llamado "Pensky-

Martens".

La temperatura mínima a la cual se produce el encendido (se observa una llama sobre el

líquido), se denomina punto de inflamación. Este calentamiento puede hacerse en un

recipiente abierto como aparato de CLEVELAND, y a este punto de inflamación se

denomina "punto de inflamación en vaso abierto", o bien puede realizarse en recipiente

cerrado , Pensky-Martens

MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE INFLAMACIÓN:

MÉTODO DE COPA CERRADA PENSKY – MARTENS

Probador de Inflamación Pensky-Martens Closed Cup

2.2 MÉTODO DE PRUEBA

Para determinaciones del punto de inflamación de lubricantes, aceites lubricantes, líquidos

conteniendo sólidos y líquidos suspendidos que tienden a formar una superficie de film

durante la prueba.

Probador de Inflamación Pensky-Martens Closed Cup.

- Conforme con ASTM D93 y especificaciones relacionadas

-Preferencia de unidad eléctrica o gas.

Determina puntos de inflamación para una extensa gama de productos por método a copa

cerrada con agitador de muestra a baja velocidad. Usado extensivamente en regulaciones

para detección de contaminación de materiales volátiles e inflamables en aceites de

gasolina y aceites lubricantes. y para caracterización muestras peligrosas.

Mecanismo operador se abre y aplica una llama al mover un botón. Cubierta cabe sobre

copa de latón e incluye llama piloto. Punto de referencia para llama de prueba. agitador

incorporado y férula de termómetro de latón chapado.

Modelo electrónicamente calentado con un calentador de nickel-cromo con control de

variable para precisa proporción de temperaturas. Unidad del calentador esta encerrada en

una caja de acero inoxidable con aberturas de enfriamiento. Incluye receptáculo y switcch

para accesorios agitador de baja velocidad.

Modelo calentado por gas tiene quemador natural de gas hecho de nickel chapado de latón.

(especifique cuando ordene ). Ambos modelos están montados en una base de hierro

segura. sst iron base.

Ámbito y Aplicación: El método 1010 Utiliza el probador d COPA CERRADA PENSKY –

MARTENS para determinar el punto de inflamación de residuos líquidos, incluyendo

aquellos que tienden a formar una película superficial bajo las condiciones del método. Este

método también se utiliza para determinar la inflamabilidad de los residuos líquidos que

contienen sólidos suspendidos no filtrables.

Resumen del Método: La muestra se debe calentar a una velocidad constante y lentamente,

con agitación continua. Una llama pequeña se debe aplicar a la copa a intervalos regulares,

interrumpiendo simultáneamente la la agitación. El punto de inflamación corresponderá a la

temperatura más baja a la que, la aplicación de la llama, inflama el vapor sobre la muestra.

Aparatos y Materiales:

Probador de COPA CERRADA PENSKY – MARTENS, según se ilustra en la figura.

Termómetros: se deben usar tres termómetros estándares con el PROBADOR DE COPA

CERRADA PENSKY – MARTENS como sigue:

Para pruebas en las que lecturas indicadoras caen dentro de los limites de 10 a 60 °C, se

debe usar un termómetro de rango bajo PENSKY – MARTENS, cuyo rango varie entre -5 a

110°C o equivalente.

Para pruebas en las que lecturas indicadoras caen dentro de los límites de 60 a 140 °C, se

debe usar un termómetro de rango medio PENSKY – MARTENS, con un rango entre 20 a

150 °C o equivalente.

Para pruebas en que las lecturas indicadas caen entre 130 a 370°C, se debe usar un

termómetro de alto rango PENSKY .- MARTENS, con un rango alto o medio.

Reactivos

Calibración: El p – xileno debe conformarse a las siguientes características:

Gravedad especifica de 0.860 mínima hasta 0.866 como máxima, (15.56 /15.56°C).

Rango de ebullición: 2°C desde el comienzo del secado, punto caundo se prueba de acuerdo

co el método D850 o D1078 de la ASTM. El rango debe incluir el punto de ebullición del p

– xileno puro, que es de 138.35°C.

Pureza: 95 % como mínimo con punto de congelamiento de 11.23 °C, calculado de acuerdo

a el método D1016 de la ASTM, a partir del punto de congelamiento determinado

experimentalmente mediante el método D1015 de la ASTM.

Muestreo, Preservación y Manejo: Se pueden obtenr puntos de inflamación erróneamente

altos se no se toman precauciones para evitar la perdida de material volátil. No se deben

abrir los recipientes en forma innecesaria, ni hacer transferencias a menos que la

temperatura de la muestra este por lo menos 8 °C por debajo del punto de inflamación

esperado. No se deben usar para estos métodos de prueba recipiente dañados ( con fugas)

No se deben guardar muestras en recipientes plásticos(polietileno, polipropileno), ya que el

material volátil puede escapar por las paredes del envase.

Obtener una muestra de acuerdo con las instrucciones entregadas en el método D 4057 de

la ASTM.

Las muestras de residuos muy viscosos pueden ser calentadas hasta que estén

razonablemente líquidas antes de ser probadas. Sin embargo, ninguna muestra se debe

calentar a una temperatura superior a 17 °C por debajo del punto de inflamación esperado.

Si la muestra contiene agua, esta se puede eliminar ya sea con cloruro de calcio o

simplemente por filtración (papel filtro o algodón absorbente seco). Se puede calentar la

muestra pero no por periodos prolongados y además teniendo la precaución de que la

temperatura se mantenga siempre 17 °C por debajo del punto de inflamación esperado.

Nota: Si se sospecha que la muestra contiene contaminantes volátiles, se debe omitir el

tratamiento descrito anteriormente.

Calibración: Determinar el punto de inflamación del p – xileno. Cuando el probador esté

operando adecuadamente, se obtendrá el valor de 27.2 +- 1.1 °C.

Se advierte que el p – xileno es extremadamente inflamable. Dañino si se inhala.

Manténgalo lejos del calor, chispas y llama abierta. Mantener cerrado el recipiente. Evitar

la acumulación de vapores y eliminar todas las fuentes de inflamación, en especial, los

aparatos y calentadores eléctricos que no sean a prueba de gases explosivos. Evitar respirar

el vapor y el rocío, así como también el contacto prolongado con la piel.

Si el punto de inflamación obtenido para el p – xileno no está dentro de los límites

establecidos, revisar la condición y operación de los aparatos, en especial, en cuanto a la

firmeza de la tapa, la acción de la cerradura y la posición de la llama.

Si es necesario, después del ajuste, repetir la prueba. El p – xileno con un punto de

inflamación de 27.2 +- 1.1 °C no es una referencia adecuada para los rangos altos de

temperatura del probador de COPA CERRADA PENSKY – MARTENS, que puede llegar

a 370 °C

2.3 PROCEDIMIENTOS:

Procedimiento A: Determinación del punto de inflamación de líquidos comunes.

Limpiar y secar bien todas las partes de la copa y sus accesorios antes de comenzar la

prueba, asegurándose de retirar cualquier solvente que se haya usado para limpiar el

aparato. Llenar la copa con la muestra de residuo a probar hasta el nivel indicado por la

marca de llenado. Colocar la tapa sobre la copa y ubicar este última en la placa calefactora.

Asegurándose de tener adecuadamente conectado el dispositivo que traba o fija la ubicación

de la tapa. Insertar el termómetro. Llevar el residuo a probar a una temperatura de 15+-5°C

o 11°C menor al punto de inflamación estimado, lo que sea menor. Encender la llama de

prueba y ajustarla a 4 mm de diametro. Calentar a una velocidad tal que la temperatura,

indicada por el termómetro, aumente 5 a 6 °C/min. Conectar el agitador entre 90 y 120

RPM.

Se se sabe que la muestra tiene un punto de inflamación de 110 °C o menor, aplicar la

llama cuando la temperatura de la muestra se encuentre entre 17 °C a 28 °C por debajo del

punto de inflamación esperado y, de ahí en adelante, en cada lectura de temperatura que sea

múltiplo de 1°C. Aplicar la llama de pruebas accionando el mecanismo de la tapa que

controla la cerradura y el quemado de la llama de prueba, de modo que la tapa que controla

la cerradura y el quemador de la llama de prueba, de modo que controla la cerradura y el

quemador de la llama de prueba, de modo que la llama baje hasta el espacio con vapor en la

copa en 0.5 segundos, dejar ahí 1 segundo y llevar, rápidamente a su posición original. No

se debe agitar la muestra cuando se aplica la llama.

Si se sabe que la muestra tiene un punto de inflamación superior a 110 °C, aplicar la llama

de prueba, tal como se describe anteriormente a cada lectura de 17 °C a 28°C bajo el punto

de inflamación esperado.

Registra el punto de inflamación observado, la lectura de temperatura en el momento en

que la aplicación de la llama produzca una llama distinta en el interior de la copa. No

confunda el punto de inflamación verdadero con el halo azuloso que a veces rodea la llama

de prueba en aplicaciones previas a la que se produce la inflamación real

Procedimiento B: Determinación del punto de inflamación de sólidos suspendidos y

materiales altamente viscosos.

Llevar el material a probar y el probador a una temperatura d 15 +- 5°C o 11°C por debajo

del punto de inflamación estimado, lo que sea menor. Conectar el agitador a 250+-10RPM.

Elevar la temperatura durante toda la prueba a una velocidad no menor a 1, ni mayor a 1.5

°C/min. Con la excepción de estos requisitos para velocidades de agitación y

calentamiento, proceder según se indica procedimiento A

Calculo e Informe: Se debe registrar la presión barométrica ambiente en el momento de la

prueba. Cuando la presión difiera de 101.3 KPa (760 mm Hg), se debe corregir el punto de

inflamación como sigue:

Punto de inflamación corregido= C + 0.25 (101.3-p) (1)

Punto de inflamación corregido= C + 0.033 (7603-P) (2)

Donde :

C= Punto de inflamación observado, °C.

P=presión barométrica ambiente, KPa.

P=presión barométrica ambiente, mm Hg.

El punto de inflamación observado © debe ser corregido al 0.5 °C más cercano.

El valor de el punto de inflamación así obtenido se informa como el punto de inflamación

método de COPA CERRADA PENSKY MARTENS ASTM D93-IP 34.

La presión barométrica usada en este cálculo es la presión ambiente del lugar conde se

realiza la prueba. Muchos barómetros aneroides, tales como los usados en las estaciones

meteorológicas y aeropuertos, están corregidos o calibrados para entregar lecturas a nivel

del mar. Por lo tanto, tales lecturas no son validas para esta prueba.

La determinación del punto de inflamación en vaso abierto se emplea para aceites

lubricantes pesados (derivados con punto de inflamación superior a los 80 °C., y la

inflamación en vaso cerrado son más para determinaciones de fracciones tales como el

kerosene, diesel oil y el fuel oil, (derivados con punto de inflamación inferior a los 80 °C.).-

El punto de inflamación en vaso abierto se efectúa generalmente con el aparato de

"Cleveland", y la determinación en vaso cerrado puede efectuarse ya sea con el aparato de:

Tagliabue, usado en EUA para el kerosene, o con el de Pensky Martens, usado

generalmente en Europa para todos los combustibles (en Norte América especialmente para

los fuel oils o derivados con puntos de inflamación superior a 79 °C.) cuya temperatura de

inflamación se desea determinar en vaso cerrado. El Punto de inflamación de los derivados

de petróleo nos indica que la velocidad con que se producen los vapores a esa temperatura y

es suficiente para producir una mezcla inflamable con el aire que la rodea. Es ésta una

característica que deben conocer aquellos que emplean estos productos, pues da una idea

exacta del grado de inflamabilidad del mismo cuando se tiene en un recipiente cualquiera.

En el caso de los aceites lubricantes, no solamente nos indica la temperatura máxima a que

se puede hacer llegar un cojinete en trabajo sin que haya peligro de inflamación, sino que

nos da una idea del grado de fraccionamiento del aceite, indicándonos la presencia de

pequeñas cantidades de fracciones livianas que lo hacen ineficiente, aumentando su

consumo y reduciendo su viscosidad a la temperatura de trabajo. El Punto de Inflamación

de los derivados de petróleo disminuye en forma proporcional con su densidad y con la

presión a la que se encuentran.

El Punto de Inflamación dijimos que era la temperatura mínima en que los vapores

desprendidos de un líquido formaban una mezcla inflamable a temperatura ambiente. Se ha

encontrado que si la proporción de vapores diluidos en el aire es inferior o superior a un

porcentaje determinado, la mezcla no puede inflamarse y continuar quemándose. Se

conocen como límites inferior y superior de inflamación, las proporciones mínima y

máxima de vapores que deben estar presentes en una atmósfera de aire para que la mezcla

se inflame con una llama.

Ahora bien, cuando se tiene en la mezcla una proporción determinada de vapores y aire, la

mezcla se inflama en forma explosiva, es decir con un gran desarrollo de calor y presión.

La temperatura de inflamación es siempre inferior a la de explosión; de aquí la importancia

de conocer la primera. 

La proporción de vapores y aire para formar la mezcla inflamable o explosiva varía de

acuerdo a las características de cada hidrocarburo y de la temperatura y la presión inicial de

la mezcla.

El aumento de presión o de temperatura reduce el límite inferior de inflamabilidad de los

hidrocarburos. Erickson ha encontrado que el producto del calor de combustión de un

hidrocarburo por la concentración en porcentaje del límite inferior de inflamabilidad, es una

constante para los gases y vapores de una misma serie de hidrocarburos. Por lo tanto

conociendo la constante para un hidrocarburo de cada serie, se puede calcular el límite de

inflamación de los demás hidrocarburos de la misma serie.