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GUÍA DE LABORATORIO DE FLUIDOS

PRACTICA # 5 PUNTO DE FLUIDEZ

PROFESOR CÉSAR AUGUSTO PINEDA GÓMEZ

TÉCNICOS DE LABORATORIO FELIX ARENAS RUEDA MARIO TORRES LOPEZ

ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOQUÍMICAS UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA, 2009

PRÁCTICA No. 5 PUNTO DE FLUIDEZ (NORMA ASTM D 97)

1. Objetivo. Determinar el Punto de Fluidez (Pour Point) de una muestra de petróleo y aceites derivados. 2. Importancia y uso. El punto de fluidez de un crudo es un índice de la temperatura más baja a la cual todavía fluye, es decir, a partir de este punto el fluido pierde su capacidad para movilizarse. Este se puede determinar bajo protocolos dispuestos en el ASTM D-97. Este fenómeno puede ocurrir con aceites ligeros así como con los aceites pesados. En un aceite lubricante el punto de fluidez es la mínima temperatura a la cual este fluye sin ser perturbado bajo la condición específica de la prueba. Los aceites contienen ceras disueltas de tal forma que cuando son enfriados se separan y forman cristales que se encadenan formando una estructura rígida atrapando al aceite entre la red. Cuando la estructura de la cera está lo suficientemente completa el aceite no fluye bajo las condiciones de la prueba. La agitación mecánica puede romper la estructura cerosa, y de este modo tener un aceite que fluye a temperaturas menores a su punto de fluidez. En ciertos aceites sin ceras, el punto de fluidez esta relacionado con la viscosidad. En estos aceites la viscosidad aumenta progresivamente a medida que la temperatura disminuye hasta llegar a un punto en que no se observa ningún flujo. Esta medida es un dato relevante en el transporte de fluidos por oleoductos que atraviesan zonas de bajas temperaturas, pues es un indicativo que permite establecer condiciones de operación seguras para estos productos. En aquel punto en el que la temperatura esté por debajo del punto de fluidez del crudo, este perderá toda su capacidad de flujo causando obstrucciones o un taponamiento al oleoducto. Otro claro ejemplo es el caso de los combustibles de calderas, si el rango de temperatura desde donde se almacena el combustible hasta las boquillas en la caldera es muy bajo, esté puede dejar de fluir en algún punto y como consecuencia se detiene la operación. Desde el punto de vista del consumidor la importancia del punto de fluidez de un aceite depende enteramente del uso que va a dársele. Por ejemplo, el punto de fluidez de un aceite de motor a utilizarse en invierno debe ser lo suficientemente bajo para que el aceite pueda fluir fácilmente a las menores temperaturas ambientes previstas. Por otro lado, no

existe necesidad de utilizar aceites con bajos puntos de fluidez cuando estos van a ser utilizados en las plantas con altas temperaturas ambiente o en servicio continuo tal como turbinas de vapor u otras aplicaciones.

3. Resumen del Método. El método consiste de un calentamiento preliminar seguido de un enfriamiento a una tasa específica y examinando las características de flujo a intervalos de 3°C. La temperatura más baja a la cual se observa el movimiento o fluidez del aceite se toma como el punto de fluidez. 4. Consideraciones. Este método es apropiado para aceites negros y aceites combustibles no destilados. La muestra, debe estar libre de agua y si es el caso debe deshidratarse previamente.

5. Equipos, elementos y accesorios. • Recipiente de prueba: tubo de vidrio, fondo plano. • Termómetros: según como se indican en la siguiente tabla. ESPECIFICACIÓN DE TERMÓMETROS TERMÓMETRO RANGO ASTM Alto cloud y pour 5C -38 a 50 °C Bajo cloud y pour 6C -80 a 20 °C Punto medio 61C 32 a 127 °C

IP 1C 2C 63C

• Corcho, disco, cubierta. • Baño de temperatura: se deben implementar con mezclas refrigerantes apropiadas de manera que puedan alcanzarse las temperaturas exigidas. MEZCLAS REFRIGERANTES ESPECIALES MEZCLAS REFRIGERANTES TEMPERATURAS ABAJO DE Hielo y agua. 9 °C Hielo molido y cristales de cloruro de sodio. -12 °C Hielo molido y cristales de cloruro de calcio. -27 °C Acetona ó nafta helada con una mezcla hielo-57 °C sal para dar la temperatura deseada • Reactivos: de acuerdo a las temperaturas que quieran alcanzarse. 6. Preparación. • Identifique la muestra.

• El recipiente de prueba es un cilindro de fondo plano, de 3 a 3.35 cm. de diámetro y de 11.5 a 12.5 cm. de altura. La marquilla de llenado debe estar a 5.4 ± 0.3 cm. del fondo. • Seleccione el termómetro ASTM apropiado de acuerdo al rango de temperatura. 7. Procedimiento. 1. Vierta el aceite dentro del recipiente de prueba hasta la marca de nivel. Si es necesario caliente el aceite en un baño de agua hasta que fluya suficientemente para vaciarlo dentro del frasco de prueba. 2. Cierre el recipiente de prueba con el corcho y el termómetro insertado. 3. Para la medición del punto de fluidez someta el aceite dentro del recipiente de prueba al siguiente tratamiento preliminar: -

Aceites con punto de fluidez por encima de -33°C: caliente el aceite sin agitación a 9°C por encima del punto de fluidez esperado, por lo menos a 45°C (en un baño mantenido a 12°C por encima del punto de fluidez esperado, por lo menos a 48°C). Transfiera el recipiente de prueba a un baño que esté a 24 °C y comience a hacer observaciones para el punto de fluidez.

-

Aceites con punto de fluidez menores o iguales a -33 °C: caliente el aceite sin agitación a 45 °C en un baño mantenido a 48 °C y enfríe a 15 °C en un baño de agua mantenido a 6 °C. Coloque el termómetro adecuado para puntos altos ó bajos según el caso presente.

4

Chequear el correcto montaje del equipo e insertar el recipiente de prueba en la cubierta. Nunca coloque un recipiente directamente dentro del medio enfriante.

5

Después de que el aceite se haya enfriado permitir la formación de cristales de parafina, tenga mucho cuidado de no alterar la masa de aceite o permitir que el termómetro se mueva en el aceite; cualquier disturbio conducirá a resultados erróneos.

6

Los puntos de fluidez se expresan como enteros positivos ó negativos múltiplos de 3 °C. Empiece a examinar la apariencia del aceite cuando la temperatura esté 9 °C por encima del punto de fluidez esperado. Cada 3 °C por debajo de la temperatura de inicio retire el recipiente de prueba de la cubierta. Remueva la mezcla condensada que limita la visibilidad de la superficie con un trapo limpio mojado en alcohol (etanol ó metanol). Ladee el recipiente lo suficiente para determinar si hay algún movimiento del aceite en el recipiente de prueba (esta operación no debe demorar más de 3 seg.).

EQUIPO DE PUNTO DE FLUIDEZ. DIMENSIONES EN MILÍMETROS.

7.

Si el aceite aún fluye cuando su temperatura ha alcanzado 27 °C, transfiera el recipiente de prueba a un siguiente baño de temperatura más bajo de acuerdo a la siguiente Tabla.

TEMPERATURAS DE REFERENCIA PARA LECTURAS DE PUNTO DE FLUIDEZ. CRUDO A: +27 °C +9 °C -6 °C -24 °C -42 °C

LLEVAR A UN BAÑO MANTENIDO A : 0 °C -18 °C -33 °C -51 °C -69 °C

8.

Tan pronto como el aceite no fluya cuando se ladee el recipiente, colóquelo en una posición horizontal por 5 seg. y observe cuidadosamente. Si el aceite muestra algún movimiento, vuelva a colocar el recipiente nuevamente en la cubierta y repita la prueba para una próxima temperatura 3 °C más baja que la presente.

9.

Continúe de esta forma hasta que se alcance el punto de fluidez al cual el aceite no mostrará movimiento cuando el recipiente de prueba se coloque en posición horizontal por 5 seg. Registre la lectura del termómetro.

10. Para aceite negro y aceite no destilado el procedimiento aquí descrito arrojará el valor del punto de fluidez más alto (máximo). Si se requiere determinar el punto de fluidez más bajo (mínimo), caliente la muestra mientras se agita a 105 °C, colóquela dentro del recipiente y siga los pasos 4 al 9 anteriormente descritos. 8. Cálculos. Agregue 3 °C (5 ºF) a la temperatura registrada anteriormente y repórtelo como el punto de fluidez, ASTM D 97. MUESTRA 1 2

POUR POINT , °C

9. Precisión. Un caso particular es el siguiente: TIPO Repetibilidad, °C Reproducibilidad, °C

ACEITES LUBRICANTES Y MINERALES 2.87 6.43

ACEITES COMBUSTIBLES 2.52 6.59

Para los demás líquidos en general: TIPO Repetibilidad Reproducibilidad

DIFERENCIA, °C 3 6

BIBLIOGRAFIA


ASTM STANDARDS Petroleum Products-Fuels Solventeas, Engine Tests; Burner Fuel Oils; Lubricating Oils; Cutting Oils; Lubricating Greses; Hydraulic Fluids. 1965.
webstore.ansi.org American Society for Testing and Materials Standards from ANSI.