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• Luis Ángel Rios Cruz

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D 381-12 Designación: D 381 - 12 Método de prueba estándar para el contenido de gomas en combustibles por evaporación1 Este estándar ha sido publicado bajo la designación D381, el número inmediato siguiente a la designación indica el año original de adopción, ó en el caso de revisión, el año de la última revisión. Un número entre paréntesis indica el año de la última aprobación, el superíndice épsilon indica un cambio en la editorial desde la última revisión o aprobación. Esta norma ha sido aprobada para su uso por las agencias del Departamento de Defensa.

1.

Alcance*

1.1

Este método de prueba cubre la determinación del contenido de gomas existente en combustibles de aviación, y el contenido de gomas en las gasolinas para motor u otros destilados volátiles en su forma terminada, (incluidos aquellos conteniendo alcohol y cualquier tipo de oxigenantes y aditivos de control de depósitos - ver Nota 7 para información adicional) durante el tiempo de prueba.

1.2

Las condiciones son dadas para la determinación de la parte insoluble en heptano del residuo de combustibles que no son para aviación.

1.3

Los valores indicados en unidades del SI deben ser considerados como estándar. No hay otras unidades de medida incluidos en este estándar.

1.3.1 La unidad de presión aceptada en el Sistema Internacional (S.I), es el Pascal (kPa); la unidad de temperatura aceptada en el Sistema Internacional es °C. 1.4

ADVERTENCIA – El mercurio ha sido designado por muchas agencias reguladoras como un material peligroso que puede causar daños al sistema nervioso central, los riñones y el hígado. El mercurio o su vapor pueden ser peligrosos para la salud y corrosivo para los materiales. Se debe tener cuidado al manipular el mercurio y productos que lo contengan. Vea el producto aplicable en la Hoja de Seguridad (MSDS) para conocer detalles y en el sitio web de la EPA http://www.epa.gov/mercury/faq.htm adicional para la información. Los usuarios deben ser consientes de que la venta del mercurio y/o productos que lo contienen en su estado o país puede estar prohibido por la ley.

1.5

Este método no pretende direccionar los problemas de seguridad, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario del estándar establecer prácticas apropiadas y seguras y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de emplearse. Para información específica sobre las condiciones peligrosas ver notas de 6.4, 7.4 y 9.1.

1

Este método de prueba está bajo jurisdicción del Comité ASTM D 02 de Productos del petróleo y es responsabilidad directa del Subcomité D02.14 la estabilidad y limpieza de combustibles líquidos. Esta edición fue aprobada el 15 de Abril del 2012. Publicada en Mayo del 2012. Originalmente aprobado en 1934. La ultima edición previa aprobada en 2009 como D381-09, DOI:10.1520/D0381-12.

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D 381-12 2.

Documentos de Referencia.

2.1 Estándares ASTM: 2 D 1655 Especificación para combustibles de turbinas de aviación D 4057 Práctica para el muestreo manual de petróleo y productos del petróleo E1

Especificación para termómetros ASTM líquidos de vidrio

E 29

Práctica para el uso de dígitos significativos en los datos de la prueba a determinar de acuerdo en la especificación

2.2

Estándares del Instituto de Energía: 3

Métodos de Prueba Estándar IP para Análisis y Prueba de Productos del Petróleo. IP 540 Determinación del contenido de gomas existentes en combustibles de turbinas de aviación- método de evaporación por jet 3.

Terminología.

3.1

Definiciones de términos específicos para este estándar:

3.1.1

Goma existente, n - El residuo de la evaporación de los combustibles aviación, sin ningún otro tratamiento.

3.2

Para combustibles que no son para aviación, se aplican las siguientes definiciones.

3.3

Contenido de gomas lavadas con solvente - Es el residuo que persiste cuando el residuo de la evaporación (ver 3.4) ha sido lavado con heptano y los lavados se han descartado.

para

3.3.1

Discusión - Para gasolina para motores o gasolinas que no son para aviación, el contenido de gomas lavadas con solvente ha sido previamente referido como un contenido de goma.

3.4

Contenido de goma sin lavar, n - Es el residuo de la evaporación del producto o componente bajo prueba, sin ningún otro tratamiento.

2

Para estándares de referencia ASTM, visite el sitio web www.astm.org o contacte al Proveedor de Servicio ASTM por [email protected]. Para información en el Libro Anual de Estándares de ASTM, refiérase al estándar en el sumario de la página del sitio web de ASTM. 3

Disponible para el Instituto de Energía, 61 New Cavendish St., Londres, WIG 7AR, U. K.

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D 381-12 4.

Resumen del Método de Prueba.

4.1

Cuando cualquier prueba de gasolina para motor de aviación, una cantidad de 50 ± 0.5 mL es evaporada bajo condiciones controladas de temperatura y flujo de aire (ver tabla 1). Para la gasolina de aviación y combustible de turbinas de avión, se miden 50 ± 0.5 mL es evaporada bajo condiciones controladas de temperatura y flujo de vapor (ver tabla 1). Para gasolinas de aviación y combustibles de turbinas de aviación, el residuo resultante y se reporta como mg por 100 mL para gasolina para motor, el residuo se pesa antes y después de la extracción con n-heptano y los resultados se reportan como mg por 100 mL.

NOTA 1 – Las Especificaciones del D1655 permiten que el contenido de gomas de aviación de combustibles de turbinas de aviación se determine tanto por el Método D381 o IP540, con el método D381 identificado como método de referencia. El método D381 específicamente requiere el uso de vapor como medio de evaporación para los combustibles de turbina de aviación, mientras que el IP 540 permite el aire o vapor como evaporación media para combustibles de turbina de aviación.

5.

Significado y uso.

5.1

El verdadero significado de este método de prueba para la determinación de gomas en gasolinas para motor, no está firmemente establecido. Está comprobado que un alto contenido de gomas puede causar depósitos en el sistema de inducción e incrustación en las válvulas de admisión y en muchas ocasiones puede asumirse que contenido bajo de goma asegurará la ausencia de dificultades en el sistema de inducción. Sin embargo, el usuario deberá darse cuenta que la prueba no se correlacione con los depósitos en el sistema de inducción. El propósito principal de esta prueba, cuando se aplica a gasolina para motor, es la medición de los productos de oxidación formados en la muestra. Antes o durante las condiciones relativamente suaves del procedimiento de prueba. Algunas gasolinas para motor son mezcladas a propósito con aceites no volátiles o aditivos, el paso de la extracción con heptano es necesario para remover algunos de los residuos de la evaporación de tal manera que el material dañino, goma, pueda ser determinado. Con respecto a los combustibles de turbinas de aviación, grandes cantidades de goma son indicativas de contaminación del combustible por aceites de alto punto de ebullición o materia particular y generalmente refleja prácticas de manejo pobres en la distribución descendente de la refinería.

6.

Aparatos.

6.1

Balanza, con capacidad para reproducir pesadas de 0.1 mg.

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D 381-12 6.2

Vasos de precipitados, con capacidad de 100 mL, como se ilustra en la fig. 1. Arregle los vasos en serie, el número en cada serie dependerá el número de las celdas en el baño de evaporación. Marque permanentemente cada vaso en la serie con un número o letra para identificarlos, reservando el vaso de menor peso para usarlo como una tara.

6.3

Desecador. - un desecador u otro tipo de recipiente cerrado herméticamente sin desecante, para enfriar los vasos antes de pesarlos.

NOTA 2 – El uso de un desecante podría llevar a resultados erróneos.

6.4

Baño de evaporación (Precaución - Si se utiliza el baño de evaporación lleno, el cuidado se debe tomar que el punto de destello del líquido usado es por lo menos 30°C más arriba que la temperatura más alta del baño esperada.)Un baño de metal sólido o un baño líquido, calentado eléctricamente, y construido de acuerdo con los principios generales mostrados en la fig. 1 puede ser utilizado. (aunque todas las dimensiones se dan en las unidades del SI, más viejos baños que se conforman con el método D 381 - 94 de la prueba, o anterior, sea conveniente.) El baño tendrá celdas e inyectores (Jets) para dos o más vasos. La velocidad de flujo para cada salida ajustada con el adaptador cónico mostrado no variará para 1000 mL/s en más de 15%. Un baño líquido, si es usado, estará lleno dentro de los 25 mm (1 pulg) del borde con un líquido adecuado. La temperatura deberá mantenerse por medio de un termostato o por reflujo de líquidos de composición conveniente.

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D 381-12 6.5

Medidor de flujo, con capacidad para medir un flujo de aire o vapor equivalente a 1000 mL/s para cada salida.

NOTA 3 – Como alternativa puede emplearse un medidor de flujo de aire o de la corriente equivalente a 1000  150 mL/s en cada salida.

6.6

Embudo con filtro de vidrio integrado, de poro grueso, de 150 mL de capacidad.

6.7

Supercalentador de vapor, calentado por gas o eléctricamente, capaz de suministrar a la entrada del baño la cantidad necesaria de vapor a 232º C (246 º C).

6.8 Sensor de temperatura Termómetro, que tenga un rango como se muestra en la siguiente tabla y conforme a los requisitos en la ASTM 3C/IP73C, prescritos en la especificación E 1, u otro aparato de medición o sistema de la temperatura, o ambos, por lo menos una exactitud y precisión equivalentes sobre una gama de temperaturas a partir de la -5 a 400°C 6.9

Probetas graduadas, con soporte capaces de medir 50±0.5 mL.

6.10

Equipo para sostener: de (acero inoxidable) o pinzas (acero inoxidable) para el uso en la manipulación de los cubiletes y de los jets cónicos, según los requisitos de este método de la prueba.

7.

Materiales.

7.1

Aire. - suministro de aire filtrado a una presión no mayor de 34.5 kPa (5 psi).

7.2

Solvente de goma. - una mezcla de volúmenes iguales de tolueno y acetona.

7.3

Heptano. - grado referencia ASTM, mínimo de pureza 99.7%.

7.4

Vapor - suministro de vapor libre de residuo aceitoso y a una presión no menor de 34.5 kPa (5 psi ). (Advertencia-Si se utiliza un recalentador del vapor, puede haber superficies calientes expuestas en el recalentador del vapor. Evite el contacto con la piel expuesta por medio del equipo protector según lo requerido).

8.

Armado de los Aparatos de Inyección con Aire.

8.1

Arme el equipo para inyección con aire como se muestra en la fig. 1. Con el aparato a la temperatura del cuarto, ajuste el flujo de aire para que tenga una velocidad de 600 mL/s para la salida de la prueba. Cheque las salidas restantes para uniformar el flujo de aire. Realice los cambios necesarios en cada una de las salidas si la velocidad varía por más de 600  90 mL/s.

NOTA 4 – Un medidor de flujo indicando 600 ± 90 mL/s de cada enchufe, en la temperatura ambiente y la presión atmosférica, asegurará la entrega de 1000 ±150 mL/s en la temperatura de 155 ± 5°C para cada enchufe. Se recomienda para seguir las instrucciones de los fabricantes de verificar flow/s total (600 número del flujo de aire de mL/s 3 de enchufes = flow/s total) y uniformidad de cada enchufe.

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D 381-12 8.2

Para poner el aparato en operación, aplique calor al baño. Cuando la temperatura alcance 160 y 165º C, introduzca aire en el aparato hasta que la velocidad del flujo (véase 6.5) de aire establecida de acuerdo con el punto 8.1 se obtenga. Mida la temperatura en cada orificio con un termómetro ASTM uno bien con el sensor de temperatura (véase 6.8) colocado con la extremidad del bulbo o del sensor que se reclina en el fondo del cubilete en el pozo. No utilice cualquier orificio que tiene una temperatura fuera del rango de 150 a 160°C.

9.

Armado de los Aparatos de Inyección con Vapor.

9.1

Arme los aparatos para inyección con vapor como se muestra en la Fig. 1. (Precaución - Los vapores de la muestra y el solvente evaporado durante la ejecución de este procedimiento de prueba pueden ser altamente inflamables o combustibles y peligrosos si se inhalan. El baño evaporador debe estar provisto con una cubierta efectiva de descarga para controlar tales vapores).

9.2

Para poner el aparato en operación, aplique calor al baño. Cuando la temperatura alcance 232º C, aplique calor al supercalentador y lentamente introduzca vapor seco en el sistema hasta que se tenga una velocidad de 1000  150 mL/s para cada salida (ver 10.2). Regule la temperatura del baño en un rango de 232 a 246º C y el supercalentador para tener una temperatura del orificio de 232  3º C. Mida la temperatura con el termómetro especificado, colocado con el bulbo descansando en el fondo del vaso en uno de los orificios del baño con el adaptador cónico puesto. Cualquier orificio que tenga una temperatura que varíe más de 3º C de 232º C no sirve para pruebas estándares.

10.

Calibración y Estandarización.

10.1

Flujo de aire:

10.1.1 Verifique o calibre el flujo de aire para asegurar todos los orificos resuelven el requisito del flujo de aire de 60090 mL/s conforme a la medición temperatura ambiente y la presión atmosférica. Refiera a las instrucciones del fabricante del instrumento para la dirección específica en la ejecución del procedimiento de la calibración del flujo de aire. Observe el ajuste del dispositivo del indicador del flujo para el uso con aire y utilice este ajuste para las pruebas subsecuentes. 10.1.1.1 Una forma para calibrar el flujo de aire es utilizar un dispositivo calibrado del indicador del flujo, tal como un flujómetro, a parte del dispositivo especificado en 6.5, para comprobar el caudal de aire en cada salida directamente en la temperatura ambiente y la presión atmosférica. Para obtener resultados exactos, asegúrese de que la presión trasera del flujómetro es menos de 1 kPa. 10.1.1.2 Alternativamente, otra manera de calibrar el flujo de aire es medir y ajustar como apropiado el caudal de aire total (mL/s) provisto a los orificios. El caudal de aire

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D 381-12 total iguala el caudal previsto de aire en cada orificio por las posiciones del número o del orifico (por ejemplo, el instrumento tiene 5 posiciones y una medida del caudal de aire total de 3000 mL/s, indicando un caudal previsto de aire de 600 mL/s en cada orificio). Una vez que verificar el flujo total provisto a los orificios esté en la tarifa apropiada, realice los cheques de la uniformidad comparando los caudales relativos de aire en cada posición del orificio contra los requisitos en 10.1.1. 10.2

Flujo Del Vapor:

10.2.1 Verifique o calibre el flujo del vapor para asegurar todos los enchufes resuelven el requisito del flujo del vapor de 1000  150 mL/s. Refiera a las instrucciones del fabricante del instrumento para la dirección específica en la ejecución del procedimiento de la calibración del flujo del vapor. Observe el ajuste del dispositivo del indicador del flujo para el uso con vapor y utilice este ajuste para las pruebas subsecuentes. 10.2.1.1 Una forma para calibrar el flujo del vapor, es unir un tubo de cobre a un orificio de vapor y ampliar el tubo en un cilindro graduado 2-L que se ha llenado de hielo y de agua machacados que se ha pesado previamente. Agote el vapor en el cilindro para aproximadamente 60 s que el se ajusta la posición del cilindro para sumergir el extremo del tubo de cobre en el agua a una profundidad de menos de 50 milímetros para prevenir la presión trasera excesiva. Después del tiempo apropiado ha transcurrido, quitan el tubo de cobre del cilindro y pesan el cilindro. El aumento en masa representa la cantidad de vapor condensada. Calcule la velocidad del vapor (mL/s) como sigue: R = (M - m ) 1000/kt

(1)

Donde: M= m = k = t =

peso del cilindro graduado con vapor condensado, g, peso del cilindro graduado y hielo, g, peso de 1000 mL de vapor a 232º C y presión atmosférica = 0.434 g, y tiempo de condensación, s.

11.

Procedimiento.

11.1

Lave los vasos de precipitados, incluyendo la tara, con el solvente de gomas hasta que este libre de goma. Enjuague vigorosamente con agua y sumergirlos en la solución limpiadora detergente.

11.1.1

El tipo de detergente y las condiciones para su uso necesitan establecerse en cada laboratorio. El criterio para limpieza satisfactoria debe ser de la calidad de limpieza obtenida con soluciones de limpieza de ácido crónico usadas en vasos

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D 381-12 de precipitados (ácido crómico fresco, periodo de reposo 6-horas, enjuague con agua destilada y secado). Para esta comparación visual de la apariencia y la pérdida de peso durante el calentamiento del vidrio bajo condiciones de prueba puede ser usada. El detergente para limpieza evita el riesgo potencial y los inconvenientes al manejar soluciones corrosivas de ácido crómico. Tanto los últimos residuos así como los de la limpieza referida pueden funcionar como alternativa para preferir un procedimiento de limpieza con soluciones detergentes. 11.1.2

Quite los vasos de precipitados de la solución de limpieza con pinzas de acero inoxidable y manéjelos solo con pinzas de aquí en adelante. Lave los vasos vigorosamente primero con agua de la llave y después con agua destilada, séquelos en un horno a 150º C. Enfríe por lo menos 1 hora. Enfríe los vasos por lo menos 2 horas en el desecador situado al lado de la balanza.

11.2

Seleccione las condiciones de operación correspondientes a la gasolina para motor de aviación o combustible para turbina de aviación bajo prueba, de los datos dados en la tabla 1. Caliente el baño a la temperatura de operación prescrita. Introduzca aire o vapor al aparato y ajuste el flujo total al establecido en el punto 8.1 o 9.2. Si se utiliza un precalentador externo, regule la temperatura del medio vaporizante para dar la temperatura prescrita de la prueba.

11.3

Pese la tara y los vasos de prueba lo más aproximado a 0.1 mg. Registre los pesos.

11.4

Si se encuentra materia sólida depositada o suspendida, mezcle los contenidos del contenedor de la muestra vigorosamente. Filtre inmediatamente a presión atmosférica una cantidad de la muestra, a través de un embudo con malla de vidrio de poro ancho (ver 13.3). Trate el filtrado como se describe en 11.5 y hasta 11.7

11.5

Utilizando probetas, agregue 50±0.5 mL de la muestra a cada vaso de precipitados excepto al blanco, utilizando un vaso por cada combustible a analizar. Coloque los vasos llenos, incluso el blanco, en el baño de evaporación. El tiempo que transcurra entre la colocación del primero y el último vaso dentro del baño, debe ser lo más corto posible. Después de evaporar las muestras por medio de aire, reemplace el inyector cónico jet empleando pinzas (ver 6.10) a cada uno de los vasos colocados en el baño. Cuando se utilice vapor, deje calentar los vasos por 34 minutos antes de reemplazar el inyector cónico, el cual debe ser precalentado en la corriente de vapor, antes de embonarse a las salidas. Centre los inyectores arriba de la superficie del líquido. Mantenga la temperatura y velocidad de flujo y deje evaporar la muestra durante 30±0.5 minutos.

NOTA 5 - Cuando se introduce flujo aire o del vapor, cuidado se debe evitar salpicar la muestra ya que esto puede conducir a resultados erróneos bajos.

11.6

Terminado el periodo de calentamiento, remueva los jets cónicos usando pinzas (ver 6.10) otro medio similar y transfiera los vasos del baño al recipiente enfriador.

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D 381-12 Coloque este último cerca de la balanza por lo menos 2 horas. Pese los vasos de acuerdo con 11.3. Registre los pesos. 11.7

Separe los vasos conteniendo los residuos de las gasolinas para motor, para concluir como se describe en los pasos 11.8 hasta 11.12. Estos vasos pueden limpiarse y volver a ser usados.

11.7.1

Una evidencia cualitativa de contaminación de la gasolina para motor pueden obtenerse pesando el residuo en este punto, en caso de estar disponibles muestras originales de la gasolina terminada para testigo de referencia. Este análisis de referencia es esencial debido a que la gasolina para motor puede contener materiales aditivos que no sean volátiles, si se obtiene evidencia de contaminación, proceder a la investigación.

11.8

Para los combustibles de no aviación que sin lavar los resultados que son