Determinación de la gravedad API y densidad (página 2)

FACTORES QUE AFECTAN LA DENSIDAD Y LA GRAVEDAD ESPECÍFICA.

El Principio de Arquímedes, el cual enunció que todo objeto de volumen V sumergido en un fluido es impulsado hacia arriba por una fuerza igual al peso del fluido de volumen V interpretándose como el efecto del empuje ascendente que es directamente proporcional al peso del líquido desplazado.

Por otra parte, la ley de Boyle establece que para un peso de gas dado a temperatura constante, la densidad de un gas es directamente proporcional a la presión absoluta.

La densidad es función de la temperatura y de la presión. La variación de la densidad de los líquidos es muy pequeña salvo a muy altas temperaturas.

La ley de Charles (Gay – Lussac) establece que para un peso de gas dado a presión constante, el volumen varía directamente con la temperatura absoluta, por consiguiente la densidad de un gas es inversamente proporcional a la temperatura absoluta.

La densidad de un gas disminuye al incrementar la temperatura o al disminuir la presión y aumenta al disminuir la temperatura o al aumentar la presión.

También se puede decir que estas propiedades del fluido se ven afectadas por la cohesión entre las moléculas del fluido y el número de moléculas, por unidad de volumen, los cuales dependen siempre de la temperatura. Como la actividad y la cohesión molecular aumentan y cuando aumenta la temperatura, existen menos moléculas en un volumen dado de fluido al aumentar la temperatura, por lo tanto la densidad y la gravedad específica disminuyen la temperatura.

RESULTADOS.

Tabla 1. Método del Hidrómetro

Tabla 2. Método del Picnómetro

Tabla 3. Método del Picnómetro a 40ºC

Tabla 4. Método del Picnómetro a 50ºC

Tabla 5. % AyS

ANÁLISIS DE RESULTADO

Análisis de la Tabla N° 1: Como podemos observar en la tabla se obtuvo mediante el hidrómetro la gravedad API para las muestras en estudios, con las cuales pudimos clasificar los crudos en nuestro caso el crudo 1 como liviano, el crudo 2 como pesado y el crudo 3 como mediano de acuerdo con a la clasificación mundial de los crudos según su gravedad API; esto nos da un indicativo de la fluidez que pueden tener las muestras con respecto a la del agua y tener una idea de la densidad de las mismas. En lo que se refiere a las muestras restantes de productos y lubricantes no podemos clasificarlos de acuerdo a la gravedad API pero si podemos determinarla, y con ello estipular que tan denso son estos fluidos con respecto al agua.

Análisis de la Tabla N° 2: Se determinaron las densidades, gravedad API (calculada) y API (corregida); se pudo ver que las gravedad API corregida debe dar valores en 1 o 2ª menores al ºAPI calculada; este permitió la clasificación de las muestras y dio que la muestra 1 es un crudo liviano, la muestra 2 es un crudo pesado y la muestra 3 es un crudo pesado; pero esta muestra puede representar un crudo mediano por su propiedades como tal; sin embargo por errores de medición, no es un crudo mediano como se piensa, sino uno pesado. En lo que se refiere a las muestras de lubricantes no podemos clasificarlos de acuerdo a la gravedad API pero si podemos determinarla, y con ello estipular que tan denso son estos fluidos con respecto al agua.

Análisis de la Tabla N° 3 y 4: Esta tabla representa los valores de densidad para las distintas muestras a la temperatura de ensayo a 40 y 50 ºC respectivamente; estos son parámetros inversamente proporcionales esto se explica a partir de la Ley de dilatación de Gay Lussac. Al aumentar la temperatura se ve afectado de manera directa la fuerza de atracción de las moléculas llevando al fluido a expandirse, entonces; como una misma masa ocupa un mayor volumen y su densidad disminuye. Con respecto a la gravedad especifica a medida que esta disminuye aumenta la gravedad API, esto se debe a que hay una relación muy estrecha entre la gravedad API, la gravedad específica y la densidad.

.Por el método del picnómetro presenta unos datos en donde existen una pequeña diferencia entre los obtenidos por el método del hidrómetro, sin embargo, es importante destacar que los primeros valores presentados (método del hidrómetro) son más confiables y precisos por lo cual el procedimiento empleado esta avalado por las normas ASTM, y al obtener a partir de la lectura directa en sólo un instrumento se reduce el error, por otro lado, los valores obtenidos con el método del picnómetro presentan menor grado de precisión ya que se debe emplear mayor cantidad de aparatos.

Análisis de la Tabla N° 5: A través del método de la centrífuga la cantidad de agua y sedimentos se obtuvo que la muestra 1 fue de 1,6 ml de sedimentos y trazas; con respecto a la muestra 2 fue de 2 ml en la cual se encontró sedimentos, mientras que para la muestra 3 fue de 1,9ml de sedimentos; lo cual se deposito en el fondo del recipiente que contenía a las muestra. En relación al método por destilación en donde el solvente condensado y el agua se separan constantemente en una trampa. El agua condensa en la parte graduada y el solvente regresa al balón; en el cual se obtuvo un volumen de agua para la muestra 1 de 1,6 ml al igual que la muestra 3 y mientras que la muestra 2 tuvo un volumen de 2,4 ml.

CONCLUSIONES.

La clasificación de los crudos según la gravedad API es un indicativo de la calidad y contenido de compuestos livianos presentes en dicho hidrocarburos, luego, una vez caracterizado el fluido, vemos a grandes rasgos los aproximados porcentajes de derivados posibles de obtención de los fluidos objetos de estudio. La densidad, la gravedad especifica y los grados API, denotan la relación correspondiente de peso específico y de fluidez de los crudos con respecto al agua.

A medida que aumenta la temperatura de las muestras, la densidad de estas disminuye, y de manera proporcional lo hace la gravedad específica, también se concluye que la gravedad API, se comporta de manera inversamente proporcional a la densidad y gravedad especifica. El método del hidrómetro es considerado más rápido y preciso que el método del picnómetro, para determinar la gravedad API.

Un proceso de deshidratación inadecuado trae como consecuencia un alto contenido de agua y sedimentos.

RECOMENDACIONES.

• Eliminar las burbujas en la superficie del líquido, en el método del hidrómetro, para evitar medidas erróneas.
• Mantener el resto del vástago del hidrómetro seco, para evitar que el líquido aumente el peso efectivo del instrumento y por ende se toman lecturas erróneas.
• Verificar que los instrumentos estén secos y limpios.
• No realizar la práctica en lugares donde la corriente de aire pueda hacer variar la temperatura de la muestra en más de 5 °F
• La temperatura de la muestra debe ser medida con exactitud para evitar errores al momento de la corrección de la gravedad API
• Al momento de calcular la GE de la muestra utilizar la densidad del agua correspondiente a la t ensayo ubicada en la tabla anexa, y no aproximar a 1gr/cc.
• En la norma ASTM D4007, se debe aplicar el tolueno como solvente, alta temperatura de prueba, uso de demulsificante y centrifugaciones repetidas para asegurar que ni los asfáltenos, parafinas y emulsiones sedimentables provoquen errores en los resultados.
• La norma ASTM D4006 es más exacta en la determinación verdadera del agua en el crudo.
• Las emulsiones presentes en algunos crudos pueden ameritar el uso d demulsificante.
• Asegurarse de utilizar los solventes y desmulsicantes que amerite la prueba.

BIBLIOGRAFÍA

• CABALLERO A. y RAMOS F. (1988) " Iniciación a la Química" . Distribuidora Escolar, S.A. Barquisimeto. Pág. 27-31
• HIMMELBLAU, D. (1973). "Principios y Cálculos Básicos de la Ingeniería química". Editorial Continental, S.A.. México. Pág. 23-25.
• MONTIEL, L. O. (1999). "Guía para Estudiantes de Petróleo y Gas". Arte. Caracas, Venezuela. Pág. 37, 79.
• PIRSON, S.J. (1965). "Ingeniería de yacimiento", Editorial Omega, S.A. Barcelona, España. Pag. 45-61.

APÉNDICES

A) DATOS DE LA MUESTRA:

Tabla 6. Método del Picnómetro

Tabla 7. Método de la Centrifuga. Y Método de Destilación

B) MUESTRAS DE CÁLCULO.

Norma ASTM D287

B.1 Reportar la temperatura de ensayo (ºC)

ºC= 5/9 ( ºF -32) Ec.1

Muestra 1:

ºC= 5/9 (75-32) ºC= 23,8

Así sucesivamente se realizaron los cálculos para las otras muestras.

B.2 Corregir la gravedad API de las muestra a 60ºF

ºAPI(60ºF)= S S aijVj(ºAPIL)Ui(T) EC.2

i=1 j=1

Donde:

T = Temperatura del ensayo, °F.

APIL = Gravedad API sin corregir.

U1(T)= ((T –60)(T – 80)(T – 100))/-15000

U2(T)= ((T –50)(T – 80)(T – 100))/8000

U3(T)= ((T –50)(T – 60)(T – 100))/-12000

U4(T)= ((T –50)(T – 60)(T – 80))/40000

V1(ºAPIL)=((ºAPIL-29)(ºAPI-39)(ºAPI-49)) /-21489

V2(ºAPIL)=((ºAPIL-10)(ºAPI-39)(ºAPI-49)) /3800

V3(ºAPIL)=((ºAPIL-10)(ºAPI-29)(ºAPI-49)) /-2900

V4(ºAPIL)=((ºAPIL-10)(ºAPI-29)(ºAPI-39)) /7800

Nota: La correlación es aplicable sólo en un rango de T entre 50ºF y 100ºF y de ºAPIL entre 10º y 49º, con un error relativo de + 0,1%.

U1(T)= ((75 –60)(75 – 80)(75 – 100))/-15000 = -0.125

U2(T)= ((75 –50)(75 – 80)(75 – 100))/8000 = 0.391

U3(T)= ((75–50)(75 – 60)(75 – 100))/-12000 = 0.781

U4(T)= ((75–50)(75 – 60)(75 – 80))/40000 = -0.046

V1(ºAPIL)=((39,5-29)(39,5-39)(39,5-49)) /-21489 = 2.32e-2

V2(ºAPIL)=((39,5-10)(39,5-39)(39,5-49)) /3800 = -0.036

V3(ºAPIL)=((39,5-10)(39,5-29)(35,5-49)) /-2900 = 1.014

V4(ºAPIL)=((39,5-10)(39,5-29)(39,5-39)) /7800 =1.99e-2

Sustitución en la ec. 2 Se obtuvo para la muestra 1 API(corregida) = 38,5

Y así se realizó para las siguientes muestras.

Norma ASTM D369

B.3 Determinar la densidad de la muestra a T ensayo

r = m/v EC.3

r =( mpll- mpv ) / vpic EC.4

Donde:

.mpll = masa del picnómetro lleno.

.mpv = masa del picnómetro vacío.

.vpic = volumen del picnómetro.

r = ( 71,9419- 30,2979) / 50 Muestra 1

r = 0,8328 gr/cc

Sucesivamente para las demás muestras.

B.4 Determina la GE a T de ensayo y con la API de las muestras.

GE = ( r muestra /r agua ) Ec.5

GE = ( 0,8328 / 0.9977 )

GE = 0,8347 Muestra 1

Sucesivamente para las demás muestras.

Donde:

GE= Gravedad Específica de la muestra

r agua = densidad del agua gr/ml.

r muestra = densidad del agua gr/ml.

ºAPI = Ec.6

ºAPI = 141,5 – 131,5

0,8347

ºAPI = 38,02 Muestra 1

Sucesivamente para las demás muestras.

B.5 Corregir la gravedad API a 60ªF

Se utilizaron las ecuaciones expuestas en la parte B.2

Norma ASTM D 4007

B.6 Determinar el % de Ay S asociado al crudo

%AyS= (Volumen de Agua y Sedimento /Volumen de la muestra) x 100

% AyS = (1.6 / 50) * 100 = 3.2%

% AyS = (2 / 50) *100 = 4%

% AyS = ( 1,9 / 50) *100 = 3,8%

Norma ASTM D 4006

B.7 Determinar el % de agua asociado al crudo

%AyS= (Volumen de Agua en trampa /Volumen de la muestra) x 100

%AyS = ( 1,6 / 50) *100 = 3,2%

%AyS = (2,4 / 50) *100 = 4,,8%

%AyS= (1.6 / 50) *100 = 3,2%

C) Tablas y gráficas teóricas utilizadas para sustentar los análisis.

Tabla de densidad del agua entre 15 y 92°C

Integrantes:

Limpio Maria

Suárez, Yhajaira

Oliveros, Augusto

Morrillo, Yusleny

Rodríguez, Andrés

Juan Carrillo Burgos

Maturín, Noviembre 2004