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PRACTICAS

PAGINA

DISEÑO DE UN REACTOR HOMOGENEO DISCONTINUO ISOTERMO

2

EXTRACCIÓN LIQUIDO-LÍQUIDO

11

CARACTERIZACIÓN DE UNA FRACCIÓN PETROLÍFERA. CURVA DE DESTILACIÓN ASTM

19

3

DISEÑO DE UN REACTOR HOMOGÉNEO DISCONTINUO ISOTERMO

4

1. OBJETO

Los objetivos de esta práctica son:

• Determinación de la ecuación cinética para la reacción de saponificación del

acetato de etilo con sosa.

CH3COOCH2CH3 + NaOH CH3COONa + CH3CH2OH

• Cálculo de la constante cinética y su variación con la temperatura.

• Cálculo y comparación de los valores de conversión (teóricos y experimentales)

del reactor discontinuo

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

2.1. Obtención de la ecuación cinética

La ecuación cinética representa la velocidad de reacción y puede obtenerse, bien a partir

de consideraciones teóricas o ser simplemente el resultado de un procedimiento

empírico de ajuste de datos experimentales. En cualquier caso, el valor de los

coeficientes cinéticos o constantes de velocidad de dicha ecuación solamente pueden

determinarse por vía experimental ya que en la actualidad resultan inadecuados los

modelos teóricos de predicción.

La determinación de la ecuación cinética suele realizarse mediante un procedimiento en

dos etapas: primero se obtiene la variación de la velocidad con la concentración a

temperatura constante y después la variación de los coeficientes cinéticos con la

temperatura.

Los reactores discontinuos o por cargas suelen trabajar isotérmicamente y a volumen

constante. Debido a la fácil interpretación de los resultados experimentales obtenidos en

5

estas condiciones de trabajo, este reactor es el dispositivo preferido para la obtención de

datos cinéticos en sistemas homogéneos.

Para analizar los datos cinéticos obtenidos se emplean dos métodos:

• Método integral: Se utiliza principalmente con reacciones sencillas y será el que

apliquemos en esta práctica.

• Método diferencial: Es el más adecuado para cinéticas complejas, necesitando

además reactores experimentales más precisos.

Obtención de la ecuación cinética: Método integral

Se trata de una reacción reversible de segundo orden global y primero respecto a cada

reaccionante:

A + B R + S

La velocidad de reacción química (velocidad de desaparición de reactivos) viene dada

por la ecuación:

))((1

0000 AABAAABAAA

A XCCXCCkCkCdt

dCdt

dNV

r −−==−=−=−

Si llamamos M a la relación molar de reaccionantes (0

0

A

B

CC

M = ):

))(1(200 AAA

AAA XMXkC

dtdX

Cr −−==−

que por separación de variables e integración resulta:

1Mcon )()1(

ln 00 ≠−=−−

ktCCXMXM

ABA

A

o bien:

1Mcon )(lnln 00 ≠−+= ktCCMCC

ABA

B

6

Representando A

B

CC

ln frente al tiempo se debe obtener una recta de ordenada en el

origen Mln y de pendiente kCC AB )( 00 − . A partir de la pendiente se obtiene el valor

de la constante, y repitiendo el proceso con otro valor de temperatura se obtiene la

constante final en función de la temperatura.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Tiempo (s)

Ln C

B/C

A

O.O= ln Mpte= (CB0-CA0)k

2.2. Dependencia de la constante cinética de la temperatura. Ecuación de

Arrhenius.

Como cualquier constante termodinámica, la constante de velocidad (k) depende de la

temperatura. La expresión que relaciona ambos parámetros es la ecuación de Arrhenius:

k A eE

R T= −

donde:

A= factor preexponencial

E= Energía de activación (J/mol)

R= 8,3143 (J/mol)

T= Temperatura (K)

la cual se puede linealizar aplicando logaritmos neperianos:

ln ( ) ln ( )k AE

R T= −

Representando el ln(k) frente a (1/T) se obtiene una recta de cuya ordenada en el origen

puede obtenerse A y de su pendiente E.

7

2.3. Ecuación de diseño de un reactor discontinuo.

Al suponer mezcla perfecta, la composición se puede considerar uniforme en todo el

reactor, por lo que realizando un balance de materia para cualquier reaccionante, se

tiene:

[ENTRADA]-[SALIDA]-[REACCION]=[ACUMULACION]

en este caso concreto, al no existir entrada ni salida, la ecuación anterior se simplifica a:

[REACCION]=[ACUMULACION]

[REACCION]= (-rA)V

[ ]ACUMULACION = =

−= −

dNdt

d N X

dtN

dXdt

A A AA

A( ( ))

0

0

1

donde:

NA0= moles iniciales del reaccionante A

XA = conversión del reaccionante A

V= volumen del reactor

(-rA) = velocidad de desaparición del reaccionante A

Sustituyendo en la ecuación inicial:

( )− =r NdXdtA A

A0

separando variables e integrando, se obtiene:

t CdX

rAA

A

X A=−�0 0

( )

La integración de esta ecuación permite determinar el tiempo necesario para que se

alcance una conversión determinada (XA) en condiciones isotérmicas. En el caso de esta

práctica (saponificación de acetato de etilo con sosa), la integración conduce a:

)1(ln

)1(1

0 A

A

A XMXM

MkbCt

−−

−=

8

3. INSTALACION EXPERIMENTAL.

En la figura 1 se representa un esquema de la instalación experimental formada básica-

mente por:

• Reactor termostatizado.

• Sistema para medir la conductividad

• Sistema de control de la temperatura.

Es un reactor de vidrio Pyrex, encamisado y con una capacidad máxima de 2 litros.

Posee un sistema de agitación formado por un motor de agitación y un agitador de

paletas. Consta de un baño termostatizado en el que se mantiene el fluido refrigerante a

la temperatura adecuada y un sistema de recirculación para medir la conductividad de la

mezcla reaccionante.

Figura 1. Instalación experimental.

450 rpm

BAÑO TERMOSTATIZADO

CONDUCTIMETRO

9

4.PROCEDIMIENTO OPERATIVO.

1. Se enciende y programa el controlador del baño termostatizado para mantener

una temperatura constante en el reactor.

2. Se pone en marcha el agitador

3. Se alimentan 1,5 l de disolución de acetato de etilo 0,01 M

4. Se disuelve la cantidad exacta de NaOH en el menor volumen de agua posible

para que su concentración en el reactor sea 0,0125 M.

5. Cuando se haya estabilizado la temperatura en el reactor, se añade la sosa

6. Se toma tiempo cero y se anotan las medidas de conductividad

7. La reacción termina cuando no hay cambios en la conductividad de la mezcla

8. Repita el proceso a las temperaturas que le indique su profesor.

5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

La variación de la conductividad de la mezcla reaccionante se debe a la desaparición del

ión conductor OH- (es decir, a la desaparición de la sosa). Se pueden establecer las

siguientes relaciones entre concentraciones:

De las ecuaciones anteriores, se puede deducir el valor de a y b:

00, µbaCNaOH +=

ttNaOH baC µ+=,

∞∞ += µbaCNaOH ,

∞

∞∞

−−

=µµ

µµ

0

0,0, NaOHNaOH CCa

∞

∞

−

−=

µµ0

,0, NaOHNaOH CCb

10

Una vez conocidos a y b, se puede obtener las concentraciones de acetato y sosa y la

conversión de acetato en cualquier momento. A partir de dichos datos, se deben calcular

los parámetros cinéticos de la reacción: constante (k), factor preexponencial (A) y

energía de activación de la ecuación de Arreniush (E).

Por último, y utilizando la ecuación de diseño del reactor discontinuo, el alumno debe

calcular y representar la variación de la conversión con el tiempo, comparando los

resultados con los valores experimentales obtenidos en la práctica. Todos estos cálculos

pueden ser realizados con ayuda de una sencilla hoja de cálculo como la que se muestra

a continuación:

t (seg) cond (mS/cm) CB (NaOH) CA (Acetato) XA (Acetato) ln CB/CA

0 4,81 0,0125 0,01 0,0000 0,2231435510 4,78 0,012380478 0,009880478 0,0120 0,2255599820 4,76 0,012300797 0,009800797 0,0199 0,2272003530 4,74 0,012221116 0,009721116 0,0279 0,2288648640 4,72 0,012141434 0,009641434 0,0359 0,2305540450 4,69 0,012021912 0,009521912 0,0478 0,2331353160 4,67 0,011942231 0,009442231 0,0558 0,2348886570 4,65 0,01186255 0,00936255 0,0637 0,2366686980 4,63 0,011782869 0,009282869 0,0717 0,2384760590 4,61 0,011703187 0,009203187 0,0797 0,24031135100 4,61 0,011703187 0,009203187 0,0797 0,24031135110 4,59 0,011623506 0,009123506 0,0876 0,24217527120 4,56 0,011503984 0,009003984 0,0996 0,24502626130 4,54 0,011424303 0,008924303 0,1076 0,2469647140 4,52 0,011344622 0,008844622 0,1155 0,24893422150 4,5 0,01126494 0,00876494 0,1235 0,25093557160 4,48 0,011185259 0,008685259 0,1315 0,25296953170 4,45 0,011065737 0,008565737 0,1434 0,2560834180 4,43 0,010986056 0,008486056 0,1514 0,25820249190 4,41 0,010906375 0,008406375 0,1594 0,26035715200 4,39 0,010826693 0,008326693 0,1673 0,26254827210 4,37 0,010747012 0,008247012 0,1753 0,26477681220 4,35 0,010667331 0,008167331 0,1833 0,26704373230 4,33 0,010587649 0,008087649 0,1912 0,26935004240 4,31 0,010507968 0,008007968 0,1992 0,27169678250 4,29 0,010428287 0,007928287 0,2072 0,27408503260 4,28 0,010388446 0,007888446 0,2112 0,27529506270 4,26 0,010308765 0,007808765 0,2191 0,27774769280 4,24 0,010229084 0,007729084 0,2271 0,28024469290 4,22 0,010149402 0,007649402 0,2351 0,2827873300 4,21 0,010109562 0,007609562 0,2390 0,2840761310 4,19 0,01002988 0,00752988 0,2470 0,28668952320 4,17 0,009950199 0,007450199 0,2550 0,2893518330 4,15 0,009870518 0,007370518 0,2629 0,29206435340 4,14 0,009830677 0,007330677 0,2669 0,29343992

11

x t xCond. (t=0) Cond (t=inf) x y 0 0 0

4,81 2,3 a6 -2,6213E-19 0 4,8063E+00 0,1 80,65653842 0,1a5 1,4687E-15 0,2 179,046474 0,2a4 -3,0770E-12 0,3 301,7911862 0,3

Parámetros Conductividad a3 2,6880E-09 0,4 459,3142861 0,4a b a2 -3,4130E-08 0,5 669,0699332 0,5

-0,006663347 0,003984064 a1 -2,1510E-03 0,6 962,8046402 0,6a0 4,8063E+00 0,7 1405,476155 0,7

0,8 2157,015284 0,8pte CA0 CB0 M b

0,000218 0,01 0,0125 1,25 1,0000E+00

K30 (l/mol s)0,0872

y = -2,6213E-19x6 + 1,4687E-15x5 - 3,0774E-12x4 + 2,6877E-09x3 - 3,4131E-08x2 - 2,1511E-03x + 4,8063E+00

R2 = 9,9992E-01

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 500 1000 1500 2000

Tiempo (seg)

CO

nduc

tivid

ad (m

S/c

m)

cond (mS/cm)

Polinómica (cond(mS/cm)) 0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

0 500 1000 1500 2000 2500

Tiempo (seg)

Con

vers

ión

de a

ceta

to, X

A

expeimental

diseño

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 500 1000 1500 2000

Tiempo (s)

Ln C

B/C

A

12

EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO

13

1.Objeto.

Esta práctica tiene como objetivo la separación de dos componentes (ácido acético y

agua) de una mezcla líquida mediante la adición de un disolvente orgánico

(cloroformo), que disuelve preferentemente al primero de ellos. En primer lugar se

obtendrá experimentalmente la curva de solubilidad (curva binodal) del sistema ternario,

y posteriormente se realizará el cálculo y representación de la recta de reparto y fases

conjugadas procedentes de una mezcla ternaria de concentración conocida,

correspondiente a una extracción de una sóla etapa de equilibrio.

2. Fundamento teórico.

La extracción líquido-líquido es una operación básica de naturaleza física cuyo objeto es

la separación de dos o más componentes de una mezcla líquida mediante la adición de

un disolvente en el cual uno o más componentes son preferentemente solubles.

La operación de extracción se puede llevar a cabo con varios tipos de contacto y modos

de funcionamiento:

- Operación discontinua en una sóla etapa (mezclador-sedimentador)

- Operación discontinua en varias etapas mediante contacto repetido con el mismo

disolvente (varias unidades mezclador-sedimentador)

- Operación continua con contacto intermitente (columna de platos)

- Operación continua con contacto continuo (columna de relleno)

La operación de extracción más sencilla es aquella en la que la mezcla líquida inicial se

pone en contacto con el disolvente en un mezclador-sedimentador (FIGURA 1) el

tiempo suficiente para que se alcance el equilibrio y finalmente, en función de la

densidad, se separan las denominadas fases conjugadas en equilibrio.

14

Disolvente, S Fase Extracto, S, C, B Mezcla líquida, B,C Fase Refinado,B, C, S Mezclador Sedimentador

Figura 1. Extracción discontinua

La mezcla líquida inicial está constituida por dos componentes, el soluto, C, que es el

que se transfiere preferentemente a la fase disolvente, y el diluyente, B. Cuando se

ponen en contacto la mezcla líquida y el disolvente, S, se forma una mezcla ternaria (B,

C, S) que al alcanzarse el equilibrio y dejar sedimentar se separa en dos fases por

diferencia de densidad. La fase rica en disolvente se llama Fase Extracto, y la fase rica

en diluyente Fase Refinado.

El componente soluto se reparte entre las dos fases de acuerdo con la Termodinámica,

alcanzándose el equilibrio cuando la razón de las fracciones molares de soluto en las

fases extracto y refinado, yc y xc respectivamente, es kc, denominada coeficiente de

reparto o coeficiente de distribución de equilibrio:

kc = c

c

xy

Los datos de equilibrio para sistemas de tres componentes se pueden representar en un

diagrama triangular rectangular (FIGURA 2), en el que los vértices representan

componentes puros, los lados mezclas binarias y cualquier punto del interior del mismo

corresponde a una mezcla ternaria.

15

C

Recta de reparto FE Curva binodal FR B S

Figura 2. Diagrama triangular rectangular

3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1 Trazado de la curva binodal

En este apartado de la práctica se va a llevar a cabo la experimentación adecuada para

determinar la curva de solubilidad del sistema ternario agua-ácido acético- cloroformo.

Para ello, en primer lugar, se determinan las densidades de los tres componentes

mediante un picnómetro. A continuación, se ponen en contacto mezclas binarias (agua-

ácido acético) de concentraciones 10, 20, 40 y 60 % en peso con cloroformo como se

indica a continuación: a 20 gramos de mezcla líquida binaria colocada en un embudo de

decantación de 50 ml (FIGURA 3) se adiciona cloroformo, que se ha colocado

previamente en una bureta de 10 ml, hasta que aparezca turbidez (aparición de dos

fases), lo que indica que esta mezcla ternaria estaría representada en el diagrama

triangular en un punto situado sobre la curva binodal, en la línea que une los puntos

representativos de la mezcla binaria inicial y del disolvente.

16

Figura 3. Instalación experimental

Densidades (g/ml)

Cloroformo

Ácido acético

Agua

17

Para situar el punto representativo de la mezcla ternaria de equilibrio en la curva

binodal, se calcula el % peso de acético de la misma una vez conocido el volumen de

cloroformo gastado y transformado este dato a masa con el dato de su densidad,

sabiendo las masas de agua y acético en cada mezcla inicial. De esta forma, se obtienen

puntos de la curva de solubilidad en la parte de las fases refinado (Tabla 1).

Tabla 1. Curva solubilidad. Fases refinado

20 g Agua-AcH

(% peso)

Masa

Agua (g)

Masa

Acético (g)

Volumen gastado

de

Cloroformo(ml)

Masa

cloroformo (g)

[AcH] % peso

mezcla ternaria

10

20

40

60

Posteriormente, se procede de igual manera con 20 gramos de mezclas binarias

(cloroformo-acético) de concentraciones 10, 20, 40 y 60 % peso, a las que se adiciona

agua has que aparezca turbidez. Con los resultados se obtienen puntos de la curva de

solubilidad en la parte de las fases extracto (Tabla 2). Uniendo todos los puntos se traza

la curva binodal para este sistema ternario.

Tabla 2. Curva solubilidad. Fases extracto

20 g Cloroformo-AcH

(% peso)

Masa

cloroformo (g)

Masa

acético (g)

Volumen

gastado de

Agua(ml)

Masa agua

(g)

[AcH] % peso

mezcla ternaria

10

20

40

60

18

3.2 Extracción en una sóla etapa de equilibrio. Recta de reparto

Una vez representada la curva binodal, se procederá al cálculo del coeficiente de reparto

del ácido acético entre las fases extracto y refinado. Asimismo, se situarán los puntos

representativos de una mezcla ternaria de composición conocida y de las fases

conjugadas en equilibrio obtenidas a partir de la misma, correspondiente a una etapa de

equilibrio. Para ello, se ponen en contacto (FIGURA 4) 100 g de una mezcla líquida

agua-acético (50 % peso) con 50 g de cloroformo en un mezclador-sedimentador

(embudo de decantación). Se agita el embudo durante 1 minuto para asegurarnos que se

alcanza el equilibrio y se deja sedimentar para que se separen las fases extracto y

refinado. A continuación se recogen 5 ml de ambas fases y se pesan. Para calcular la

concentración de acético de ambas fases se valoran con disolución de NaOH 1 N,

empleando fenolftaleina como indicador, teniendo en cuenta que los equivalentes de

acético son neutralizados con los equivalentes de sosa, según la expresión:

V . N = V´. N´

donde:

V: Volumen de NaOH gastado

V´:Volumen de fase extracto o refinado

N: Normalidad de la disolución de NaOH

N´: Normalidad de la fase extracto o refinado

Una vez expresada la concentración de las fases extracto y refinado en % peso de

acético se sitúan en el diagrama triangular sobre la curva binodal. Los puntos

representativos de la mezcla ternaria, fase extracto y fase refinado deben pertenecer a la

misma línea recta, que será la recta de reparto correspondiente a esa etapa de equilibrio

(FIGURA 4). Con los datos de yc y xc calcularemos el coeficiente de distribución de

equilibrio, kc.

19

MEZCLA TERNARIA

Masa (g) % peso

AcH

Agua

Cloroformo

RECTA DE REPARTO

Volumen (ml)

V´

Masa (g) Volumen NaOH

gastados, V

Normalidad, N´

Moles/L

% peso

acético

kc

Fase Extracto

Fase Refinado

50 g Cloroformo

100 g mezcla (AcH-H2O) 1 ETAPA FASE EXTRACTO EQUILIBRIO

FASE REFINADO

Figura 4. Extracción en una etapa de equilibrio

20

CARACTERIZACION DE UNA FRACCION PETROLÍFERA

(CURVA DE DESTILACION ASTM)

21

1. OBJETO.

Establecer métodos de ensayo normalizados para la caracterización de gasolinas de

automación y aviación (curva de destilación ASTM).

2. FUNDAMENTO TEORICO

Una fracción petrolífera cualquiera está compuesta por numerosos tipos de

hidrocarburos diferentes. Estos tienen una característica común: la de tener unos puntos

de ebullición comprendidos entre unos determinados valores. Esto último es debido a

que dicha fracción es recogida a una determinada altura en una columna de rectificación,

por lo que dicha fracción tendrá una composición y un punto de ebullición diferente

según sea recogida.

La curva de destilación es una propiedad característica de los diferentes combustibles.

Los puntos de ebullición de gasolinas, gasóleos y querosenos son diferentes, siendo

también diferentes las curvas de destilación correspondientes, que bajo unas condiciones

estandarizadas pueden servimos para caracterizar el producto.

Dentro de la curva de destilación tendremos unos puntos característicos que hay que

definir previamente:

a) Punto inicial de ebullición: Es la máxima temperatura alcanzada en el

termómetro durante el ensayo, la cual se alcanza frecuentemente, después de la

evaporación de todo el líquido del fondo del matraz.

b) Punto seco: Es la última lectura del termómetro observada en el instante en que

la última gota de líquido se evapora del fondo del matraz. Se desprecian las

gotas que pudieran quedar en las paredes. Suele coincidir con el punto final.

c) Porcentaje recuperado: Es el volumen en ml, del líquido condensado que se

recoge en la probeta colectara correspondiente a una determinada lectura

simultanea del termómetro.

d) Porcentaje de recuperación: Es el máximo volumen recogido en la probeta.

e) Porcentaje de recuperación. total: Es la suma del porcentaje de recuperación y el

residuo del matraz.

22

f) Porcentaje de residuo: El volumen de residuo en ml medido directamente.

g) Porcentaje de pérdida: Es igual a cien menos el porcentaje de recuperación total.

3. INSTALACION EXPERIMENTAL

Aparato de destilación standard de acuerdo a las normas ASTM. Consta de manta

calefactora, matraz de 50 ml, refrigerante y probeta (Figura 1).

Figura 1. Instalación para realizar la curva de destilación

de una fracción petrolífera

23

4. PROCEDIMIENTO OPERATIVO

• Eliminar del tubo condensador cualquier líquido o sólido procedente de ensayos

anteriores

• Enfriar la probeta para la muestra hasta una temperatura entre 13 y 18°C.

• Medir 50 ml de muestra con la probeta y pasarlos rápidamente al matraz de

destilación, al que previamente se adicionó algo de plato poroso, cuidando de no

dejar caer nada de líquido por el tubo lateral.

• Ajustar en el cuello del matraz el termómetro introducido en un corcho que haga

buen cierre, colocando el bulbo en el cuello y exactamente a la altura de la

conexión con el refrigerante.

• Ajustar bien el tubo lateral al condensador.

• Colocar la misma probeta empleada para medir la muestra en el extremo inferior

del condensador y cubrirla con un cartón que solo deje pasar el extremo del

condensador, procurar que la probeta siga fría.

• Calentar el matraz y su contenido regulando la calefacción para que el intervalo

de tiempo desde el principio al final de la destilación esté alrededor de 20

minutos.

• Observar y anotar, en el intervalo entre los puntos inicial y final, las lecturas

termométricas correspondientes a los porcentajes recuperados del 5, 10, 20, 30,

40, 50, 60, 70, 80, 90 Y 95 % en volumen. Anotar los volúmenes con precisión

de 0.5 ml y las temperaturas con aproximación de 0.5ºC.

• Interrumpir la calefacción y medir el volumen residual en el matraz.

24

5. RESULTADOS Y DISCUSION

• Establecer la curva de destilación del producto ensayado representando la

temperatura frente al % de volumen recuperado.

• Especificar todos los puntos detallados en el apartado 6 para el combustible

ensayado.

• A partir de los resultados obtenidos intentar averiguar cual ha sido el producto

ensayado por comparación con las curvas de destilación que se encuentran en

bibliografía.

6. DETERMINACION DE PROPIEDADES

6.1. DETERMINACION DE LA DENSIDAD.

La densidad es la masa de liquido por unidad de volumen. Se suele expresar en kg/l ó

g/cm3. La densidad se mide a 15°C, pues es la temperatura a la que están calibrados los

areómetros (densímetros). En el caso de una fracción petrolífera, en, general, el orden de

densidades de sus componentes es el siguiente:

Parafínicos < Nafténicos < Aromáticos

Para la medida de la densidad se utilizarán densímetros y probetas. El procedimiento es

el siguiente:

• Se toma la muestra y se pasa a una probeta evitando salpicaduras, para evitar la

formación de burbujas de aire y la evaporación de los constituyentes de más bajo

punto de ebullición.

• Introducir el areómetro lentamente evitando humedecer el vástago por encima

del nivel del líquido, ya que el líquido adherido hace variar el peso real del

densímetro. Asimismo, también se debe evitar que toque las paredes de la

probeta.

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• Medir la temperatura de la muestra en la probeta.

• Cuando el areómetro queda en reposo, se lee su escala de la forma especificada

(Figura 2).

Figura 2

A partir de la densidad medida experimentalmente a la temperatura ambiente, se calcula

la densidad a 15 °C, mediante tablas. La conversión aproximada del valor obtenido con

el correspondiente a 15ºC se efectúa con ayuda de los factores de corrección de la norma

I.N.T.A 150151 (AS.T.M.-D 1250-56), referidos únicamente a productos petrolíferos

líquidos:

d15 = dt + K (T - 15)

26

en la que:

dt = Densidad observada en el densímetro a la temperatura t

K = Factor de corrección según la tabla siguiente.

T = Temperatura, en ºC a !a que se observó la densidad.

Densidad observada

dt

Factor de corrección

K

0,600-0,639 0,00095

0,640-0,689 0,00090

0,690-0,729 0,00085

0,730-0,759 0,00080

0,760-0,789 0,00075

0,790-0,829 0,00070

0,830-0,919 0,0065

0,920-1,000 0,0060

6.2. DETERMINACION DEL PESO MOLECULAR y DE LA CONSTANTE DE

CARACTERIZACION DE UNA FRACCION PETROLÍFERA

Los valores de estos dos parámetros, se calculan a partir de la curva de destilación

ASTM y de la densidad a 15°C. En primer lugar, se determina la temperatura media

volumétrica, tv, y la pendiente S, con las expresiones siguientes:

42 %90%50%10 ttt

tv++=

60%10%70 tt

S−

=

siendo t , la temperatura cuando ha destilado i % en volumen de muestra.

27

A continuación, utilizando la gráfica I, se calcula la temperatura media ponderada

(TMP). Para ello se suma previamente la corrección obtenida en la gráfica a la

temperatura volúmetrica:

TMP = tv + [corrección]

GRAFICA I

Mediante la gráfica II, la TMP y la densidad a 15°C, se obtiene la constante de

caracterización, K, y el peso molecular de la fracción ensayada, M.

28

GRAFICA II

Otro modo de calcular la constante de caracterización, es a través de la relación definida

por Nelson, Watson y Murphy:

especificagravedad

RTMPK

⋅=

3 )(º

29

donde:

TMP = temperatura media ponderada en grados Rankine

99904,0º15 Cadensidad

especificagravedad⋅⋅=⋅

La constante de caracterización da idea de la relación H/C de los distintos hidrocarburos

de una fracción de petróleo.

6.3. DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD CINEMATICA A 50°C

Normalmente, la viscosidad se determina mediante viscosímetros de vidrio aunque

también se puede determinar a partir de la densidad a 15 °C y la constante de

caracterización, con ayuda de la gráfica III. El valor que se obtiene es la viscosidad

cinemática en centistokes.

GRAFICA III

30

6.4. CALCULO DEL PODER CALORIFICO DE UN COMBUSTIBLE

El poder calorífico de un combustible está relacionado con la proporción H/C del

mismo, de ahí que se pueda calcular a partir de la constante de caracterización. Así, en

la gráfica IV se puede obtener el valor del poder calorífico en Kcal/Kg, conocidos K y la

densidad a 15°C.

GRAFICA IV

31

6.5. CALCULO DEL % EN PESO DE HIDROGENO

Se calcula mediante la gráfica V, a partir de la TMP (en °C) y la constante de

caracterización.

GRAFICA V

32

6.6. CALCULO DEL PUNTO DE CONGELACION

Se determina mediante la gráfica VI, a partir de la TMP y K.

GRAFICA VI

33

Por último, en la tabla I aparecen tabulados los valores de distintas propiedades físicas y

químicas para algunos hidrocarburos típicos de la mezcla compleja que constituye una

fracción petrolífera.

Tabla I