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