- La gravetat específica d'un fluid
- el densímetre
- Els crus i la seva gravetat API
- Classificació de el cru
- Determinació experimental de la gravetat API mitjançant el hidròmetre
- referències
La gravetat API és una escala de gravetat específica utilitzada per l'American Petroleum Institute (API) per expressar la densitat relativa d'el cru i altres derivats de l'petroli. Malgrat que per definició és una quantitat adimensional, com veurem en breu, sempre s'expressa en graus API.
Mitjançant aquesta escala es classifica als crus en lleugers, mitjans i pesats. Això és molt important a l'hora de determinar el valor de l'cru al mercat, ja que un lleuger requereix menys refinament que un altre pesat.
Figura 1. Els crus lleugers tenen més valor al mercat, ja que precisen de menys refinament i són més fàcils de transportar. Font: Pixabay.
La qualitat de l'cru depèn de la composició i les proporcions de la barreja d'hidrocarburs, que presenten una gran varietat de pesos moleculars. Tot i que la gravetat API no té en compte la composició química real de l'cru, sinó que més aviat els classifica segons la seva facilitat per ser transportats i refinats.
Per a la classificació es fa ús de la fórmula empírica:
ºAPI = (141.5 / γ T) - 131.5 (fluids més lleugers que l'aigua)
γ T és la gravetat específica de el fluid en condicions estàndard de temperatura, és a dir, a 15.556 ºC o 60 º F.
Aquesta és la temperatura estàndard per a qualsevol operació amb crus i els seus derivats, sigui química o comercial. Per altres fluids es considera estàndard la temperatura de 4 ºC.
La gravetat específica d'un fluid
La gravetat específica, també anomenada densitat específica o densitat relativa, és una quantitat sense dimensions, que compara la densitat d'un fluid amb la de l'aigua.
La densitat depèn de la temperatura, i ja que el cru es ven per volum, la temperatura influeix decisivament, ja que és capaç de produir variacions apreciables que es reflecteixen en el preu.
Per això, la indústria petroliera va establir una temperatura estàndard de 60 º F per determinar la densitat, i totes les magnituds relacionades d'alguna manera amb ella.
La gravetat específica γ T es defineix matemàticament com:
γ T = densitat de l'fluid / densitat de l'aigua a temperatura de referència (60 º F)
Tant la densitat de el fluid com la de l'aigua han d'estar en el mateix sistema d'unitats i haver-se mesurat sota les mateixes condicions de pressió i temperatura. D'aquesta manera, la gravetat específica no té unitats.
el densímetre
El densímetre (en anglès hydrometer, traduït erròniament com hidròmetre, un aparell que serveix per mesurar cabal), és un dispositiu per mesurar la densitat relativa o gravetat específica d'un líquid.
La seva invenció s'atribueix a la matemàtica Hipàtia d'Alexandria (315-345). L'aparell consisteix en un cilindre buit fet de vidre amb un pes o llast en un extrem, que l'ajudi a surar verticalment.
S'introdueix acuradament en el líquid la densitat es vol mesurar i es deixa en repòs fins que s'estabilitzi.
La densitat de el líquid depèn que tant s'enfonsi el densímetre en ell. En líquids lleugers l'instrument s'enfonsa més que en líquids més densos. Per això, l'instrument proveeix una escala per fer la lectura.
Hi ha densímetros dissenyats específicament per a certs fluids, com llet (lactómetros) o vi (alcoholímetre), per esmentar alguns. Per als crus s'utilitza el densímetre API, l'escala ja ve graduada en graus API per evitar haver de fer la conversió. Per exemple: una lectura major a 10, significa un cru més lleuger que l'aigua, que surarà sobre aquesta.
I ja que la temperatura és un paràmetre molt important, hi ha densímetres que ja vénen amb termòmetre de mercuri incorporat. Es coneixen com termo-Hidròmetres i són molt apropiats per a les proves de camp, sobretot.
L'esquema es mostra a la següent figura:
Figura 2. Esquema de l'densímetre per mesurar els graus API d'una mostra. Font: Mott, R. mecànica de fluids.
Els crus i la seva gravetat API
Els graus API en els olis van des de 10 fins 80, trobant-se la majoria en el rang de 20-70 API.
De la fórmula donada a l'començament, es refusa la gravetat específica com:
γ T = 141.5 / (131.5 + ºAPI)
Els rangs més usuals van des 0,93-0,70. Cal notar que els olis més pesats corresponen a valors API més baixos. En canvi, els valors més grans de gravetat API indiquen olis d'un major valor comercial, pel fet que són més fàcils de processar i transformar.
Aquesta és la norma fins als 45 graus API, ja que més enllà d'aquest valor, en els crus hi ha preponderància de cadenes curtes d'hidrocarburs, la qual cosa torna difícil el processament.
Classificació de el cru
Segons el valor que llanci a l'escala API, el cru es classifica en:
- Lleuger o lleuger, de grau API major a 31,1, en què predominen els hidrocarburs de baix pes molecular. És un cru fàcil de transportar i molt buscat per fabricar gasolina, dièsel i querosè.
- Mitjà o mitjà, el grau API està en el rang de 29.9 - 22, posseeix una bona concentració d'hidrocarburs de baix pes molecular, que també ho fa fàcil de transportar.
- Pesat, de grau API entri a 21.9 i 10, abunda en hidrocarburs de pes molecular mitjà, la qual cosa dificulta el transport. A partir d'aquest tipus de cru s'obtenen costums, olis de diverses classes, parafines i polímers.
-Extrapesado, el API és de 10 o menys, és més complicat de transportar i processar, per això té menys valor comercial.
La gravetat API varia d'acord a la regió, per exemple el petroli llatinoamericà té de mitjana 25.1 º API, mentre que en el mig orient els crus són lleugers, amb 34 º API.
Determinació experimental de la gravetat API mitjançant el hidròmetre
Aquests són els principals passos a seguir per obtenir els graus API d'una mostra, mitjançant l'ús de l'densímetre (hydrometer):
- S'ajusta la temperatura d'acord a la naturalesa de la mostra, important si es tracta de substàncies volàtils.
- La temperatura de la proveta ha de ser la mateixa que la de la mostra.
- Transferir la mostra acuradament a la proveta neta i sense esquitxar. Cal evitar la formació de bombolles d'aire i reduir a l'mínim l'evaporació en cas de líquids volàtils.
- Si han emergit bombolles, es poden eliminar tocant suaument la superfície amb un paper de filtre.
- Cal assegurar-se que la temperatura ambiental no experimenti canvis apreciables, no majors a 2 ºC.
- El densímetre es submergeix lentament, quan estigui ben centrat s'enfonsa una mica més i s'allibera, procurant mantenir sec la resta de l'tub. S'ha de mantenir lluny de les parets de la proveta.
- Esperar un temps perquè totes les bombolles d'aire arribin a la superfície, sobretot si la mostra és molt viscosa.
- Prendre nota de la temperatura abans de la lectura. Per a això s'agita acuradament amb el termòmetre, submergint completament la columna de mercuri. Si s'utilitza el termo-hidròmetre, s'agita igualment amb l'instrument, mitjançant suaus moviments verticals.
- Ara es pot llegir al dispositiu la marca més propera, on la superfície de el líquid intersecta l'escala.
- Registrar la temperatura immediatament després de la lectura. Si hi va haver una variació notable, la mesura s'ha de repetir.
- En líquids opacs s'ha d'introduir una correcció. La lectura corregida és la gravetat API buscada.
referències
- AmSpec. A estands for API Gravity. Recobrat de: amspecllc.com.
- ICCT. Introducció a la refinació de petroli i producció de gasolina i dièsel amb contingut ultra baix de sofre. Recuperat de: theicct.org
- Mott, R. 2006. Mecànica de Fluids. 4ta. Edició. Pearson Educació.
- Sencamer. Petroli cru i els seus derivats. Determinació de la Gravetat API. Mètode de l'hidròmetre. Recuperat de: sencamer.gob.ve.
- UNAM. Petroli i els seus derivats. Recuperat de: profesores.fi-b.unam.mx