Presentacion Analisis de Laboratorio

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ANÁLISIS DE LABORATORIO

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Contenido del Módulo1. Introducción2. Alcance3. Instalación de un laboratorio4. Especificaciones5. Procedimientos de ensayos6. Mezclas 7. Carta de control de equipos

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IntroducciónEl controles de calidad de los productos derivados del petróleo se realizan principalmente en laboratorios en la mismas estación, refinerías, terminales y con muestreo en línea o en estanques. Todos estos se encuentran normalmente de acuerdo a ASTM principalmente.

Para controlar errores, en el laboratorio debe establecer su sistema de calidad sobre la base de las buenas prácticas de laboratorio y los procedimientos de control interno, lo cual debe reforzarse con un control externo que se manifiesta en la participación en estudios inter-laboratorios, donde se puede evaluar la competencia técnica de cada laboratorio.

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AlcanceEste módulo tiene como alcance realizar una explicación teórica y además extraer los concepto fundamentales y los puntos claves de cada norma en la determinación de los ensayos aplicados para la caracterización de crudo y productos derivados del petróleo.

Además realizar pruebas de inter-laboratorio y elaboración de cartas de control a los equipos utilizados en el laboratorio.

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Instalación de un laboratorioPrincipios generales

Las instalaciones deben permitir que las actividades del laboratorio se desarrollen de modo eficaz y seguro.

Consideraciones generales

La disposición del laboratorio debe diseñarse con criterios de eficiencia. Por ejemplo, la distancia que deba recorrer el personal para llevar a cabo las distintas fases de los procesos analíticos ha de ser lo más corta posible, aun teniendo presente que tal vez haya que separar unos procedimientos de otros por motivos analíticos o de seguridad.

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Característica a tener en cuenta para la instalación de un laboratorio

Fuente de energía

Iluminación

Condiciones ambientales que faciliten los ensayos

Controlar y registrar temperatura y humedad para las tareas que lo requieran

Separación entre áreas que realicen actividades incompatibles

Acceso restringido al laboratorio

Asegurar orden y limpieza del laboratorio

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Especificaciones de ProductosCrudo

*** Estos valores dependen de los contrato realizado y del tipo de crudo.

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Especificaciones de ProductosFuel Oil

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Especificaciones de ProductosDiesel Oil - ACPM

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Especificaciones de ProductosJet A1

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Especificaciones de ProductosJet Fuel - JP A1

CARACTERISTICA METODO UNIDAD MINIMO MAXIMOCALOR NETO DE COMBUSTION ASTM D 3338 MJ/kg 42.8

ASTM D 4529 Btu/lb 18400NUMERO LIMINOMETRICO ASTM D 1740 45PUNTO DE HUMO ASTM D 1322 mm 25 7.0NAFTALENO ASTM D 130 %VOL 3

CORROSIONCORROSION LAMINA DE Cu 2h a 100°C ASTM D 130 ml 1ACONDUCTIVIDAD ASTM D 2624 pS/m 50 450

ESTABILIDADCAIDA DE PRESION EN FILTRO ASTM D 3241 kPa(mmHg) 3.3(25)

CONTAMINANTEGOMA EXISTENTE ASTM D 381 mg/100mL 7INDICE SEPARACION DE AGUA ASTM D3948 85INTERACCIÓN AGUA-COMBUSTIBLE ASTM D 1094 ml 1b

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Gravedad específica o Gravedad API ASTM D-1298

Este método de prueba sirve para determinar la densidad, densidad relativa (gravedad específica) o gravedad API de petróleo crudo, productos derivados del petróleo o mezclas del petróleo y productos que no son del petróleo normalmente manejados como líquidos.

Los valores se miden en un hidrómetro a temperaturas convenientes, lecturas de densidad reducidas a 15C y lecturas de densidad relativa (gravedad específica) y gravedad API a 60F, por medio de las tablas estándar internacional.

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Aparatos Requeridos para el ensayo

Hidrómetros, de vidrio, graduados en unidades de densidad, densidad relativa o gravedad API como sea requerido, cumpliendo las especificaciones ASTM E-100.

Termómetros, que tengan rangos como se muestra en la norma ASTM y cumplan las especificaciones ASTM E-1.

Cilindro del hidrómetro, vidrio claro, plástico, o metal. El cilindro puede tener una punta sobre el orillo. El diámetro interno del cilindro debe ser de al menos 25 mm mayor que el diámetro externo del hidrómetro usado dentro de el. La altura del cilindro debe ser tal que el hidrómetro apropiado flote en la muestra con un espaciamiento de al menos 25 mm entre la parte inferior del hidrómetro y la parte inferior del cilindro.

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Aparatos Requeridos para el ensayo

Baño de temperatura constante, para uso cuando la naturaleza de la muestra requiera una temperatura de prueba por encima o por debajo de la temperatura ambiente o los requerimientos de esta norma no se puedan cumplir.

NOTA - El usuario debe estar consciente de que el instrumento usado para esta prueba cumpla con los requerimientos establecidos anteriormente con respecto a los materiales, dimensiones y errores de escala. En casos donde el instrumento este provisto con un certificado de calibración emitido por un cuerpo de estandarización reconocido, el instrumento se clasifica como "certificado" y las correcciones apropiadas listadas deben ser aplicadas a las lecturas observadas. Los instrumentos que satisfagan los requerimientos de este método de prueba, pero que no estén provistos con un certificado de calibración reconocido, se clasifica como "no certificado".

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Montaje de una prueba

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Contenido de azufre ASTM D-4294Este método cubre la medición del azufre en hidrocarburos tales como crudos, naftas, destilados, combustoleos, residuos, aceites básicos lubricantes y gasolina no plomada. El rango de concentración es desde 0.05 hasta 5 % masa.

Resumen del método de prueba

Se coloca la muestra en el as permitido desde una fuente de rayos X. La energía de excitación se puede derivar de una fuente radiactiva desde un tubo de rayos X.

La característica de la radiación X excitada resultante, se mide, y se compara el conteo acumulado con los conteos provenientes de muestras de calibración preparadas previamente para obtener la concentración de azufre en porcentaje de masa.

Tres grupos de muestras de calibración se requieren para hacer el sondeo de concentración en un rango desde 0.05 hasta 5 de azufre en porcentaje de masa.

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Contenido de azufre ASTM D-4294Montaje ensayo

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Contenido de sal ASTM D-3230Este método cubre la determinación de sal en crudos. Las unidades de concentración aceptadas son libras de NaCl por 1000 bbls de crudo.

Resumen del método

Este método se basa en la conductividad de una solución de crudo en un solvente polar, cuando se somete a un esfuerzo eléctrico alterno.La muestra se disuelve en un solvente mezclado y se coloca en una celda de prueba que consta de un vaso y dos placas de acero inoxidable en paralelo.

Sobre las placas se aplica un voltaje alterno y el flujo de corriente resultante se muestra sobre un miliamperímetro.El contenido de sal se obtiene por referencia a una curva de calibración de corriente vs. contenido de sal de mezclas conocidas.

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Contenido de sal ASTM D-3230Significado y uso

Determinar el contenido de sal en crudos es importante conocerlo para decidir el desalado o no del crudo. Contenidos de sal excesivos frecuentemente produce altas ratas de corrosión en las unidades de refinación.

Calibración

Los aparatos se calibra contra soluciones de aceite neutro y solución de sales mezcladas en Xileno debido a las extremas dificultades para mantener homogéneas las mezclas de crudo - sal.

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Contenido de sal ASTM D-3230Montaje del ensayo

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Contenido de agua por Karl Fischer ASTM D-4377

Este método cubre la determinación de agua, considerando un rango del 0 al 2 % en crudo que contienen menos de 500 ppm de azufre como mercaptanos, o, sulfuros, o, ambos. Resumen del método

Después de la homogenización del crudo con un mezclador, una alícuota es disuelta en un solvente y titulada hasta el punto final electrométrico usando reactivo Karl Fisher.

Significado y uso

Un conocimiento del contenido de agua en los crudos es de suma importancia para el refinado, compra, venta o transferencia de los mismos

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Selección de la muestra

El tamaño de la muestra es como se indica a continuación, la cual se base en el contenido de agua esperado.

Tamaño aprox. de Contenido de agua esperado muestra (g) (% en masa)

5 0.0 - 0.32 0.3 - 1.0

1 1.0 - 2.0

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Calibración y estandarización

Estandarice el reactivo Karl Fisher por lo menos una vez al día.

Adicioné suficiente solvente al recipiente de titulación limpio y seco hasta cubrir los electrodos.(El volumen del solvente depende del recipiente de la titulación). Cierre herméticamente el recipiente y agite con agitador magnético. Prenda el circuito, adicione reactivo Karl Fisher hasta que el punto final es alcanzado y mantenido durante 30 segundo.

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Estandarice el reactivo Karl Fisher con agua destilada.

Llene una jeringa de 10 µl con agua destilada teniendo en cuenta eliminar las burbujas de aires, seque la punta con papel secante para remover algo de agua que quede en la punta y determine con precisión el peso de la jeringa con agua. Adicione el contenido de la jeringa al solvente de muestra, contenido en el vaso titulador, el cual ha sido previamente ajustado al punto final, asegúrese que la punta de la jeringa esté de bajo de la superficie del solvente.

Cierre el recipiente. Remueva algún solvente en la aguja secándola con papel secante y pese inmediatamente la jeringa con precisión. Titule el agua con reactivo Karl Fisher.

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Calcule el equivalente de agua del reactivo Karl Fisher como sigue:

F = W /T

Donde: F, es el agua equivalente del reactivo Karl Fisher (mg/ml).W, peso del es el agua adicionada (mg).T, es el reactivo requerido para la titulación del agua adicionada W.

Los valores por duplicado del agua equivalente, deben encontrarse en un 2% de error relativo. Determine y registre el valor del agua equivalente, de acuerdo a la siguiente ecuación.

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Ecuación para el cálculo del % error relativo

%e = [desviación estándar/promedio de las pruebas]x100

Donde i = 1,2

1/22i

2i

1)n(n)F()Fn(

σ

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Contenido de agua por Karl Fischer ASTM D-4377Calibración y estandarización

Cálculo del % error relativo

W1 = 0.0053 g : t1 = 1.078 ml

W2 = 0.0078 g : t2 = 1.591 ml

mg/ml 4.91651g

mg 1000*ml 1.078

g 0.0053F1

mg/ml 4.90261g

mg 1000*ml 1.591

g 0.0078F2

mg/ml 4.90962

mg/ml 4.9026mg/ml 4.9165F

0.00983

1)(2*24.9026)(4.9165(4.9026)(4.9165)*2

1)n(nFi)()Fin(

σ222

1/222

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Contenido de agua por Karl Fischer ASTM D-4377Calibración y estandarización

Cálculo del % error relativo

0.2% 100%*4.9096

0.00983100%*Fσrelativo error %

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Montaje del ensayo

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Cálculos

Calcular el agua presente en la mezcla de la siguiente manera :

Donde: C, es el reactivo de Karl Fisher requerido para titular la muestra (ml). F, es el agua equivalente del reactivo de Karl Fisher (mg/ml).

W, es el peso de la muestra usada (gr.).10, es el factor para convertir a porcentaje.

Para reportar el resultado como contenido de agua en porcentaje de volumen basta multiplicar el porcentaje en masa por la gravedad especifica.

(10)*WF*CMasa en %Agua

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Cálculos

Calcular el agua presente en la mezcla de la siguiente manera :

C= 1.222 mlF= 5.4692 mg/mlW= 1.9185 g

Para calcular el % en volumen basta multiplicar el % en masa por la gravedad específica del crudo.

0.348%10*g 1.9185

mg/ml 5.4696*ml 1.222(10)*WF*CMasa en %Agua

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Contenido de agua por Destilación ASTM D-4006

El presente método es para determinar la presencia de agua en crudos por destilación. Resumen del método

La muestra se calienta bajo condiciones de reflujo con un solvente inmiscible y que codestile con el agua de la muestra. La condensación del solvente y agua se separa continuamente en una trampa, quedando el agua en la parte graduada de la trampa y regresando el solvente al recipiente de la destilación.

Significado y uso

Un conocimiento del contenido de agua en los crudos es de suma importancia para el refinado, compra, venta o transferencia de los mismos.

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Selección de la muestra

Se seleccionará el tamaño de la muestra como se indica a continuación, con base en el contenido de agua esperado en la muestra.

Tamaño aprox. de Contenido de agua esperadomuestra (gls, o, ml) (% en peso, o, volumen)

5 50.1 - 100 10 25.1 - 50 20 10.1 - 25 50 5.1 - 10 100 1.1 - 5 200 0.5 - 1

200 menor - 0.5

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Montaje del ensayo

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Cálculo

A: Contenido de agua en la trampa, en mlB: Contenido de agua en el blanco, en mlC: Cantidad de muestra de crudo, en ml

%100*C

B)-(A Volumenen %Agua

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Contenido de sedimento por extracción ASTM

D-473Este método de prueba cubre la determinación de sedimento en crudo y fuel oil por extracción con tolueno.

Resumen del Método

Una porción de muestra representativa contenida en un dedal refractario micro poroso, se extrae con tolueno caliente hasta que quede solamente el residuo en éste. El peso de residuo es calculado como porcentaje y se reporta como sedimento por extracción.

Significado y uso

Un conocimiento del contenido de sedimento en crudo y fuel oil es importante para la operación de refinación y para la venta y compra del mismo.

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D-473Montaje del ensayo

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D-473Cálculo y reporte

Reportar con aproximación de 0.01 % en masa de sedimento por extracción.

Repetibilidad r = 0.017 + 0.255 (S)

Reproducibilidad R = 0.033 + 0.255 (S)

Donde S es el resultado promedio en porcentaje.

100%*Muestra de Peso

Vacío)dedal Peso -Sedimento mas dedal (Peso%Peso

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D-473Cálculo

Peso del dedal vacío : 15.1456 gPeso del dedal mas sedimento: 15.1480 gPeso de Muestra : 9.9937 g

0.0240100%*9.993715.1456) -(15.148%Peso

crudo del específica Gravedad*2Peso) (%%Volumen

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Viscosidad ASTM D-445

Este método cubre la determinación de la Viscosidad Cinemática de los derivados líquidos del petróleo, tanto transparentes como opacos

Esto se logra mediante la medición del tiempo para que un volumen de líquido fluya bajo la acción de la gravedad a través de un capilar de vidrio debidamente calibrado (Viscosímetro).

La viscosidad dinámica se obtiene multiplicando la Viscosidad Cinemática medida por la densidad del líquido.

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Resumen del método de prueba

El tiempo es medido en segundos para un volumen establecido de líquido, que fluye por acción de la gravedad, a través del capilar del viscosímetro calibrado y por medio de una carga de conducción reproducible a una temperatura calibrada lo más exactamente como sea posible.

La viscosidad cinemática es el producto de un tiempo de flujo medio y de la constante de calibración del viscosímetro.

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Montaje del ensayo


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Contenido de B&SW por Centrifuga ASTM D-4007

Análisis de agua por centrifugación ( % BS&W)

El ensayo de agua por centrifugación consiste en determinar el contenido de agua y sedimentos para medir el volumen neto de petróleo real, para efectos de venta, impuestos, intercambios y transferencia de custodia. Equipos requeridos

Baño maría ( 140 más o menos 5°F)Tubos de centrifuga ( capacidad de 100 ml)Centrifuga ( cumplir con requisitos de seguridad)Pipeta volumétrica ( de 2 y 50 ml)

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La velocidad del cabezal giratorio, en rpm, se calcula de la siguiente manera:

r/min= 1335[ fcr/d]1/2

Donde:fcr: fuerza centrifuga relativa.d: diámetro de giro, en mm., medido entre las puntas extremas de tubos opuestos. En posición de giro.

fcr = d[(r/mim)/1335]2

la norma recomienda en el numeral 5.1.1. de fcr (fuerza centrifuga relativa debe ser mínimo 600Se recomienda el uso de una centrifuga con calentamiento. La misma debe llenar todos los requisitos de seguridad relativos a su uso en áreas peligrosas.

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Manejo de muestra en el laboratorio

Los siguientes factores deben ser considerados en el desarrollo y aplicación del procedimiento del muestreo manual :

Identificación de la muestra:

La identificación consiste en asignar un código único, con el cualfluirá durante el proceso de análisis. Revisar que la muestra este debidamente etiquetada.Verificar la información sobre la muestra requerida; tipo de muestra, fecha de recolección (API MPMS Cap 8.3)

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Manejo de muestra en el laboratorioRotulado de la Muestra

Rotule el recipiente inmediatamente después de que la muestra es obtenida. Use una tinta impermeable y a prueba de aceite o un lápiz fuerte para marcar la etiqueta. Los lápices blandos y marcadores de tinta ordinaria están sujetos a la eliminación de humedad, manchas de aceite y manipulación. Incluya la siguiente información dentro de la etiqueta:

a. Fecha y hora (periodo transcurrido durante el muestreo continuo y la hora y minuto de recolección para las muestras de cuchara).b. Nombre de la muestra.c. Nombre y Número del propietario de la embarcación, carro o recipiente.d. Tipo de material.e. Símbolo de referencia o número de identificación.

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Mezcla

Consiste en reunir dos o mas productos en proporciones tales que la mezcla final tenga cierta propiedad o calidades deseables que no poseen los productos componentes individuales.

La mezcla tiene mucho de arte y ciencia, los procedimiento matemáticos le permite al refinador predecir en muchas ocasiones con exactitud aceptable la proporciones de los componentes que dan la cantidad deseada en el producto terminado.

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Mezcla Mezcla lineal

Existen muchas propiedades de hidrocarburo que mezclan linealmente por volumen o fracciones volumétrica. Pero hay otras que mezclan linealmente usando fracciones en peso.

Fracciones VolumétricasX1*Q1+X2*Q2+X3*Q3+…………..Xn*Qn = Qm

Fracciones Pesos(X1*S1)*Q1+(X2*S2)*Q2+(X3*S3)*Q3+……………..(Xn*Sn)*Qn = SmQm

Donde: Qi, es la calidad del componente i.Xi, es la fracción volumétrica del componente i.Si, es la gravedad especifica del componente i.Sm, es la gravedad especifica de la mezcla.Qm, es la calidad de la mezcla.

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Mezcla Mezcla no lineal Hay muchas propiedades que no mezclan linealmente como se muestra en la siguiente figura:

No lineal

Lineal

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Mezcla Mezcla no lineal

Para el caso que la calidad no mezcle linealmente, la calidad se convierte en una calidad ajustada, llamada Número ó índice de mezcla.

Por ejemplo la gravedad API no mezcla linealmente, pero si lo hace la gravedad especifica.

Ecuación que rige la mezcla no lineal:

X1*F1*Q1+X2*F2*Q2+X3*F3*Q3+…………..+ Xn*Fn*Qm = Fm*Qm

Donde: Fi, es el factor de mezcla del componente i.Fm, es el factor de la mezcla total.

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Carta de control de equipos de laboratorioLos gráficos de control son una herramienta estadística la cual se utiliza para asegurar que el equipo de laboratorio opere adecuadamente, y de resultados preciso y exactos, como también asegurar que el Analista de laboratorio realice el procedimiento del ensayo adecuadamente. Los gráficos de control verifican la consistencia en el funcionamiento del equipo a través de resultados aceptables. Esto asegura confiabilidad en los resultados que se obtenga en la muestras.

Lista de ensayos que requieren gráficos de control:

Contenido de azufre ASTM D-4294 SemanalKarl Fischer ASTM D-4377 DiarioBalanza

53

Registro de una carta de controlRegistro de una carta de control

CARTA DE CONTROL DE LA BALANZA XXXX

-3

-2

-1

0

1

2

3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

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