sección a3 actividad del agua y propiedades coligativas

M ANUAL
TÉC N I C O
D E L
FOR M I ATO
C A B O T
PROPIEDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS
SECCIÓN A3
ACTIVIDAD DEL AGUA Y
PROPIEDADES COLIGATIVAS
A3.1 Introducción ...................................................................................................................................2
A3.2 Actividad del agua .......................................................................................................................2
A3.2.1 Determinación de la actividad del agua ..................................................................2
A3.2.2 Actividad del agua en salmueras de formiato de sal única ..............................2
A3.2.3 Actividad del agua en mezclas de salmueras de formiatos
de cesio y de potasio .....................................................................................................3
A3.2.4 Actividad del agua en mezclas de salmueras de formiatos
de sodio y de potasio .....................................................................................................3
A3.2.5 Actividad del agua: dependencia de la temperatura y de la presión ............3
A3.3 Propiedades coligativas ............................................................................................................7
A3.3.1 Punto de ebullición .........................................................................................................7
A3.3.2 Presión de vapor ..............................................................................................................7
Referencias ...................................................................................................................................................7
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VERSION 6 – 09/13
V ERSIÓN
6
–
0 9/ 13
SECCIÓN A3
PÁGINA 1
λw
λw
C AB O T
Xw
Xw
MANUAL TÉCNICO DEL FORMIATO
aw = λwXw = p/p0
aw = λwXw = p/p0
a w = λ wX w
a w = λ wX w
donde p es la presión
Las propiedades físicas de una disolución son diferentes de
p0 parcial del agua por encima del fluido y
las que tiene el disolvente puro. Las salmueras de formiatos p
p0 es la presión parcial del agua pura a la misma temperatura.
de sodio, de potasio y de cesio son disoluciones acuosas que
λ
Xw
w
λwla actividadXwdel agua
A3.2.1
de
aDeterminación
w = p/p0
contienen grandes cantidades de la sal disuelta. Aunque estas
salmueras se basan en agua, poseen propiedades que puedenaw = p/pLa
0 actividad del agua se puede determinar experimentalmente
diferir considerablemente de las que tiene el agua pura. El grado
al mediralaiwhumedad relativa del aire por encima del fluido
en el que las propiedades de una disolución se desvían de las aiw
cuando
el aire y el fluido están en equilibrio (ecuación 2).
a
w = λ wX w = p/p0
aw = λwXw = p/p
que tiene el agua pura se denomina ‘actividad del agua’ de la
En equilibrio, la actividad del agua del fluido y0 la humedad
disolución. Las propiedades coligativas de un fluido, como el
relativa del aire son iguales. Esta medición se llama humedad
prelativa de
p0equilibrio (EHR, por
p sus siglas
p0 en inglés). La actividad
punto de ebullición, punto de congelación, presión de vapor y
presión osmótica, se relacionan directamente con la actividad
del agua se puede expresar como:
del agua del fluido.
(3)
aw = p/p0
aw = p/p0
A3.1 Introducción
La actividad del agua baja en fluidos de construcción de pozos
generalmente es beneficiosa, dado su impacto en algunas
propiedades coligativas importantes que determinan la utilidad
de los fluidos. Por ejemplo, se piensa que la actividad del agua
baja y presión osmótica alta son beneficiosas para desacelerar
la desestabilización de lutitas en fluidos basados en agua. La
actividad del agua baja es beneficiosa para otras propiedades
del fluido que dependen de las interacciones de hidratación,
como la estabilidad polimérica.
A3.2 Actividad del agua
Una ‘disolución ideal’ se define como una en que el potencial
químico de cada especie se puede expresar por el
comportamiento químico de la especie pura y sus fracciones
molares. Típicamente, sólo se pueden considerar como
ideales las disoluciones muy diluidas. En soluciones más
concentradas, existirán más bien interacciones distintas
(normalmente, más fuertes) de las diferentes especies que
entre especies del mismo tipo. Esto causa una desviación
respecto al comportamiento ideal. En las disoluciones
acuosas de sales de formiatos, esto se explica por el hecho
de que la interacción de las moléculas de agua con los iones
de formiatos hace que no estén disponibles para otras
interacciones de hidratación.
El término ‘actividad del agua’ (aw) se refiere a la cantidad de
agua (equilibrio) disponible para la hidratación de materiales.
Un valor de unidad indica agua pura, mientras que el valor cero
refleja la ausencia total de moléculas de agua. La adición de
solutos siempre
la actividad del agua.
awLa
= actividad
λwXw del
aw = λwreduce
Xw
agua es la fracción molar efectiva del agua, definida como:
aaww == λλwwXXww
(1)
Xw
donde λw es el coeficiente
de actividadλdel
agua y Xw
w
es la fracción molar del agua en la disolución acuosa.
λλww
XXww
La actividad del agua también se puede relacionar con la
aw = λwXw = p/p0
a = λwXw = p/p0
humedadw relativa
del aire que rodea al fluido:
aaww == λλwwXXww == p/p
p/p00 p
p0
pp
PÁGINA 2
pp00
aw = p/p0
aaww == p/p
p/pi00
p
p0
SECCIÓN A3
(2)
Nótese que la actividad del agua de toda disolución acuosa
i
a
enw equilibrio con el hielo ( aiw) equivale a la razón de la
presión de vapor del agua sobre el hielo dividida entre la
presión del agua sobre el agua pura. Por consiguiente, esto
no depende de la naturaleza o concentración del soluto.
Las disoluciones con el mismo punto de fusión del hielo
tienen la misma actividad del agua.
A3.2.2 Actividad del agua en salmueras de formiato
de sal única
Mediante el uso del método ERH descrito arriba, el
Laboratorio de Operaciones y Apoyo Técnico de Cabot,
en Aberdeen, Reino Unido, ha medido la actividad
del agua como una función de la concentración de
salmueras de formiato de sodio, potasio y cesio [1][2].
La actividad del agua medida a 25°C / 77°F se muestra
en la Tabla 1 y es graficada como una función de la
densidad del fluido en la Figura 1. Como se puede ver,
las salmueras de formiato de sodio y de potasio tienen
una actividad del agua muy similar a una densidad dada,
mientras que la actividad del agua del formiato de cesio
es más alta.
En el gráfico también se muestra la actividad del agua
de un par de salmueras de formiato de potasio
comercialmente disponibles. Hay muy poca diferencia
en la actividad del agua entre las diferentes fuentes de
salmuera de formiato de potasio que fueron probadas.
Esto también es válido para un formiato de potasio en
polvo provisto desde China. Es entonces razonable
asumir que la actividad del agua medida para el material
grado analítico es representativa para la mayoría de las
salmueras de formiato de potasio que se usan en los
campos petroleros de hoy.
Para el formiato de cesio, se hicieron mediciones tanto
con material grado analítico como con la salmuera de
formiato de cesio de Cabot producida en la planta
Tanco en Canadá. La actividad del agua más baja del
material de Tanco, puede ser explicada por pequeños
VER S IÓ N
aw = p/p0
i
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–
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SECCIÓN A: PROPIEDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS
niveles de formiato, más ligeros, de litio, sodio y
rubidio presentes en la salmuera. El litio y el sodio no
contribuyen tanto al peso como el cesio y la presencia
de estos componentes en la salmuera significa que se
requiere menos agua para alcanzar la misma densidad
de salmuera, lo que nuevamente contribuye a una
reducción en la actividad del agua.
La tabla 1 muestra las actividades del agua que se
piensa son representativas para las tres salmueras
de formiato usadas comúnmente para perforación y
terminación a 25°C / 77°F.
A3.2.3 Actividad del agua en mezclas de salmueras
de formiatos de cesio y de potasio
El Laboratorio de Operaciones y Apoyo Técnico de Cabot,
en Aberdeen, Reino Unido, también ha medido la actividad
del agua de diversas mezclas de salmueras de formiato
de cesio de 2,2 g/cm3 / 18,3 lb/gal y de formiato de potasio
de 1,57 g/cm3 / 13,1 lb/gal [1]. Se encontró una relación lineal
entre la actividad del agua de la mezcla y la densidad de
la salmuera mezclada, como se muestra en la figura 2.
Puesto que la actividad del agua de estas dos salmueras
concentradas es muy similar (aproximadamente 0,3), toda
mezcla de las dos salmueras también tendrá actividad del
agua cercana a dicho valor. A manera de regla general, se
puede suponer lo siguiente:
C A B O T
A3.2.5 Actividad del agua: dependencia de la
temperatura y de la presión
La actividad del agua generalmente aumenta al
incrementar la presión. Sin embargo, está comprobado
que en disoluciones con contenido muy alto de sales la
actividad del agua disminuye a medida que aumenta la
presión [3]. Por ende, se esperaría que la actividad del
agua de las salmueras de formiatos se reduzca con la
presión creciente. Aunque lo normal es que la actividad
del agua aumente conforme lo hace la temperatura,
también existen excepciones a esta regla.
Cabot no tiene datos medidos de la dependencia que
la actividad del agua tiene respecto a la temperatura y
presión en salmueras de formiatos.
Toda mezcla de una salmuera de formiato de cesio
de 2,3 g/cm3 / 18,3 lb/gal y una de formiato de potasio
en el intervalo de densidad de 1,54 g/cm3 / 12,8 lb/gal
a 1,57 g/cm3 / 13,1 lb/gal tendrá actividad del agua de
aproximadamente 0,3 o levemente menos.
En mezclas especiales, a las que se añada más agua a las
salmueras para disminuir la temperatura de cristalización
verdadera (TCT, por sus siglas en inglés), se puede
esperar que la actividad del agua sea ligeramente mayor.
A3.2.4 Actividad del agua en mezclas de salmueras
de formiatos de sodio y de potasio
Cabot no ha medido la actividad del agua para
salmueras mezcladas de formiato de sodio y de
potasio. Sin embargo, de las mediciones que han sido
completadas en las dos salmueras individuales de sal
única (ver Figura 1 arriba) aparece que no hay diferencia
significativa en la actividad del agua entre las dos
salmueras para cualquier densidad dada. Cualquier
mezcla de estas dos salmueras resultará entonces en
una salmuera que sigue la misma relación actividad del
agua v/s densidad como las dos salmueras individuales
que se muestran en la Figura 1.
V ERSIÓN
6
–
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SECCIÓN A3
PÁGINA 3
MANUAL TÉCNICO DEL FORMIATO
C AB O T
Tabla 1 Actividad del agua en salmueras de formiato de sal única medidas a 25°C / 77°F como función de la densidad
de la salmuera. La actividad del agua ha sido medida en el Laboratorio de Operaciones y Apoyo Técnico de Cabot en
Aberdeen, Reino Unido, usando el método de equilibrio de humedad relativa (ERH, por sus siglas en inglés). Se muestra
la actividad del agua para formiato de sodio grado analítico, formiato de potasio grado analítico, formiato de cesio grado
analítico y formiato de cesio grado típico de campo.
UNIDADES MÉTRICAS
Densidad
[g/cm3]
1,00
1,02
1,04
1,06
1,08
1,10
1,12
1,14
1,16
1,18
1,20
1,22
1,24
1,26
1,28
1,30
1,32
1,34
1,36
1,38
1,40
1,42
1,44
1,46
1,48
1,50
1,52
1,54
1,56
1,58
1,60
1,62
1,64
1,66
1,68
1,70
1,72
1,74
1,76
1,78
1,80
1,82
1,84
1,86
1,88
1,90
1,92
1,94
1,96
1,98
2,00
2,02
2,04
2,06
2,08
2,10
2,12
2,14
2,16
2,18
2,20
2,22
2,24
2,26
2,28
2,30
2,32
PÁGINA
2,34
2,36
2,38
2,40
UNIDADES DE CAMPO
Actividad del agua
NaFo
KFo
1,000
0,981
0,962
0,942
0,921
0,900
0,878
0,855
0,832
0,809
0,784
0,759
0,734
0,707
0,681
0,653
0,625
0,596
0,567
0,537
4
1,000
0,985
0,969
0,951
0,931
0,909
0,887
0,863
0,837
0,811
0,784
0,756
0,727
0,698
0,669
0,639
0,608
0,578
0,548
0,517
0,487
0,458
0,429
0,400
0,372
0,345
0,319
0,294
0,270
0,248
0,227
SECCIÓN A3
CsFo
1,000
0,997
0,994
0,991
0,987
0,983
0,978
0,972
0,967
0,961
0,955
0,948
0,941
0,933
0,926
0,917
0,909
0,900
0,891
0,882
0,873
0,863
0,853
0,842
0,832
0,821
0,810
0,799
0,787
0,775
0,764
0,751
0,739
0,727
0,714
0,701
0,688
0,675
0,661
0,648
0,634
0,620
0,606
0,592
0,578
0,563
0,549
0,534
0,519
0,505
0,490
0,474
0,459
0,444
0,428
0,413
0,397
0,381
0,366
0,350
0,334
0,317
0,301
0,285
0,269
0,252
0,236
0,219
0,203
0,186
0,169
CsFo grado
de campo
1,00
0,99
0,99
0,98
0,98
0,97
0,96
0,95
0,95
0,94
0,93
0,92
0,91
0,90
0,89
0,88
0,88
0,87
0,86
0,85
0,83
0,82
0,81
0,80
0,79
0,78
0,77
0,76
0,74
0,73
0,72
0,71
0,70
0,68
0,67
0,66
0,65
0,63
0,62
0,61
0,59
0,58
0,56
0,55
0,54
0,52
0,51
0,49
0,48
0,47
0,45
0,44
0,42
0,41
0,39
0,38
0,36
0,35
0,33
0,32
0,30
0,29
0,27
0,26
0,24
0,23
0,21
0,19
0,18
0,16
0,15
Densidad
[lb/gal]
8,34
8,40
8,60
8,80
9,00
9,20
9,40
9,60
9,80
10,00
10,20
10,40
10,60
10,80
11,00
11,20
11,40
11,60
11,80
12,00
12,20
12,40
12,60
12,80
13,00
13,20
13,40
13,60
13,80
14,00
14,20
14,40
14,60
14,80
14,90
15,00
15,20
15,40
15,60
15,80
16,00
16,20
16,40
16,60
16,80
17,00
17,20
17,40
17,60
17,80
18,00
18,20
18,40
18,60
18,80
19,00
19,20
19,40
19,60
19,80
Actividad del agua
NaFo
1,000
0,994
0,971
0,947
0,923
0,897
0,871
0,844
0,815
0,786
0,756
0,726
0,694
0,661
0,628
0,593
0,558
0,522
KFo
CsFo
1,000
0,995
0,977
0,956
0,932
0,907
0,879
0,850
0,819
0,786
0,753
0,719
0,683
0,647
0,611
0,575
0,539
0,502
0,467
0,432
0,398
0,364
0,332
0,302
0,273
0,246
0,221
1,000
0,999
0,996
0,992
0,987
0,982
0,976
0,970
0,963
0,955
0,947
0,938
0,929
0,920
0,910
0,899
0,889
0,877
0,866
0,854
0,841
0,829
0,816
0,802
0,788
0,774
0,760
0,746
0,731
0,715
0,700
0,684
0,668
0,652
0,636
0,619
0,603
0,586
0,568
0,551
0,533
0,516
0,498
0,480
0,461
0,443
0,424
0,406
0,387
0,368
0,349
0,330
0,310
0,291
0,271
0,252
0,232
0,206
0,187
0,168
VER S IÓ N
6
CsFo grado
de campo
1,00
1,00
0,99
0,98
0,98
0,97
0,96
0,95
0,94
0,93
0,92
0,91
0,90
0,89
0,88
0,86
0,85
0,84
0,83
0,81
0,80
0,79
0,77
0,76
0,75
0,73
0,72
0,70
0,69
0,67
0,66
0,64
0,63
0,61
0,59
0,58
0,56
0,54
0,53
0,51
0,49
0,48
0,46
0,44
0,42
0,41
0,39
0,37
0,35
0,34
0,32
0,30
0,28
0,26
0,24
0,22
0,21
0,19
0,17
–
09 / 13
SECCIÓN A: PROPIEDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS
C A B O T
UNIDADES MÉTRICAS
Actividad del agua en salmueras de sal única de formiatos a 25°C
1,0
NaFo – grado analítico
KFo – grado analítico
KFo – de Oxea
KFo – de Esterchem
CsFo – grado Analítico
CsFo – grado de campo de Tanco
0,9
Actividad del agua
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
Densidad [g/cm3]
UNIDADES DE CAMPO
Actividad del agua en salmueras de sal única de formiatos a 77°F
1,000
NaFo – grado analítico
KFo – grado analítico
KFo – de Oxea
KFo – de Esterchem
CsFo – grado Analítico
CsFo – grado de campo de Tanco
0,900
Actividad del agua
0,800
0,700
0,600
0,500
0,400
0,300
0,200
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Densidad [lb/gal]
Figura 1 Actividad del agua en salmueras de sal única medida a 25°C / 77°F en función de la densidad de la salmuera. La
actividad del agua ha sido medida en el Laboratorio de Operaciones y Apoyo Técnico de Cabot en Aberdeen, Reino Unido,
usando el método de equilibrio de humedad relativa (ERH, por sus siglas en inglés).
V ERSIÓN
6
–
0 9/ 13
SECCIÓN A3
PÁGINA 5
MANUAL TÉCNICO DEL FORMIATO
C AB O T
UNIDADES MÉTRICAS
Actividad del agua en mezclas de formiatos de potasio / cesio a 25°C
0,400
0,380
Actividad del agua
0,360
KFo – grado analítico
CsFo – grado de campo de Tanco
CsKFo – mezcla diluida
CsKFo – mezcla estándar
0,340
0,320
1,54 g/cm3 KFo
2,20 g/cm3 CsFo
0,300
0,280
1,57 g/cm3 KFo
0,260
0,240
0,220
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
Densidad [g/cm3]
UNIDADES DE CAMPO
Actividad del agua en mezclas de formiatos de potasio / cesio a 77°F
0,400
0,380
KFo – grado analítico
CsFo – grado de campo de Tanco
CsKFo – mezcla diluida
CsKFo – mezcla estándar
Actividad del agua
0,360
0,340
0,320
12,8 lb/gal KFo
18,3 lb/gal CsFo
0,300
0,280
13,1 lb/gal KFo
0,260
0,240
0,220
0,200
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
15,0
15,5
16,0
16,5
17,0
17,5
18,0
18,5
19,0
Densidad [lb/gal]
Figura 2 Actividad del agua en función de la densidad de dos mezclas diferentes de formiato de potasio y de cesio
a 25°C / 77°F. Una es una mezcla estándar basada en salmuera de formiato de potasio de 1,57 g/cm3 / 13,1 lb/gal y de
salmuera de formiato de cesio de 2,20 g/cm3 / 18,3 lb/gal. La otra es una mezcla diluida (formiato de potasio de 1,54 g/cm3 /
12,8 lb/gal y formiato de cesio de 2,20 g/cm3 / 18,3 lb/gal) usada comúnmente en el invierno.
PÁGINA 6
SECCIÓN A3
VER S IÓ N
6
–
09 / 13
SECCIÓN A: PROPIEDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS
A3.3 Propiedades coligativas
Las propiedades coligativas son las que, en disoluciones
ideales, dependen solamente de la cantidad de partículas
del soluto en la disolución (su concentración), con
independencia de la naturaleza del soluto. Estas propiedades
son las siguientes:
1. Descenso del punto de congelación
2. Elevación del punto de ebullición
3. Reducción de la presión de vapor
4. Presión osmótica
En disoluciones no ideales, estas propiedades están
relacionadas con la actividad del agua del fluido en vez de
la concentración.
Como se analiza arriba, las sales de formiatos son
muy hidrosolubles y forman disoluciones acuosas con
muy baja actividad del agua. Así pues, las propiedades
coligativas son muy significativas en salmueras de
formiatos concentradas y originan toda una gama de
propiedades importantes del fluido, las cuales resultan
muy beneficiosas para muchos aspectos de los fluidos
de construcción de pozos. Las más importantes son el
descenso del punto de congelación (TCT, inhibición de
hidratos) y la presión osmótica (estabilidad del sondeo por
reflujo osmótico), temas que se analizan en otras partes de
este manual.
También existen aplicaciones industriales de las salmueras
de formiatos, en las que se explotan estas propiedades con
buenos resultados. Son ejemplos la deshumidificación del
gas natural y la descongelación de las pistas aeroportuarias.
A3.3.1 Punto de ebullición
El Laboratorio de Operaciones y Apoyo Técnico de Cabot,
en Aberdeen, Reino Unido, ha medido el punto de ebullición
de las salmueras de sal única de formiatos de sodio, de
potasio y de cesio como función de la densidad de la
salmuera [4]. Los puntos de ebullición se presentan en la
tabla 3 y se muestran gráficamente en la figura 3.
Asimismo, se han medido los puntos de ebullición de
diversas mezclas de formiatos de potasio y de cesio, y se
ha demostrado que varían linealmente con la proporción
del formiato de cesio sobre el de potasio. En la figura 3,
se muestran los puntos de ebullición para una mezcla
estándar (1,57 g/cm3 / 13,1 lb/gal del KFo y 2,2 g/cm3 /
18,3 lb/gal del CsFo) y una mezcla más diluida (1,54 g/cm3 /
12,8 lb/gal del KFo y 2,2 g/cm3 / 18,3 lb/gal del CsFo).
A3.3.2 Presión de vapor
Las salmueras concentradas de formiatos, en particular
los formiatos de potasio y de cesio concentrados y
V ERSIÓN
6
–
0 9/ 13
C A B O T
sus mezclas, ejercen muy poca presión de vapor a
concentraciones altas.
La presión de vapor de tres salmueras de formiato de
cesio fueron medidas en el intervalo de temperatura de
-15°C / 60°F a 50°C / 122°F [5][6]. Las presiones de vapor
de estas salmueras están listadas en la tabla 3 y están
graficadas en la figura 4, junto con algunos datos de
referencia del agua [7] y el formiato de potasio a diversas
concentraciones [8]. En la figura 5, se muestra la misma
gráfica con una escala de temperaturas distinta.
No hay datos disponibles de la presión de vapor para
el formiato de cesio por arriba de 50°C / 122°F. Dada
la similitud de la actividad del agua de las salmueras
concentradas de formiatos de potasio y de cesio, se
puede suponer que las presiones de vapor de estas
dos salmueras también serán muy similares. Además,
se puede esperar que la presión de vapor de cualquier
mezcla de salmueras concentradas de formiatos de
potasio y de cesio también caiga en el mismo intervalo.
Referencias
[1] “Water Activity in Formate Brines”, Report # LR-538,
Laboratorio de Operaciones y Apoyo Técnico de Cabot
en Aberdeen, Reino Unido, Junio 2011.
[2] “Measurement of Water Activity in Formate
Brines”, Report # LR-594, Laboratorio de Operaciones
y Apoyo Técnico de Cabot en Aberdeen, Reino Unido,
Noviembre 2011.
[3] Sitio web de London South Bank University
(www.lsbu.ac.uk).
[4] “Boiling points of formate fluids”, informe de
laboratorio N° LR-211, Laboratorio de Operaciones y
Apoyo Técnico de Cabot en Aberdeen, Reino Unido,
marzo de 2007.
[5] “Vapour Pressure Measurements in 2.00 and 2.20 g/cm3
cesium formate brines,” Informe # LR-686 Versión 2,
Laboratorio de Operaciones y Apoyo Técnico de Cabot
en Aberdeen, Reino Unido , Enero 2013.
[6] Pelletier, M.T.: “Vapor Pressure of Cesium Formate
Solution, Lot 30”, informe Nº PF 98-072, Westport
Technology Center International, octubre de 1998.
[7] Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press,
60ª edición, 1979–1980.
[8] Hoja informativa de EcoForm.
SECCIÓN A3
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MANUAL TÉCNICO DEL FORMIATO
C AB O T
Tabla 2 Punto de ebullición de salmueras de sal única de formiatos de sodio, de potasio y de cesio en función de la
densidad de la salmuera.
UNIDADES MÉTRICAS
Densidad
[g/cm3]
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
1,75
1,80
1,85
1,90
1,95
2,00
2,05
2,10
2,15
2,20
2,25
2,30
PÁGINA 8
UNIDADES DE CAMPO
Punto de ebullición [°C]
NaFo
KFo
100
102
104
106
108
110
113
116
SECCIÓN A3
Densidad
[lb/gal ]
CsFo
100
101
103
105
107
110
113
116
120
125
130
136
142
100
101
101
102
103
103
104
105
106
106
107
108
109
111
112
113
115
116
118
120
122
124
126
129
131
134
137
8,34
8,50
9,00
9,50
10,00
10,50
11,00
11,50
12,00
12,50
13,00
13,50
14,00
14,50
15,00
15,50
16,00
16,50
17,00
17,50
18,00
18,50
19,00
Punto de ebullición [°F]
NaFo
212
213
217
221
226
232
238
KFo
CsFo
212
212
216
220
224
230
237
245
254
266
278
293
VER S IÓ N
212
212
214
215
217
218
220
221
223
225
227
230
232
235
238
242
245
249
254
259
264
270
276
6
–
09 / 13
SECCIÓN A: PROPIEDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS
C A B O T
UNIDADES MÉTRICAS
Punto de ebullición
145
140
Punto de ebullición [°C]
135
130
125
120
115
Formiato de sodio
Formiato de potasio
Formiato de cesio
Mezcla estándar
Mezcla diluida
110
105
100
0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
Densidad [g/cm3]
UNIDADES DE CAMPO
FELD
Punto de ebullición
300
290
Punto de ebullición [°F]
280
270
260
250
240
Formiato de sodio
Formiato de potasio
Formiato de cesio
Mezcla estándar
Mezcla diluida
230
220
210
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
17,00
18,00
19,00
20,00
Densidad [lb/gal]
Figura 3 Punto de ebullición en función de la densidad del formiato de sodio, formiato de potasio, formiato de cesio, una
mezcla estándar típica de formiatos de cesio y de potasio (1,57 g/cm3 / 13,1 lb/gal del KFo = 2,20 g/cm3 / 18,3 lb/gal del CsFo),
y una mezcla diluida (1,54 g/cm3 / 12,8 lb/gal + KFo + 2,20 g/cm3).
V ERSIÓN
6
–
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SECCIÓN A3
PÁGINA 9
MANUAL TÉCNICO DEL FORMIATO
C AB O T
UNIDADES MÉTRICAS
Presión de vapor en función de la temperatura
160.000
Agua
KFo 20% 1,12 g/cm3
KFo 40% 1,26 g/cm3
KFo 60% 1,43 g/cm3
KFo 75% 1,57 g/cm3
CsFo 2,00 g/cm3
CsFo 2,20 g/cm3
CsFo 2,28 g/cm3
140.000
Presión de vapor [Pa]
120.000
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Temperatura [°C]
UNIDADES DE CAMPO
Presión de vapor en función de la temperatura
24
22
Agua
KFo 20% 9,4 lb/gal
KFo 40% 10,5 lb/gal
KFo 60% 11,9 lb/gal
KFo 75% 13,1 lb/gal
CsFo 16,7 lb/gal
CsFo 18,4 lb/gal
CsFo 19,0 lb/gal
20
Presión de vapor [psi]
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
Temperatura [°F]
Figura 4 Presión de vapor de tres muestras de formiato de cesio con diferentes concentraciones trazada junto con la
presión de vapor para el agua y la salmuera de formiato de potasio a diversas concentraciones tomada de la literatura
[7] [8]. Dada la actividad del agua muy similar de las salmueras concentradas de formiatos de cesio y de potasio, cabe
esperar que la presión de vapor del formiato de cesio y de cualquier mezcla de las dos salmueras sea muy similar a la
presión de vapor de agua del formiato de potasio al 75% (1,57 g/cm3 / 13,1 lb/gal) (línea azul).
PÁGINA 10
SECCIÓN A3
VER S IÓ N
6
–
09 / 13
SECCIÓN A: PROPIEDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS
C A B O T
UNIDADES MÉTRICAS
METRIC
Presión de vapor en función de la temperatura
6.000
Agua
KFo 20% 1,12 g/cm3
KFo 40% 1,26 g/cm3
KFo 60% 1,43 g/cm3
KFo 75% 1,57 g/cm3
CsFo 2,00 g/cm3
CsFo 2,20 g/cm3
CsFo 2,28 g/cm3
Presión de vapor [Pa]
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Temperatura [°C]
UNIDADES DE CAMPO
Presión de vapor en función de la temperatura
0,90
Agua
KFo 20% 9,4 lb/gal
KFo 40% 10,5 lb/gal
KFo 60% 11,9 lb/gal
KFo 75% 13,1 lb/gal
CsFo 16,7 lb/gal
CsFo 18,4 lb/gal
CsFo 19,0 lb/gal
0,80
Presión de vapor [psi]
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
Temperatura [°F]
Figura 5 Presión de vapor de tres muestras de formiato de cesio con diferentes concentraciones trazada junto con la
presión de vapor para el agua y una salmuera de formiato de potasio, tomada de la literatura [7] [8].
V ERSIÓN
6
–
0 9/ 13
SECCIÓN A3
PÁGINA 11
MANUAL TÉCNICO DEL FORMIATO
C AB O T
Tabla 3 Presión de vapor para tres concentraciones diferentes de salmueras de formiato de cesio en función de la temperatura.
UNIDADES MÉTRICAS
T [°C]
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
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
UNIDADES DE CAMPO
Presión de vapor [Pa]
2,00 g/cm
671
737
802
867
931
996
1.061
1.128
1.196
1.267
1.340
1.416
1.496
1.580
1.669
1.762
1.861
1.965
2.077
2.194
2.320
2.453
2.594
2.744
2.903
3.071
3.250
3.439
3.639
3.851
4.075
4.311
4.560
4.822
5.099
5.389
PÁGINA 12
3
2,20 g/cm
443
486
528
570
612
654
697
741
786
833
881
932
984
1.040
1.098
1.160
1.225
1.294
1.367
1.444
1.527
1.614
1.706
1.804
1.908
2.018
2.134
2.257
2.387
2.525
2.670
2.823
2.984
3.153
3.332
3.519
SECCIÓN A3
3
2,28 g/cm
3
376
409
444
483
525
570
618
669
723
781
841
905
972
1.042
1.115
1.191
1.270
1.352
1.438
1.526
1.618
1.712
1.810
1.911
T [°F]
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
Presión de vapor [psi]
16,7 lb/gal
0,10
0,11
0,11
0,12
0,12
0,13
0,13
0,14
0,14
0,15
0,15
0,16
0,17
0,17
0,18
0,18
0,19
0,19
0,20
0,21
0,21
0,22
0,23
0,23
0,24
0,25
0,26
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
0,36
0,37
0,38
0,39
0,41
0,42
0,43
0,45
0,46
0,47
0,49
0,51
0,52
0,54
0,56
0,57
0,59
0,61
0,63
0,65
0,67
0,69
0,71
0,73
0,76
0,78
18,20 lb/gal
0,07
0,07
0,07
0,08
0,08
0,08
0,09
0,09
0,09
0,10
0,10
0,11
0,11
0,11
0,12
0,12
0,12
0,13
0,13
0,14
0,14
0,14
0,15
0,15
0,16
0,16
0,17
0,17
0,18
0,18
0,19
0,20
0,20
0,21
0,21
0,22
0,23
0,24
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,28
0,29
0,30
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
0,36
0,38
0,39
0,40
0,41
0,42
0,44
0,45
0,47
0,48
0,50
VER S IÓ
0,51
19,0 lb/gal
0,07
0,07
0,07
0,08
0,08
0,08
0,09
0,09
0,09
0,10
0,10
0,11
0,11
0,11
0,12
0,12
0,12
0,13
0,13
0,14
0,14
0,14
0,15
0,15
0,16
0,16
0,17
0,17
0,18
0,18
0,19
0,20
0,20
0,21
0,21
0,22
0,23
0,24
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,28
0,29
N
6
–
09 / 13