lOMoARcPSD|13639803 Punto de inflamación Tecnología De Materiales (Universidad Técnica Particular de Loja) StuDocu no está patrocinado ni avalado por ningún colegio o universidad. Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 INFORME DE LABORATORIO GP 2.1 ENSAYO DE PUNTO DE INFLAMACIÓN Y COMBUSTIÓN Descripción breve AASHTO T 48-04 ASTM D 92 Katherine Ortega Rosales [email protected] Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 TEMA ENSAYO DE PUNTO DE INFLAMACIÓN Y COMBUSTIÓN INTRODUCCIÓN Este método, describe el procedimiento para determinar el punto de inflamación y combustión de productos de petróleo mediante la copa abierta de Cleveland Basado en la norma AASHTO T 48-04 ASTM D 92 OBJETIVO El objetivo es determinar el punto de ignición mínimo del asfalto, el cual representa la temperatura critica, arriba de la misma deberá tomase precauciones, para eliminar los peligros de incendio durante el calentamiento y manipulación de la misma. FUNDAMENTO TEORICO Cuando se calienta un asfalto, libera vapores que son combustibles. El punto de inflamación, es la temperatura a la cual puede ser calentado con seguridad un asfalto, sin que se produzca la inflamación instantánea de los vapores liberados, en presencia de una llama libre. Esta temperatura, sin embargo, está bastante por debajo, en general, de la que el material entra en combustión permanente. Se la denomina punto de combustión (fire point), y es muy raro que se use en especificaciones para asfalto. EQUIPO Aparato de copa abierta Cleveland (de operación manual) – Este aparato consta de la copa de ensayo, placa de calentamiento, aplicador de la llama, calentador y soportes. En las Figuras 1, 2 y 3, se ilustran el aparato ensamblado, la placa de calentamiento y la copa, respectivamente. Figura 1. Aparato Cleveland de copa abierta Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 Aparato de copa abierta Cleveland (de operación automática) – Este aparato es un instrumento de punto de ignición automático que se puede usar para el desarrollo del ensayo, según lo indicado en la Sección 7 de la presente norma de procedimiento. Este aparato puede ser usado en el ensayo de copa abierta de Cleveland de acuerdo a las dimensiones y especificaciones establecidas en la Sección 3. Estos equipos presentan ciertas ventajas en comparación con los equipos manuales, ya que ahorran tiempo de ejecución del ensayo, permiten el empleo de muestras más pequeñas entre otras ventajas que justifican su uso. Si se utilizan estos equipos el usuario debe asegurar que se cumplan todas las instrucciones del fabricante, en cuanto a la calibración, ajuste y operación de los mismos. En casos de disputa, el punto de ignición determinado manualmente se considera como el de referencia. Placa de calentamiento – Se compondrá de dos platinas, una metálica, de bronce, hierro dulce o de acero, y la otra de asbesto duro. La platina metálica deberá tener un orificio en el centro y un área de depresión plana alrededor del orificio, a manera de escalón, en la cual se soporta la copa. La platina de asbesto también tendrá un orificio en el centro, pero de diámetro mayor, de tal forma que al colocarla sobre la platina metálica, no cubra el escalón de ésta. En la Figura 2 se muestran las dimensiones esenciales de la placa de calentamiento; sin embargo, puede ser cuadrada en lugar de redonda, y puede tener extensiones adecuadas para montar el dispositivo aplicador de la llama de ensayo y el soporte del termómetro. Como se menciona en la Sección siguiente, se puede montar una pequeña esfera metálica sobre la placa, de tal manera que sobresalga ligeramente por encima de la platina de asbesto. Aplicador de la llama de ensayo – Deberá ser de cualquier diseño adecuado, pero la boquilla deberá ser de 1.6 ± 0.05 mm (1/16") de diámetro en el extremo y el orificio deberá tener un diámetro aproximado de 0.8 ± 0.05 mm (1/32"). Deberá estar montado de tal forma que permita la repetición automática del barrido de la llama de ensayo sobre la muestra, el cual se puede hacer girando el orificio de la boquilla en un arco de circunferencia con un radio no menor de 150 mm (6"). El centro del orificio se moverá siempre en un plano horizontal que esté a no más de 2.5 mm (0.10") por encima de la copa. Es conveniente que se monte una pequeña Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 esfera patrón que tenga un diámetro de 3.8 a 5.4 mm (0.15 a 0.21") en una posición tal que la llama pueda compararse con ésta. Calentador – Puede ser sustituido por cualquier fuente conveniente, el uso de un quemador de gas o una lámpara de alcohol están permitidos, pero bajo ninguna circunstancia debe usarse una llama, para productos altamente combustibles. Es preferible que el calentador sea controlado por un transformador de voltaje variable; la fuente de calor será colocada en el centro bajo la abertura de la placa caliente evitando sobrecalentamientos locales. El calentador de llama se debe proteger de las corrientes excesivas de aire o de radiaciones a través de cualquier protector adecuado, por encima del nivel superficial más alto de la placa de calentamiento. Protector – Se recomienda utilizar un protector (caja protectora) con base cuadrada de 460 mm (18") de lado por 610 mm (24") de altura y que tenga un frente abierto. Termómetro – Un termómetro que tenga un rango de temperatura de -6° a +400° C (20° a 760° F) de acuerdo con las especificaciones de la ASTM E-1, que correspondan a la referencia 11C, 28C o 11F o con las del IP para 28° C y 28° F. Se pueden emplear medidores eléctricos de temperatura tales como termocuplas o termómetros de resistencia. Mordaza de nivel de llenado – Es un dispositivo que ayuda a proporcionar un ajuste de la muestra en el nivel marcado en la copa, puede ser fabricado con un metal apropiado de sección más pequeña, pero preferiblemente con dos niveles de ajuste de la muestra en el nivel de la copa de 9 a 10 mm (0.35 a 0.39”) debajo del borde superior de la copa, un orificio de 0.8 mm (0.031”) de diámetro, el cual es ubicado a no más de 2.5 mm (0.10”) por encima del borde inferior de la mordaza, que a la vez puede ser usado para chequear la correcta posición en el orificio del aplicador de la flama con respecto al borde de la copa (ver Figura 4). Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 MUESTRA DE ENSAYO La obtención de la muestra se realiza de acuerdo con las instrucciones dadas en las normas ASTM: D 140 (muestreo de materiales bituminosos), D 4057 (muestreo manual de petróleo y productos de petróleo), D4177 (muestreo automático de petróleo y productos de petróleo industriales) o E 300 (muestreo de químicos) PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO Llene la copa con la muestra de ensayo hasta la marca de llenado, y colóquela en el centro del calentador Encender la llama y ajustela a un diámetro de 3.2 mm a 4.8 mm (1/8 in a 3/16 in). Aplique calor inicialmente en una proporción tal que la temperatura se incremente de 14 ºC a 17 ºC (25ºF a 30 ºF) por minuto. Cuando la temperatura de la muestra sea aproximadamente de 56 ºC (100ºF) por debajo del punto de manera que la proporción de aumento de temperatura, los últimos 28 ºC (50ºF) antes del punto de inflamación, sea de 5ºC a 6ºC (9ºF a 11ºF) por minuto Empiece a aplicar la llama de ensayo cuando la temperatura de la muestra este aproximadamente 28 ºC por debajo del punto de inflamación y después por cada aumento de 2 ºC (5ºF) Pase la llama de ensayo por el centro de la copa, en ángulos rectos con el diámetro que pasa a través del termómetro, con un movimiento suave y continuo. Registre como punto de inflamación, la lectura de temperatura, al instante en que la llama de ensayo cause una llamarada en el interior de la copa Cuando el punto de inflamación es detectado en la primera aplicación de la llama de prueba, la prueba deberá ser descartada y proceder a iniciar una nueva prueba.} Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 Para determinar el punto de combustión, continúe calentando la muestra luego de registrado el punto de inflamación de tal manera que la temperatura de la muestra se incremente en proporciones de 5 a 6 ºC (9 a 11 ºF) por minuto. Continúe la aplicación de la llama de ensayo a intervalos de 2 ºC (5 ºF) hasta que la muestra de ensayo se encienda y permanezca quemándose mínimo 5 s. Registre la temperatura de la muestra de ensayo cuando la llama de ensayo, que causó la ignición del espécimen fue aplicada Para determinar el punto de combustión, continúe calentando la muestra luego de registrado el punto de inflamación de tal manera que la temperatura de la muestra se incremente en proporciones de 5 a 6 ºC (9 a 11 ºF) por minuto. Continúe la aplicación de la llama de ensayo a intervalos de 2 ºC (5 ºF) hasta que la muestra de ensayo se encienda y permanezca quemándose mínimo 5 s. Registre la temperatura de la muestra de ensayo cuando la llama de ensayo, que causó la ignición del espécimen fue aplicada. Cuando los aparatos se enfríen a menos de 60º C (140ºF) quite la copa de los aparatos y límpielos como indica el fabricante. CALCULOS Punto de inflamación y combustión Norma AASHTO T 48-04 - ASTM D 92 Tipo de asfalto ensayado Registro Punto de inflamación (°C) Punto de combustión (°C) AC -20 271 327 Si la presión barométrica real ambiente en el momento del ensayo difiere de 760 mm de mercurio (101.3 kPa), se debe hacer la corrección del punto de ignición y de llama de la siguiente forma: Corrección del punto de ignición = C + 0.25 x (101.3 – K) Corrección del punto de ignición = F + 0.06 x (760 – P) Corrección del punto de ignición = C + 0.033 x (760 – P) Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 Donde: C = punto de ignición observado en °C, F = punto de ignición observado en °F`, P = presión barométrica ambiente en mm de mercurio, y K = presión barométrica en KPa. CONCLUSIONES El punto de combustión se registró a 271°C. El punto de inflamación se registró a 327°C. RECOMENDACIONES El ensayo se debe hacer en una habitación o compartimiento oscuro de manera de apreciar mejor los puntos de inflamación y combustión. Evitar corrientes de aire y movimientos bruscos que perturben los vapores que se desprenden. Es importante mantener la velocidad de calefacción indicada. Asegurarse de que queda eliminado completamente el disolvente empleado para la limpieza del, vaso siendo el mejor procedimiento calentarlo. BIBLIOGRAFIA ASTM D 92- 02b AASTHO T48-04 Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 ANEXOS DEL ENSAYO Imagen 1 Imagen 3 Imagen 5 Imagen 2 Imagen 4 Imagen 6 Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected]) lOMoARcPSD|13639803 Imagen 7 Imagen 8 Descargado por Brayan Tunqui Fernandez ([email protected])