Corrosión al cobre, azufre libre y corrosivo en los derivados del petróleo

1. Título de la práctica:

Corrosión al cobre, azufre libre y corrosivo en los derivados del petróleo

Norma aplicada:

• Método ASTM D 130
• Método INEN 927

1. Fecha de la realización:

03/06/2019

1. Objetivo de la práctica

Reconocer la presencia de azufre y otros compuestos corrosivos de azufre en la gasolina de aviación, gasolinas de automotores, kerosene, diésel, aceite combustibles, aceites lubricantes, solventes.

1. Marco  Teórico

Corrosividad en los derivados del petróleo

La industria de los hidrocarburos no ha sido ajena a las dificultades que representa enfrentarse a la corrosión; pero, con un buen proceso de planeación, diseño y ejecución es posible minimizar su aparición, impacto y consecuencias. La problemática de la corrosión en los tanques para almacenamiento de hidrocarburos se presenta como un asunto de especial atención, no solo por las repercusiones, en cuanto a la calidad, que se derivan de no almacenar este producto en las condiciones ideales, sino también por los costos que implica para las empresas dedicadas a este campo. (Guzman, 2012)

El petróleo crudo contiene compuestos de azufre, la mayoría de los cuales se eliminan durante el refinado. Sin embargo, de los compuestos de azufre que quedan en el derivado de petróleo, algunos pueden tener una acción corrosiva sobre diversos metales, y esta corrosividad no tiene necesariamente una relación directa con el contenido total de azufre. El efecto puede variar según los tipos de sustancias químicas de los compuestos de azufre presentes. La prueba de corrosión de la tira de cobre está diseñada para evaluar el grado relativo de corrosividad de un producto derivado del petróleo. (ASTM INTERNACIONAL, 2018)

   Este método de prueba abarca la determinación de la corrosividad sobre el cobre de la gasolina de aviación, del combustible para turbinas de aviación, de la gasolina automotriz, de los solventes de limpieza (Stoddard), del keroseno, del combustible diésel, del fueóleo destilado, del aceite lubricante y de la gasolina natural u otros hidrocarburos que tienen una presión de vapor no superior a 124 kPa (18 psi) a 37,8 °C. (Algunos productos, especialmente la gasolina natural, pueden tener una presión de vapor mucho mayor que la que sería normalmente característica en gasolinas de aviación o automotrices, por esta razón, se debe extremar precauciones para asegurar que el recipiente a presión utilizado en este método de prueba y que contiene gasolina natural u otros productos de alta presión de vapor no se sumerja en el baño de 100 °C (212 °F). Las muestras con presiones de vapor superiores a 124 kPa (18 psi) pueden desarrollar a 100 °C presiones suficientes para romper el recipiente a presión. Para cualquier muestra que tenga una presión de vapor superior a 124 kPa (18 psi), se puede usar el método de prueba D1838). (ASTM INTERNACIONAL, 2018)

Prueba de corrosividad

La prueba la corrosividad se da en gasolina súper al cobre por inmersión de una prueba de pulido la tira en la muestra en el interior de un cilindro de ensayo a temperatura elevada, después de tres horas la tira de prueba se retira y se compara con la tira de cobre ASTM con las Normas de corrosión. (Petroleum Total Equipment, 2018)

• Cilindros de prueba de corrosión

Los cilindros de prueba de corrosión de acero inoxidable cilindro con 1/4 válvulas de aguja " para purgar y admitir muestras de hidrocarburo. Tubo de inmersión con gancho suspende cobre tira en la muestra. Tapa moleteada, roscado con junta tórica mano aprieta una junta sello positivo. Resiste la presión hidrostática de ensayo de 1000 psig (6895kPa). (Petroleum Total Equipment, 2018)

• Baño para prueba de Corrosión  

El instrumento está diseñado y fabricado según el estándar nacional de la República Popular China GB/T 5096 métodos de prueba para la detección de corrosión de cobre de productos petrolíferos por la prueba de deslustramiento de tiras de cobre y estándar ASTM D130 método de prueba para detectar la corrosión del cobre de los productos del petróleo mediante la prueba de deslustre de la tira de cobre. Es adecuado para determinar la corrosividad al cobre de la gasolina de aviación, los carburantes de turbina de aviación, la gasolina automotriz, los carburantes de tractor, el disolvente de lavado, el queroseno destilado y otros productos de petróleo; el instrumento tiene funciones de control de temperatura, sincronización automática y alarma. (Petroleum Total Equipment, 2018)

[pic 3]

Figura 1. Equipo y Materiales para la práctica

Fuente: (Petroleum Total Equipment, 2018)

• Método: ASTM D130

La prueba de corrosión con la lámina de cobre está diseñada para determinar el grado relativo de corrosividad de un producto petrolífero por los compuestos activos de azufre. La prueba de corrosión al cobre es un método de análisis muy utilizado en lubricantes de cajas de engranajes, turbinas y sistemas hidráulicos. Este método detecta los efectos corrosivos de un lubricante en aleaciones de cobre, pero no es efectivo en componentes y partes de hierro o aleaciones ferrosas. (TriboLogik, 2013)

El método de análisis de corrosión al cobre por ASTM D130 es relativamente simple. Se sumerge una lámina pulida de cobre en una muestra de 30 ml a temperatura elevada -50° o 100° C, de acuerdo con el tipo de combustible, grasa o aceite a testear- por un periodo de tres horas. Al término de este periodo, se limpia la lámina y se examina en busca de evidencias de degradación. Los resultados se miden comparando las manchas en la lámina con la escala de colores de 1A a 4C de la ASTM. (TriboLogik, 2013)

La clasificación 1A está dada por la apariencia de la lámina de cobre recién pulida con una ligera decoloración, pero casi imperceptible; 1B indica un ligero deslustrado, y las clasificaciones siguen descendiendo en la escala a medida que la mancha de corrosión de la prueba aumenta. 4C es la peor y está caracterizada por una lámina corroída, ennegrecida y picada.El método ASTM D130 abarca la determinación de corrosividad al cobre para gasolina de aviación, combustibles de turbinas de aviación, gasolina de automotores, solventes limpiadores (Stoddard), keroseno, combustible diesel, aceite de combustible destilado, aceite lubricante y gasolina natural u otros hidrocarburos con presión de vapor no mayor a 124 kPa (18 psi) a 37.8°C. (TriboLogik, 2013)

[pic 4]

Figura 2. ASTM COPPER STRIP CORROSION STANDARS

Fuente: (TriboLogik, 2013)

Este ensayo, enmarcado dentro de la norma ASTM D 130, es comúnmente utilizado para aceites nuevos, y que consta de sumergir una lámina pulida de cobre en el hidrocarburo a ensayar durante tres horas a 100 °C, aunque tanto la temperatura como la duración pueden variar si se trata de otro material. La lámina luego se extrae y se compara en forma visual contra una serie de láminas patrones y de esta manera se clasifican con los números 1, 2, 3 y 4 más las letras a, b, c, d, e. Una clasificación 1a, por ejemplo, indica que el cobre prácticamente no reaccionó con el aceite, por lo que el aceite posee una buena resistencia a la corrosión (al cobre); este es un ensayo muy utilizado para predecir las características de resistencia a la corrosión de aceites nuevos, pero la misma metodología del ensayo lo invalida para ser usado en la mayoría de las aplicaciones industriales de aceites usados. (Martins, 2016)

Descripción de la Interpretación de Resultados

Interpretar la corrosividad de la muestra de acuerdo con una de las clasificaciones de la Norma ASTM de Corrosión a la Lámina de Cobre como se indica en Tabla 1. Cuando una lámina presente características de dos láminas estándares adyacentes, asociar la muestra a la clasificación de la lámina estándar más fuertemente atacada. En caso de que una lámina presente un color naranja más oscuro que el de la lámina estándar 1b, se debe tener en cuenta que la lámina observada sigue perteneciendo a la Clasificación 1; sin embargo, si se observa alguna evidencia de color rojo, la lámina pertenece a la Clasificación 2. (INEN , 2013)

Una lámina de clasificación 2a se puede confundir con una lámina de clasificación 3a, si la capa de color bronce de la lámina 3a está completamente cubierta por un tinte de color magenta. Para distinguir entre las dos clasificaciones, sumergir la lámina en el solvente de lavado; una lámina 2a aparecerá como una lámina 1b, mientras que una lámina 3a no cambiará. (INEN , 2013)

Para distinguir una lámina de clasificación 2c de una lámina de clasificación 3b, colocar la lámina ensayada en un tubo de ensayo de 25 mm de diámetro y 150 mm de altura y llevarla a una temperatura de 340 ± 30°C de 4 a 6 minutos. El calentamiento se efectúa empleando un calentador eléctrico con plato de metal, sobre el cual se coloca el tubo de ensayo, controlando la temperatura con un termómetro, el cual se coloca en otro tubo adyacente. De esta manera, la lámina 2c tomará el color de una lámina 2d en etapas sucesivas de deslustre y una lámina 3b tendrá la apariencia de una lámina 4a. Repetir el ensayo si se observan manchas a causa de huellas dactilares o de partículas o gotas de agua que puedan haber contactado la lámina de ensayo, durante el período de digestión. Además, se debe repetir el ensayo si los bordes a lo largo de las caras planas de la lámina parecen estar en una clasificación más alta que la mayor parte de la lámina; en este caso, es probable que los bordes se hayan pulido más durante la preparación (pulido). (INEN , 2013)  

Tabla 1. Lámina De Cobre

[pic 5]

Fuente: Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 927:2013  (INEN , 2013)

1. Materiales y/o Equipos usados

• Tubo 25 por 150 mm
• Baño, manteniendo a una temperatura de 50°C ± 1°C (122±2°F) O 100± 1°C (212 ± 2°F).  Bomba de acero, que soporta una presión de 100 Psia.
• Termómetros de inmersión total, con graduaciones de 1°C (2°F) o menos. No más de 26mm, de mercurio. ASTM 12C (12F) o IP 64C (64F).
• Lija de carburo de silicio
• Iso-Octano
• Tiras de cobre
• Papel filtro y tabla de lectura.

1. Procedimiento

1. Pulir la lámina de cobre, con lija de carburo de silicio

2. Lavar con iso-octano y secar con papel filtro

3. Poner 30cc de muestra en el tubo

4. Introducir la lámina de cobre

5. Colocar la bomba

6. Calentar en el baño de agua

7. Retirar del baño , después del tiempo indicado (tabla Nº 3)

8. Enfriar

9. Abrir

10. Sacar la lámina de cobre con una pinza y lavar con iso-octano

11. Comparar con las tablas

VARIABLES QUE INFLUYEN

• Tiempo de contacto

• Temperatura

• Interpretación de la apariencia en la lámina.

Las variables deben adecuarse a las condiciones reales a que será expuesto el producto, ya que de nada vale un ensayo a 100°C, si las condiciones se ajustan mejor al ensayo de 50°C

Gráficos

[pic 6]

Figura 3. Procedimiento de la práctica

[pic 7]

Figura 4. Baño de calentamiento, cartilla de interpretación de color, lámina de cobre

.

1. Tabla de Datos

Tabla 2.  Datos obtenidos en la Práctica.