Los combustibles pesados (gasolina, petróleo, aceite) son mezclas químicas complejas que contienen componentes de alto peso molecular conocidos como asfaltenos.

Los asfaltenos tienen una fuerte tendencia a flocular, lo cual provoca la formación de sedimentos en el combustible; así mismo estos componentes han sido también reconocidos como los causantes del ensuciamiento en diferentes maquinarias tales como los intercambiadores de calor y quemadores, ambos usados comúnmente en las refinerías.

Ahora bien, los combustibles pesados se presentan cada vez más inestables debido a la decreciente calidad de aceites y crudos y también debido a los procesamientos de refinería que cada día son más severos. Entonces, con el propósito de superar los problemas de estabilidad ya mencionados y que se presentan como resultado de la floculación y la sedimentación de los asfaltenos se han usado diferentes aditivos químicos, los cuales han mejorado significativamente la calidad de los combustibles pesados. Por lo tanto es necesario contar con una técnica que pueda medir correctamente la estabilidad de esos combustibles y que también puedan identificar el aditivo más conveniente para superar los problemas de estabilidad. Escogiendo el aditivo y la dosis apropiada, los combustibles que muestran problemas de estabilidad pueden mejorar y entonces se le podría ofrecer una buena calidad de combustible al usuario final.

APLICACIÓN:

Estabilidad del combustible.

•  Métodos Comunes:

Existen diferentes métodos para medir la estabilidad de los combustibles pesados. Entre ellos están las “pruebas de manchas”, una de las técnicas más usadas ya que es muy sencilla de realizar. Sin embargo, esta técnica es muy subjetiva y puede llevar a resultados no precisos.

Otro método disponible es el “Valor-P”, el cual es más objetivo que el de las manchas pero no siempre distingue entre combustible con estabilizadores similares; otro problema que presenta es que llevarlo a cabo consume mucho tiempo.

Podemos notar entonces que los métodos existentes para verificar la estabilidad en este tipo de combustibles son tediosos y poco exactos. Por lo tanto, no son los mejores para optimizar el uso de los aditivos químicos.

•  Método Octel - Turbiscan:

Octel (empresa líder en la producción de aditivos para el petróleo y sus derivados) ha desarrollado un método que es muy rápido y el cual involucra un equipo llamado “Turbiscan”; el cual en tan solo 15 minutos puede medir la estabilidad de los asfaltenos. Los estudios realizados sobre una serie de muestras, han demostrado que este método es más preciso que las técnicas arriba mencionadas (prueba de la mancha, prueba del valor P). El método es simple y puede realizarse en cualquier sitio ya que el instrumento es portátil.

El método Octel-Turbiscan, permite medir de forma fácil y precisa la estabilidad de los combustibles pesados; así mismo permite diferenciar los resultados entre combustibles en los cuales las variaciones en la estabilidad son pequeñas y permite así mismo una correcta dosificación del aditivo; lo cual por supuesto se ve reflejado en la estabilidad del combustible.

Formulaction (empresa líder en el diseño de equipos para caracterizar líquidos) y Octel han conjuntado sus conocimientos para ofrecernos un equipo portátil, robusto, de fácil manejo y sobretodo probado en esta aplicación. Esta tecnología permite con un simple y acertado método, proporcionar a las refinerías una herramienta ideal para medir y optimizar la estabilidad de sus combustibles.

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¿Para qué medir en línea?

La medición en línea nos permite monitorear los procesos en tiempo real, con esta información podemos crear lazos de control que nos ayudan a mantener los procesos en óptimas condiciones de operación así como el de ahorrar insumos.

Algunos ejemplos de estos lazos de control son por ejemplo mantener pH en un rango determinado, mantener oxígeno disuelto en un rango determinado, adición de químicos (floculante/coagulante), toxicidad, turbidez máxima, etc.

El objetivo primordial es la “disminución de costos” al no emplear insumos en exceso durante la operación normal de algún proceso. Estos insumos pueden verse reflejados en:

Algunos ejemplos de sectores o industrias que se benefician de los sistemas de medición en línea son:

La instrumentación ideal, es la que es multiparamétrica, tiene un bajo costo de implementación, bajo costo de operación, mínimo requerimiento de calibración, durable, garantías extendidas, disponibilidad de soporte local, comunicación a otros sistemas y de ser posible con redundancia.

Existe una gran diversidad de parámetros que se pueden medir en línea, entre los que se encuentran:

En una planta de tratamiento de Aguas Residuales el objetivo primordial es la reducción de aproximadamente el 85 al 95% del total de la carga de carbono, remoción del 70% de los compuestos nitrogenados, y el 90 % del fósforo. Todo esto en el menor espacio posible, en el menor tiempo posible y al menor costo posible. Solamente se puede lograr a través de mediciones rápidas y eficientes que sean herramientas para controlar y regular los procesos por medio de la Instrumentación en Línea.

Ecosphere S.A. de C. V., es una empresa dedicada a ofrecer soluciones ambientales completas, es especialista en los campos de tratamiento de aguas residuales, potabilización y remediación de suelos contaminados.

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Las bases de la potenciometría

El pH es una medición de acidez de una solución y se define convencionalmente como el logaritmo negativo de la actividad del ión Hidrógeno: pH = -Log10 aH+, donde aH+ es la concentración del ión hidrógeno.

Fundamento de la potenciometría

Esta prueba se basa en la determinación de la actividad de iones hidrógeno, empleando un instrumento potenciométrico, con sensibilidad para reproducir pH de 0.05 o 0.005 unidades usando un electrodo indicador al ión hidrógeno como un electrodo de vidrio y un electrodo de referencia apropiado, detectando el aparato el potencial en milivolts (mV) y en unidades de pH

Para las pruebas de pH se utiliza ampliamente el electrodo de vidrio porque da una respuesta inmediata a los cambios de rápidos de la actividad  del ión hidrógeno aun en soluciones poco reguladas, mediante el desarrollo de un potencial eléctrico en la interface vidrio/ liquido. A temperatura constante, este  potencial varía linealmente con el pH de la solución que está siendo medida, además de que este electrodo no lo perturban los agentes de oxidación o de reducción.

El cambio de potencial por unidad de pH es conocida como la pendiente del electrodo (la pendiente de un electrodo al 100 % de eficiencia varia en el orden de 59.16 mV por unidad de pH a una temperatura de 25 ºC. De acuerdo con la respuesta Nernst teórica). Este valor se incrementa con la temperatura. Una pendiente teórica se conoce como la pendiente de Nernst, y es idéntica a la desarrollada por el electrodo de Hidrógeno. Los valores de la pendiente de los electrodos de pH se aproximan muy cercanamente a los valores teóricos.

El potenciómetro es un medidor de milivolts D.C. con una impedancia alta para medir el potencial eléctrico de los electrodos en una solución. Mediante un sistema electrónico de balanceo en cero, el incremento es capaz de expresar el potencial medido directamente en milivoltios o, por conversión, en unidades de pH, la red de circuitos del instrumento consiste primordialmente de un paso de entrada dual–FET electrométrica, un amplificador operacional con realimentación, vías de conversión milivoltios a pH, un indicador de lectura digital o analógica, y una fuente de abastecimiento de corriente regulada.

Los elementos fundamentales del circuito de un potenciómetro sencillo se presenta en la figura siguiente, se conecta una célula de trabajo (Et) (que puede ser una pila seca o de batería de potencial mayor que el que se desea medir), a una celda que se desea medir (Ex), se conecta la misma resistencia con una polaridad en oposición a la Et, mediante un contacto fijo(A) y un contacto corredizo (C). El Galvanómetro (G) en serie nos mide el paso de corriente y el voltímetro (V), en paralelo a la célula problema, de las lecturas aproximadas del voltaje. Para calibrar el instrumento se conecta el conmutador a la celda patrón (Ep) cuyo potencial se conoce con exactitud y se mueve el contacto (C) hasta coincidir con (B). Se cierra ahora el circuito en (K) y se observa una desviación en el galvanómetro. Se ajusta a continuación la resistencia (R) hasta que no se aprecie paso de corriente en el galvanómetro (punto cero). En estas condiciones la caída de potencial entre (A) y (B) es la misma que el voltaje de la celda patrón. Se retira  luego (ES) y se conecta la celda que se desea medir (problema), (Ex), moviéndose a continuación el contacto (C) hasta que el galvanómetro no registre paso de corriente. En este momento la caída de potencial entre (A) y (C) es igual al potencial de la celda problema y representa la fracción AC/AB conocida del voltaje de la celda patrón (Ep) utilizada para la calibración. Generalmente la resistencia (AB) esta enrollada en forma circular, y tiene acoplada una escala en voltios y milivoltios, de tal forma que cualquier porción de contacto (C) puede leerse directamente en la celda. Se calibra el instrumento colocando la celda de tal forma que indique  el voltaje exacto de la celda patrón (Ep) y ajustado (R) hasta corriente cero.  Cualquier voltaje desconocido (Ex), puede leerse  en la escala de voltios o milivoltios.

Para medir el pH puede graduarse directamente la escala, teniendo en cuenta que un cambio de la unidad de pH corresponde a un cambio de 0.059 V (a 25 ºC) en la F.E.M. de la celda. El instrumento se calibra utilizando una solución reguladora de pH conocido en la celda (Ex) y ajustando la resistencia (R) hasta corriente cero. La solución a medir se coloca en la celda, moviendo luego el contacto  (C) hasta que no pase corriente por el galvanómetro, el pH se lee directamente en la escala graduada. Cuando se utiliza un electrodo de vidrio para medir el pH se sustituye el galvanómetro por un amplificador de vacío.

Para su funcionamiento óptimo, el instrumento debe mantenerse continuamente con corriente y en método de reserva cuando no se utilice, siguiendo este procedimiento no abra que esperar  a que el instrumento caliente cada vez que se use. Por añadidura se evitan en el instrumento las fluctuaciones grandes de señal y, al mismo tiempo, se reserva la vida de la presentación analógica o digital.

Para asegurar el funcionamiento adecuado tanto del electrodo como de las partes eléctricas del potenciómetro es necesario realizar calibraciones.

Proveedores de servicios de calibración de equipos de potenciometría

A continuación le presentamos a Instrumentos Científicos y de Laboratorio (ICLAB), proveedor de servicios de calibración de equipos:

Instrumentos Científicos y de Laboratorio S. A. de C. V., (ICLAB), es una empresa con la misión de proporcionar servicios de calibración y calificación de la más alta calidad a equipos e instrumentos, cumpliendo con los requerimientos de normas y recomendaciones nacionales e internacionales.

El personal de ICLAB está ampliamente capacitado para dar un servicio y asesoría a la mayoría de los instrumentos existentes en el mercado.

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