Puntos De Ignición Y De Llama Mediante La Copa Abierta.docx

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PUNTO DE IGNICIÓN Y DE LLAMA MEDIANTE LA COPA ABIERTA DE CLEVELAND Jesús David González Martínez, Marelizza Plaza Vargas, Karla Porras Montaño, Armando Vizcaíno Ortiz Grupo N° 4 Atlántico, Universidad de la Costa

Barranquilla - Colombia

CONTENIDO 1.

RESUMEN ........................................... 1

2.

INTRODUCCION............................... 1

3.

OBJETIVOS ........................................ 1 Objetivo general: ..................................... 1 Objetivos específicos ............................... 2

4.

MARCO TEORICO ........................... 2

5. EQUIPOS, PREPARACIÓN DE MUESTRA Y PROCEDIMIENTO ........... 3 6.

CALCULOS Y RESULTADOS ......... 5

7.

ANALISIS DE RESULTADOS ........ 5

8.

CONCLUSIONES ............................... 6

10.

BIBLIOGRAFIA ............................. 7

2. INTRODUCCION Se define el punto de llama, como la temperatura mínima tomada en laboratorio a la que se producen destellos por inflamación de los materiales desprendidos por el material bituminoso teniendo en cuenta las condiciones específicas a las cual se somete el desarrollo del ensayo. Este punto sirve como referencia para indicar la temperatura critica por encima de la cual deben de tomarse las precauciones necesarias para la manipulación y puesta en obra del producto bituminoso, de manera que principalmente se evite el peligro de incendio y se pueda referenciar la calidad del asfalto trabajado

3. OBJETIVOS 1. RESUMEN Se realizó el ensayo de punto de ignición y de llama para una muestra previamente preparada, en el laboratorio de asfalto de la universidad de la costa, en este ensayo se busca básicamente medir la temperatura mínima a la que el asfalto produce llamas instantáneas, poniéndolo en contacto directo con el fuego.

Objetivo general: Este ensayo tiene por objeto determinar los puntos de ignición y de llama, mediante la copa abierta de Cleveland de productos de petróleo.

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Objetivos específicos - Determinar la temperatura mínima a la cual la muestra produce destellos por inflamación de los materiales - Conocer las características de la muestra empleada - Someter la muestra a las condiciones establecidas - Hacer uso adecuado de los aparatos requeridos para la practica - Hacer recomendaciones en cuanto a la factibilidad del uso en campo de muestras con estas características

4. MARCO TEORICO

El método de la copa Cleveland (I.N.V.E709-07), es utilizado para determinar el punto flash. La copa de bronce se llena con un volumen especificado de cemento asfaltico y se calienta a una velocidad prefijada. Se pasa sobre la superficie del asfalto una llama auxiliar a intervalos de tiempo definidos. La temperatura a la cual el asfalto libera suficientes vapores para producir chispa o destellos instantáneos al paso de una pequeña llama, se define como punto de ignición y llama.

El de punto de ignición y de llama, es un ensayo de seguridad que se explicara según Hugo León Arenas Lozano, en su libro Tecnología del cemento asfaltico 5ta Edición; El punto de inflación o punto de chispa o “Flash Point” es la temperatura a la cual el cemento asfaltico puede ser calentado sin peligro de incendio en presencia de una chispa. Esta temperatura es as baja que la correspondiente al punto de llama, la cual es la temperatura a la cual el asfalto se enciende. Aunque el Flash point es mucho más alto que la temperatura de manejo del cemento asfaltico en una planta, es necesario conocerla y controlarla por razones de seguridad, ya que es muy posible que el producto sufra alguna contaminación durante el transporte de la refinería a la obra, lo cual produce un descenso en la temperatura correspondiente al flash point (por ejemplo un carro tanque mal lavado con residuos de gasóleo, gasolina u otro solvente liviano).

Imagen 1.Ensayo para determinar el punto de llama, tomado de Tecnología del cemento asfaltico 5ta Edición.

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Imagen 2.Aparato Cleveland de copa abierta, tomado de I.N.V.E-709-07.

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Imagen 3. Copa de Cleveland utilizado en el laboratorio. 5. EQUIPOS, PREPARACIÓN DE MUESTRA Y PROCEDIMIENTO a. EQUIPOS -

Copa abierta de Cleveland. Placa de calentamiento. Aplicador de llama del ensayo Calentador Termómetro

b. ´PREPARACIÓN DE MUESTRA Se apoya la copa de Cleveland sobre una mesa firme, a nivel, en un cuarto o compartimiento, libre de corrientes de aire. Se protege de la luz fuerte la parte superior del aparato para poder detectar de manera fácil el punto de ignición. No son confiables los ensayos efectuados donde existan corrientes de aire. Lavar la copa con un solvente para remover cualquier aceite, traza de goma o residuo permanente. seguido de esto se lava la copa con agua fría y se seca por unos minutos sobre una llama abierta en un calentador para remover los últimos residuos del solvente. Antes del empleo se enfría la copa hasta por lo menos 56 °C. El termómetro debe estar en una posición vertical con su extremo inferior a 6.4 ± 1 mm del fondo de la copa y localizado en un punto medio entre el centro y la pared de esta. c. PROCEDIMIENTO Se llena la copa a cualquier temperatura que no exceda de 56 °C por encima del punto de ignición. Si se ha vertido demasiada muestra en la copa se remueve el exceso con una pipeta o un dispositivo apropiado, si se riega muestra en la parte exterior del aparato se vacía y se limpia con el disolvente y se vuelve a llenar. Se deshacen de todas las burbujas de aire sobre la superficie de la muestra con un

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implemento puntiagudo u otro dispositivo apropiado. Se enciende la llama del ensayo y se ajusta a un diámetro entre 3.8 y 5.4 mm. Se aplica calor inicial de tal manera que la rata de incremento de temperatura de la muestra sea de 14 °C a 17 °C por minuto. Cuando la temperatura este aproximadamente cerca de los 56°C por debajo del punto de ignición esperado, se disminuye el calor de manera que la temperatura se aumente, para los últimos 28 °C antes de llegar al punto de ignición en 5°C a 6°C por minuto. Por lo menos a 28 °C bajo el punto de ignición, se empieza a aplicar la llama de ensayo, una vez por cada aumento de 2 °C. se pasa la llama de ensayo por el centro de la poca de manera recta con respecto al diámetro de la copa. El centro de la llama de prueba se debe mover en un plano horizontal que este a no más de 2.5 mm por encima del plano del borde superior de la copa, pasando primero en una dirección, y la siguiente vez en dirección opuesta. El tiempo de barrido de la llama a través de la copa debe ser de 1 ± 0.1 segundos. Se debe evitar la perturbación de los vapores en la copa por movimientos repentinos o por respirar cerca de la copa. Cuando existe espuma por encima del espécimen de ensayo durante los últimos 28 °C se eleva la temperatura sin sobrepasar la

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esperada para el punto de ignición. Se presta atención a los detalles de la llama, como tamaño, velocidad de incremento de la temperatura y de paso de la llama sobre el espécimen de ensayo. Estas son requeridas para los resultados del ensayo. Cuando se ensayen materiales donde la temperatura esperada para el punto de ignición no se conozca se debe llevar el material en la copa de ensayo a una temperatura no mayor a 50 °C. Para determinar el punto de llama se continúa calentando la muestra de tal manera que la temperatura se aumente a rata de 5 °C a 6 °C por minuto. Se continúa con la aplicación de la llama de ensayo a intervalos de 2 °C hasta que se obtenga el punto de ignición. Se registra el punto de ignición observado, la lectura del aparato de medida de temperatura y el tiempo de ensayo en el que se distingue la llama producida por la ignición en el interior de la copa. Se considera que la muestra tiene ignición cuando una larga flama aparece instantáneamente y se propaga sobre la superficie. La aplicación de la llama puede causar un halo azulado o una flama abundante antes del verdadero punto de ignición, este no se considera como el verdadero punto de ignición y debe ser ignorada. Cuando el punto de ignición es detectado en la primera aplicación

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de la llama el ensayo deberá ser interrumpido, los resultados serán descartados y se repetirá el ensayo con una muestra fresca. Para determinar el punto de llama, se continúa calentando el espécimen, después de registrar el punto de ignición, con incrementos de temperatura a una rata de 5° a 6° C, se continua la aplicación de la llama a intervalos de 2 °C, hasta que el espécimen se encienda y las sustancias permanezcan quemándose por lo menos durante y las sustancias permanezcan quemándose por lo menos durante 5 segundos. Se registra la temperatura de ensayo del espécimen, cuando la flama que cause la ignición sea aplicada. Se mantiene ardiendo el espécimen y se observa el punto de llama.

6. CALCULOS Y RESULTADOS

Si el cemento es calentado a temperaturas altas, se producen vapores que en presencia de alguna chispa pueden incendiar, esto se produce en las siguientes temperaturas obtenidas en el laboratorio, luego de realizar el ensayo con la Copa de Cleveland: Punto de ignición Punto de Llama

250 °C 295 °C

7. ANALISIS DE RESULTADOS

Luego de realizar el ensayo de penetración y de caracterizar el cemento asfaltico como un cemento 60-70, de realizar el ensayo de punto de ablandamiento, que da

como resultado una tempera de 52°C y ahora con el resultado de punto de ignición 250 °C y de llama 295 °C se ingresó a la tabla de Invias y nos dice que para este tipo de cemento asfaltico como mínimo un temperatura de inflamación mediante la copa de Cleveland de 230 °C, no teniendo máximo de clasificación lo que se deduce que estamos en limites óptimos de clasificación con niveles de errores minios debido a manipulación del espécimen o toma de mediciones o realización del ensayo. Existen errores en el procedimiento que se encuentra descrito en la Norma I.N.V.E -70907 “Puntos de ignición y de llama mediante la copa abierta de Cleveland”.

Inicialmente se empleó un equipo manual para el calentamiento de la muestra esto dificulta el control sobre la rata de temperatura, puede que además de esto se haya realizado una preparación errónea de la copa de Cleveland como se encuentra descrito en el procedimiento de preparación en este documento y en la Norma. La rata de temperatura que se debía emplear para el calentamiento de la temperatura era de 14 a 17 °C el cual no se mantuvo por lo que no se contaba con un artefacto adecuado, solo se empezó a introducir calor sobre este poco a poco al espécimen para mantener una temperatura constante en toda la muestra. En la aplicación de la llama del ensayo no se realizó a 28°C del punto de ignición esta llama era por un encendedor casero manual y no a gas como lo describe la Norma I.N.V.E- 709-07 esto puede generar errores al no ser constante en todo

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el momento del ensayo y que en ocasiones no genere correctamente la chispa que produzca el punto de ignición, además no se mantuvo un plano horizontal para el movimiento del encendedor. Así mismo no se controló el tiempo de barrido de la llama para que se produjera el punto de ignición el cual debía ser de 1 ± 0.1

material asfaltico es a la de 295°C ya que sobre pasando estos niveles se puede generar una llamara, pude ser en planta o en el laboratorio y sería muy difícil de controlar, por esta razón se le denomina cono ensayo de seguridad obtener estas temperaturas.

segundos. Se desestimaron los detalles de la llama estos datos influyen en los resultados adecuados. No se controló la rata de aumento de temperatura para la determinación del punto de llama. Cuando se introdujo la chispa para generar la llama la Norma I.N.V.E-709-07 describe una llama azulada o una flama abundante, este no se considera como el punto de ignición polo tanto se ignora. En la determinación del punto de llama tampoco se utilizó la rata de temperatura para la determinación de este, además de esto no se realizó el procedimiento descrito en la norma donde dice que se debe aplicar la llama hasta que el espécimen encienta y la sustancia se permanezca quemándose por lo menos durante 5 segundos.

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las características de la muestra empleada son:

Clasificación por penetración Punto de ablandamiento Punto de ignición Punto de Llama

60-70 52°C 250°C 295°C

Todos los datos anteriores se han comparado con la tabla de especificaciones de la norma Invias y todos estos han coincidido dentro del rango, lo cual nos quiere decir que se ha caracterizado bien nuestra muestra con todas las especificaciones, a pesar que en la práctica se han generado varios errores ya anteriormente analizados. 9. RECOMENDACIONES

8. CONCLUSIONES

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La temperatura mínima a la cual la muestra produce destellos por inflamación de los materiales según el ensayo realizado anteriormente es de 250°C, el cual nos indica que el material asfaltico está soltando todos los gases combustibles que lo conforma. La temperatura donde hay que tener cuidado con este tipo de

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La copa para la muestra se deberá llenar lejos del resto del equipo, el cual debe estar previamente montado, con la copa en su sitio y el nivel de la muestra verificado. Una cuña de 6.4 mm (¼") de espesor es útil para obtener la corrección de la distancia entre el extremo inferior del termómetro y el fondo de la copa.

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las medidas de seguridad expuestas en la norma nos dice que el operador debe tomar medidas de seguridad apropiadas para el ensayo, esto se debe

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porque se pueden generar llamas anormales y de difícil manipulación y estas no se tuvieron en cuenta. Para algunas muestras cuyos vapores o productos de la pirolisis son objetables, es permisible colocar el aparato con un protector en una cámara aislante, cuyo escape debe ser ajustable de tal manera que se puedan extraer los vapores sin que se produzcan corrientes de aire y así evitando que se propaguen por todo el laboratorio y poder controlar el ensayo de tal manera sea efectivo.

10. ANEXOS

10. BIBLIOGRAFIA

Imagen 4. Aparato de Cleveland de forma manual, con el disolvente para limpiar.

[1] H.L Arenas Lozano, Tecnología del cemento asfáltico, Cali, Colombia: FAID, 1999. [2] Norma Colombiana Invias I.N.V.E709-07 Punto De Ignición Y De Llama Mediante La Copa Abierta De Cleveland [3] laboratorio de ensayo de materiales, disponible en el sitio web: https://es.slideshare.net/hfbonifaz/puntode-inflamacin [4] Especificaciones técnicas, disponible en el sitio web: http://www.easphalt.com/espectecnicas/esptecnica.htm [5] Punto de inflamación y de incendio, disponible en el sitio web: http://ingenieriacivilfacil.blogspot.com/20 13/12/laboratorio-de-asfalto-puntode_15.html

Imagen 5. Equipos a utilizar durante el Ensayo de punto de Ignición y de Llama.

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Imagen 6. Inicio del ensayo, el termómetro en su respectivo lugar como lo describe la norma y el espécimen llenado hasta el límite que indica la copa de Cleveland.

Imagen 7. Primera prueba con el mechero para ayudar a generar la chispa o llama, según lo indica la norma.

Imagen 8. Se observa como el material asfaltico empieza a soltar los gases que generan la chispa o punto de llama.

Imagen 9. Se puede observar que ya se genera la chispa que demora más de 5 segundos lo cual indica que se alcanzó el punto de llama.

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Imagen 10. Especificaciones del cemento asfaltico según Invias