Introducimos el soporte

Camisa de acero

1. Descripción practica – ensayo

POFF: temperatura a la que el gasóleo deja de llenar un volumen determinado durante un tiempo medido (1min)

¿Qué muestra vamos a analizar? Viene especificado en la norma para este aparato. Se trata de una muestra de gasóleo de automoción (permitidos gasóleos A y B)

Tipos de gasóleos:A – automociónB – naval o agrícolaC – calefacción

Aparato en cuestión: succiona el gasóleo (con un motor) y lo hace pasar por un filtro.

Soporte dentro del tubo con la muestra

Criostato – es el aparato encargado de enfriar un líquido (en nuestro caso metanol), y lo enfría hasta -50ºC. Suministra dicho metanol frío a otro equipo, este equipo es el medidor del poff que tiene 3 puestos para analizar 3 muestras a la vez.

Volumen determinado que se llena de gasóleo

Muestra gasóleo

La muestra es succionada

El analizador del poff con sus tres puestos.

Este último equipo, el analizador del poff, consta de tres puestos.

Cada puesto es un hueco donde se introduce la muestra a analizar y encima del puesto están sus respectivos “displays” donde se muestra la temperatura a la que se encuentra la muestra, la temperatura a la que esta bajando, la temperatura a la que queremos que empiece a funcionar, etc…

Estos puestos, en sus huecos están recubiertos por una camisa metálica de modo que cuando introducimos la muestra, ésta es sometida a un baño de frío para ir enfriándose con el metanol que viene del criostato a -50ºC.

Encima de nuestros puestos en el analizador del poff, tenemos unos displays (uno por cada puesto). En ellos se puede leer lo siguiente:

A – temperatura a la que empieza a succionar (+5ºC)

B – temperatura de la sonda (irá bajando)

C – contador de tiempo cada minuto

D – Nombre de la muestra

Nuestra muestra la pondremos en el soporte en un tubo de 45ml.

Introduciremos además una sonda de temperatura para ver a qué temperatura está la muestra realmente.

Dos pinzas sujetarán el soporte donde la muestra va a ser succionada (dibujo más arriba). Estas pinzas serán las responsables de medir cuándo el soporte medidor del volumen determinado empieza a llenarse y cuándo llega a su

A

C

B

D

volumen máximo. Para ello, las colocaremos justamente en las dos líneas de enrase.

Este último equipo con sus puestos está a su vez conectado a otro equipo que consta de 3 baños de agua a vacío con 3 pulmones. Los tres pulmones se añadieron en 1998 porque la especificación exigía una presión de 15litros/hora. Se aumentó, pues, el vacío y para ello incorporaron estos pulmones.

La muestra de gasóleo debemos filtrarla para quitar las impurezas. Los sedimentos deben quitarse y así mismo, debemos evitar que el agua contamine la muestra pues como es sabido, el agua cristaliza a 0ºC y nos entorpecería el ensayo.45ml de muestra de gasóleo de automoción color amarillo transparente, muy fluído.

Filtramos la muestra con un papel de filtro (de pliegues) y la llevamos al vaso de precipitados.

El filtro de nuestro ensayo no es más que una pequeña malla, redonda, que debe cumplir las especificaciones dadas según la norma. En este caso es de 15mm de diámetro, de acero, 45 micras de abertura….etc etc. La norma dice el tamaño máximo que pueden tener los agujeros así como el grosor del alambre.

A continuación un pequeño resumen de lo que llevamos de práctica:

PRIMERO: Muestra filtrada en vaso de precipitados.

SEGUNDO: Pasamos la muestra a un tubo.

TERCERO: Montaje del soporte:

CUARTO: Lo introducimos en el analizador del poff que permite enfriar la muestra y determinar la temperatura a la que el filtro es obstruido por la formación de cristales.Este analizador permite ese enfriamiento debido a que está conectado a un criostato que se encuentra a -50ºC y que va enfriando la camisa de acero que envuelve el puesto del analizador, en el que ahora hemos introducido la muestra.

La muestra se va enfriando y cada grado que baja la temperatura, el gasóleo es succionado (a una presión determinada de 15litros/hora) y llena el volumen determinado del soporte. Cada vez que baja un grado la temperatura, al gasóleo le cuesta más y más subir. En el momento en el que no es capaz, a dicha presión, de llenar el volumen determinado, se considera que ese es el punto de obstrucción de filtro frío.

Cada minuto el volumen determinado se rellena hasta que llega arriba, para ello están las pinzas encargadas de detectar cuándo el liquido comienza a subir y cuándo ha alcanzado el máximo volumen. Si llega hasta arriba del soporte (línea de enrase) se vuelve a vaciar de nuevo y vuelve al tubo original. Esto quiere decir que el gasóleo ha pasado en filtro sin impedimentos a esa temperatura.Pero cada grado que va bajando tarda más en subir y llenarse.Queremos hallar el poff, el punto de obstrucción de filtro frío, la temperatura a la que el gasóleo no pasa completamente el filtro. Y si no pasa el filtro quiere decir que parte del gasóleo se ha cristalizado. Queremos saber a qué temperatura se ha cristalizado lo suficiente como para no poder subir y rellenar el volumen determinado en un minuto. Dicha temperatura es el POFF- Ahora hay que ver si dicho poff cumple la normativa.

Termómetro

Zona de succión

V

VVolumen determinado que se llena cuando comienza la succión y tras ésta, el líquido vuelve al tubo original

Pinzas

Filtro

La muestra sube por aquí

Muestra

VARIACIONES PERMITIDAS POR EL CONTROL DE CALIDADEn un control de calidad, por ejemplo del poff de un gasóleo, se permite una variación en los resultados de ±1ºC en caso de que se utilice el mismo equipo por la misma persona y de ±3ºC en el caso de que se realicen varios ensayos en laboratorios distintos.

En nuestro caso, a la muestra le cuesta mucho subir a -4ºC. El contador de tiempo va por 45 segundos y la muestra finalmente, en el segundo 60 no ha llegado al volumen máximo por lo que -4ºC es el poff de dicha muestra. En teoría la muestra estaba preparada para tener un poff de -5ºC pero, dado que el ensayo se ha realizado en el mismo laboratorio y por la misma persona se acepta un error de ±1ºC con lo que el ensayo ha salido correcto.

Al gasóleo le cuesta subir a temperaturas más bajas porque se va cristalizando y los cristales se van acumulando en el filtro impidiendo la succión del gasóleo.

Al sacar la muestra del equipo analizador del poff, ésta tiene un color más blanquecino (una especie de niebla). Son las parafinas que forman parte del gasóleo y que se han ido cristalizando.

INCONVENIENTE DEL DISEÑO (1)

Este diseño es deficiente debido a que la muestra es succionada y posteriormente devuelta al tubo original. El análisis es bidireccional.

Sin embargo, en la realidad, en un motor, el combustible es inyectado pero no vuelve atrás, el paso del gasóleo es unidireccional.

Por ello se considera deficiente este análisis pues cuando la muestra vuelve otra vez al tubo original, arrastra con ella parte de los cristales formados pudiendo disolverlos o romperlos, haciéndolos más pequeños. Por esto, se han realizado mejoras en el análisis del poff.

INCONVENIENTE DEL DISEÑO (2)

Otro inconveniente de este ensayo es que el hábito de crecimiento de los cristales es distinto en el ensayo que en la realidad.

El enfriamiento en el ensayo se produce rápidamente, y por ello los cristales se forman rápidamente.

Sin embargo, en la práctica la temperatura ambiental no disminuye a esa velocidad, sino que tarda mucho más tiempo y lo hace de una manera más gradual.

INCONVENIENTE DEL DISEÑO (3)

Otro inconveniente es el hueco que deja el soporte succionador al apoyarlo en el tubo, a la entrada del producto.

Este hueco permite que las parafinas precipiten en él y así no son detectadas pues se quedan en el fondo.

Hueco donde se acumulan las parafinas precipitadas

RESÚMEN GRÁFICO DE LA PRÁCTICA

1. Montar el soporte del filtro

Filtro de malla

2. Soporte dentro del tubo de ensayo con la muestra a estudiar, cerramos con una tapa e introducimos la pipeta de volumen determinado así como el termómetro que nos dirá la temperatura real a la que se encuentra la muestra.

3. Se introduce el instrumento del paso (2) en el analizador del POFF, de modo que el tubo de ensayo y hasta la tapa de éste quedan dentro de la camisa de acero que se encuentra dentro del analizador y que irá enfriando la muestra. Por el otro lado, se conecta la pipeta al tubo succionador del analizador.Ya puede comenzar el ensayo.En la pantalla se irán viendo los datos recogidos por la sonda (temperatura de la muestra), la temperatura de la camisa de acero que envuelve el tubo de ensayo y enfría la muestra, el nombre de la muestra así como el tiempo de succión.Dado que la pipeta queda fuera del aparato del POFF podremos ver como la muestra es succionada y si realmente llega a la marca de la pipeta en 1 minuto de tiempo a la presión determinada de succión. Veremos, además, como cada grado que va bajando la temperatura la muestra es succionada cada vez mas lentamente, y también veremos como ésta una vez que llega a la marca limitadora de volumen succionado o bien alcanza el POFF, vuelve al tubo de ensayo.

Pipeta de volumen determinado

Termómetro

Soporte + filtro

Tubo de ensayo + muestra

2. POFF – por qué se produce

El gasóleo tiene parafinas mayor tendencia a cristalizar (cuanto más lineales sean las parafinas, más tendencia a formar cristales)

A baja temperatura el gasóleo se cristaliza más rápidamente y queda retenido en el filtro.

Cada país europeo tiene unas especificaciones. Esto es debido a que en cada país hace distintas temperaturas.

En España el POFF mínimo permitido es:0ºC – verano-10ºC – invierno

3. Problemas del frío en gasóleos

Como hemos dicho con el frío las parafinas cristalizan, y en un motor de gasoil esto conllevaría que el combustible no pasaría el filtro del motor y por lo tanto el coche no arrancaría.

4. Causa – parafinas

+20ºC 0ºC -5ºCparafinas lineales cristales de parafinas “ ramificadas niebla, turbidez aumentan de tamañonaftas las parafinas se unenaromáticos

Las naftas y aromáticos disuelven las parafinas.

A -10ºC las parafinas están muy unidas formando cristales tan grandes que impiden el paso del gasóleo a través del filtro.

5. Cómo se soluciona el problema del POFF

SOLUCIONES

- Quitar las parafinas . Pero si quitamos las parafinas disminuye el nºcetano ya que éstas lo tienen muy alto, si las quitamos, éste disminuye

- Añadir más aromáticos . Los aromáticos tienen bajo nºcetano. Si los aumentamos, el nºcetano disminuye.

- Usar queroseno . Pero éste no se puede usar en la industria de automoción ya que está destinado principalmente a la industria aeronaútica.

- PONER ADITIVOS. Añadir aditivos que retrasen el POFF. Estos aditivos impiden que los cristales de parafinas dejen de crecer. Se unen a los cristales y no los dejan crecer. Con 200-250ppm de aditivo debe ser suficiente para reducir el poff de -2 o -3ºC a -15ºC.Lo más usual es añadirle al gasóleo anticongelantes que impidan el crecimiento de los cristales parafínicos.

6. Qué equipos hay en vigor y que alternativas mejores hay

Básicamente todos los equipos que hay actualmente en el mercado cumplen, en general, las normas UNE EN 116 y la IP 309 (en algunos casos algunas más).

Todos cuentan con el mismo sistema de filtrado, mostrado en el punto número 1, además de una pantalla donde se muestran los distintos datos recogidos a lo largo del ensayo, así como calibración automática de las temperaturas recogidas.

Suelen tener entre una y tres camisas de acero para tres ensayos distintos (algunos aparatos permiten hacer tres ensayos simultáneos, otros no).

En general, todos ellos disponen de teclado alfanumérico.

En la mayoría de ellos se puede incorporar además el ensayo de Punto de nube y escurrimiento de una manera fácil y sencilla.

Todos disponen de un sistema de vaciado (algunos más modernos que otros).

Varía sobre todo el rango de temperatura de los distintos aparatos.

Alguno de ellos incorpora el sistema de refrigeración, de modo que se puede usar sin necesidad de un criostato.

Todos ellos se pueden conectar a una impresora o bien vienen ya con una incorporada.

Todos ellos son automáticos, por lo tanto, su uso y manejo es fácil.