- A gravidade específica de um fluido
- O hidrômetro
- Crudes e sua gravidade API
- Classificação do petróleo bruto
- Determinação experimental da gravidade API usando o hidrômetro
- Referências
A gravidade API é uma escala de gravidade específica usada pelo American Petroleum Institute (API) para expressar a densidade relativa do petróleo bruto e outros derivados do petróleo. Embora por definição seja uma grandeza adimensional, como veremos em breve, é sempre expressa em graus API.
Por meio dessa escala, o petróleo bruto é classificado em leve, médio e pesado. Isso é muito importante na hora de determinar o valor do petróleo no mercado, uma vez que um leve requer menos refinamento do que um pesado.
Figura 1. Os crus leves têm maior valor no mercado, pois requerem menos refinamento e são mais fáceis de transportar. Fonte: Pixabay.
A qualidade do petróleo bruto depende da composição e das proporções da mistura de hidrocarbonetos, que apresenta uma grande variedade de pesos moleculares. Embora a gravidade API não leve em consideração a composição química real do petróleo bruto, antes os classifica de acordo com sua facilidade de transporte e refino.
Para a classificação, a seguinte fórmula empírica é usada:
ºAPI = (141,5 / γ T) - 131,5 (fluidos mais leves que a água)
γ T é a gravidade específica do fluido em condições de temperatura padrão, ou seja, a 15.556 ° C ou 60 ° F.
É a temperatura padrão para qualquer operação com petróleo bruto e seus derivados, sejam eles químicos ou comerciais. Para outros fluidos, uma temperatura de 4ºC é considerada padrão.
A gravidade específica de um fluido
A gravidade específica, também chamada de densidade específica ou densidade relativa, é uma quantidade adimensional que compara a densidade de um fluido com a da água.
A densidade depende da temperatura, e como o petróleo é vendido em volume, a temperatura tem uma influência decisiva, pois é capaz de produzir variações apreciáveis que se refletem no preço.
Por esse motivo, a indústria do petróleo estabeleceu uma temperatura padrão de 60ºF para determinar a densidade e todas as quantidades relacionadas de alguma forma com ela.
A gravidade específica γ T é matematicamente definida como:
γ T = densidade do fluido / densidade da água na temperatura de referência (60ºF)
Tanto a densidade do fluido quanto a da água devem estar no mesmo sistema de unidades e ter sido medidas nas mesmas condições de pressão e temperatura. Assim, a gravidade específica não tem unidades.
O hidrômetro
O hidrômetro (em inglês, hidrômetro, erroneamente traduzido como hidrômetro, um dispositivo usado para medir a vazão), é um dispositivo para medir a densidade relativa ou gravidade específica de um líquido.
Sua invenção é atribuída ao matemático Hipácia de Alexandria (315-345). O aparelho consiste em um cilindro oco de vidro com um peso ou lastro em uma das extremidades, que o ajuda a flutuar verticalmente.
É cuidadosamente introduzido no líquido cuja densidade deve ser medida e deixado em repouso até se estabilizar.
A densidade do líquido depende de quanto o hidrômetro afunda nele. Em líquidos leves, o instrumento afunda mais do que em líquidos mais densos. Portanto, o instrumento fornece uma escala para realizar a leitura.
Existem hidrômetros projetados especificamente para certos fluidos, como leite (lactômetros) ou vinho (bafômetro), para citar alguns. Para os óleos crus, é utilizado o medidor de densidade API, cuja escala já é graduada em graus API para evitar a necessidade de efetuar a conversão. Por exemplo: uma leitura maior que 10, significa um petróleo bruto mais leve que a água, que irá flutuar sobre ele.
E como a temperatura é um parâmetro muito importante, existem hidrômetros que já vêm com um termômetro de mercúrio embutido. Eles são conhecidos como termo-hidrômetros e são muito adequados para testes de campo, principalmente.
O esquema é mostrado na figura a seguir:
Figura 2. Diagrama do medidor de densidade para medir os graus API de uma amostra. Fonte: Mott, R. Fluid Mechanics.
Crudes e sua gravidade API
Os graus API em óleos variam de 10 a 80, com a maioria na faixa de 20-70 API.
A partir da fórmula dada no início, a gravidade específica é resolvida como:
γ T = 141,5 / (131,5 + ºAPI)
Os intervalos mais comuns são de 0,93 a 0,70. Observe que os óleos mais pesados correspondem a valores API mais baixos. Em contraste, valores de densidade API mais elevados indicam óleos de maior valor comercial, porque são mais fáceis de processar e transformar.
Essa é a norma até 45 graus API, pois além desse valor, no petróleo bruto, há uma preponderância de cadeias curtas de hidrocarbonetos, o que dificulta o processamento.
Classificação do petróleo bruto
De acordo com o valor que mostra na escala API, o petróleo é classificado como:
- Leve ou leve, com grau API superior a 31,1, em que predominem hidrocarbonetos de baixo peso molecular. É um óleo cru fácil de transportar, muito procurado para a fabricação de gasolina, diesel e querosene.
- Médio ou médio, cujo grau API está na faixa de 29,9 a 22, possui uma boa concentração de hidrocarbonetos de baixo peso molecular, o que também facilita o transporte.
- Pesado, grau API entre 21,9 e 10, abundante em hidrocarbonetos de peso molecular médio, o que dificulta o transporte. Desse tipo de petróleo bruto obtêm-se os costumes, óleos de vários tipos, parafinas e polímeros.
-Extra-pesado, cujo API é 10 ou menos, é mais complicado de transportar e processar, portanto tem menor valor comercial.
A densidade API varia de acordo com a região, por exemplo o petróleo latino-americano tem média de 25,1º API, enquanto no Oriente Médio o petróleo bruto é leve, com 34º API.
Determinação experimental da gravidade API usando o hidrômetro
Estas são as principais etapas a serem seguidas para obter os graus API de uma amostra, usando um hidrômetro:
- A temperatura é ajustada de acordo com a natureza da amostra, importante se se tratar de substâncias voláteis.
- A temperatura do tubo de ensaio deve ser a mesma da amostra.
- Transfira a amostra cuidadosamente para o cilindro limpo sem respingar. É necessário evitar a formação de bolhas de ar e minimizar a evaporação no caso de líquidos voláteis.
- Se surgirem bolhas, elas podem ser removidas tocando suavemente a superfície com um papel de filtro.
- É necessário ter atenção para que a temperatura ambiente não sofra alterações apreciáveis, não superiores a 2 ºC.
- O hidrômetro é submerso lentamente, quando bem centrado afunda um pouco mais e é liberado, tentando manter o resto do tubo seco. Deve ser mantido longe das paredes da amostra.
- Espere algum tempo para que todas as bolhas de ar atinjam a superfície, principalmente se a amostra for muito viscosa.
- Observe a temperatura antes de ler. Para isso, é agitado cuidadosamente com o termômetro, submergindo completamente a coluna de mercúrio. Se o termo-hidrômetro for usado, ele também é agitado com o instrumento, usando movimentos verticais suaves.
- A marca mais próxima, onde a superfície do líquido cruza a escala, agora pode ser lida no dispositivo.
- Registre a temperatura imediatamente após a leitura. Se houver uma variação perceptível, a medição deve ser repetida.
- Em líquidos opacos, deve ser feita uma correção. A leitura corrigida é a gravidade da API procurada.
Referências
- AmSpec. A significa API Gravity. Recuperado de: amspecllc.com.
- ICCT. Introdução ao refino de petróleo e produção de gasolina e diesel com ultra baixo teor de enxofre. Recuperado de: theicct.org
- Mott, R. 2006. Fluid Mechanics. 4º. Edição. Pearson Education.
- Sencamer. Petróleo bruto e seus derivados. Determinação da gravidade API. Método do hidrômetro. Recuperado de: sencamer.gob.ve.
- UNAM. Petróleo e seus derivados. Recuperado de: professors.fi-b.unam.mx