Gravedad API

La gravedad API ( American Petroleum Institute ) es una medida de cuán pesado o ligero es un líquido derivado del petróleo en comparación con el agua: si su gravedad API es mayor que 10, es más ligero y flota en el agua; si es menor que 10, es más pesado y se hunde.

La gravedad API es, por lo tanto, una medida inversa de la densidad de un líquido derivado del petróleo en relación con la del agua (también conocida como gravedad específica ). Se utiliza para comparar las densidades de los líquidos derivados del petróleo . Por ejemplo, si un líquido es menos denso que otro, tiene una gravedad API mayor. Aunque la gravedad API es matemáticamente una magnitud adimensional (véase la fórmula a continuación), se suele expresar en grados. La gravedad API se gradúa en grados en un hidrómetro . Los valores de gravedad API de la mayoría de los líquidos derivados del petróleo oscilan entre 10 y 70 grados.

En 1916, la Oficina Nacional de Estándares de EE. UU. aceptó la escala Baumé , desarrollada en Francia en 1768, como estándar estadounidense para medir la gravedad específica de líquidos menos densos que el agua . Una investigación de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. reveló errores importantes en los controles de salinidad y temperatura que habían causado variaciones significativas en los valores publicados. En EE. UU., se fabricaban y distribuían hidrómetros con un módulo de 141,5 en lugar del módulo de 140 de la escala Baumé. La escala estaba tan firmemente establecida que, en 1921, el Instituto Americano del Petróleo (API) la remedicación implementada fue crear la escala de gravedad API, reconociendo la escala que realmente se utilizaba. ^{[ 1 ]}

La fórmula para calcular la gravedad API a partir de la gravedad específica (SG) es:

${\displaystyle {\text{Gravedad API}}={\frac {141.5}{\text{SG}}}-131.5}$

Por el contrario, la gravedad específica de los líquidos derivados del petróleo se puede obtener a partir de su valor de gravedad API como

${\displaystyle {\text{SG}}={\frac {141.5}{{\text{Gravedad API}}+131.5}}}$

Por lo tanto, un aceite pesado con una gravedad específica de 1,0 (es decir, con la misma densidad que el agua pura a 60  °F) tiene una gravedad API de:

${\displaystyle {\frac {141.5}{1.0}}-131.5=10.0^{\circ }{\text{API}}}$

En la industria petrolera, las cantidades de petróleo crudo a menudo se miden en toneladas métricas . Se puede calcular el número aproximado de barriles por tonelada métrica para un petróleo crudo determinado en función de su gravedad API:

${\displaystyle {\text{barriles de petróleo crudo por tonelada métrica}}={\frac {{\text{gravedad API}}+131.5}{141.5\times 0.159}}}$

Por ejemplo, una tonelada métrica de West Texas Intermediate (39,6° API) tiene un volumen de aproximadamente 7,6 barriles.

Para obtener la gravedad API, primero se mide la gravedad específica (es decir, la densidad relativa al agua) utilizando el hidrómetro , tal como se detalla en la norma ASTM D1298, o el método del tubo en U oscilante , tal como se detalla en la norma ASTM D4052.

Los ajustes de densidad a diferentes temperaturas, las correcciones por expansión y contracción del vidrio de sílice-soda y las correcciones del menisco para aceites opacos se detallan en las Tablas de Medición de Petróleo , cuyos detalles de uso se especifican en la norma ASTM D1250. La gravedad específica se define mediante la fórmula que figura a continuación.

${\displaystyle {\mbox{SG petróleo}}={\frac {\rho _{\text{petróleo crudo}}}{\rho _{{\text{H}}_{2}{\text{O}}}}}}$

Con la fórmula presentada en la sección anterior, la gravedad API se puede calcular fácilmente. Al convertir la densidad del aceite a gravedad específica utilizando la definición anterior, es importante utilizar la densidad correcta del agua, de acuerdo con las condiciones estándar utilizadas cuando se realizó la medición. La densidad oficial del agua a 60  °F según la edición de 2008 de ASTM D1250 es 999,016  kg/m³ ^. [ ^{2 ] El} valor de 1980 es 999,012  kg/m³ ^. [ ^{3 ] En} algunos casos, las condiciones estándar pueden ser 15  °C (59  °F) y no 60  °F (15,56  °C), en cuyo caso sería apropiado un valor diferente para la densidad del agua ( ver condiciones estándar para temperatura y presión ).

Existen ventajas en las pruebas de campo y la conversión a bordo de los volúmenes medidos a corrección de volumen. Este método se detalla en ASTM D287. ^{​​[ 4 ]}

El método del hidrómetro es una técnica estándar para medir directamente la gravedad API del petróleo y sus derivados. ^{[ 5 ]} Este método se basa en el principio de flotabilidad y utiliza un hidrómetro especialmente calibrado para determinar la gravedad API de una muestra líquida. ^{[ 6 ]}

El procedimiento generalmente incluye los siguientes pasos:

1. Preparación de la muestra : La muestra de petróleo se lleva a una temperatura estándar , generalmente 60 °F (15,6 °C), para garantizar la consistencia en las mediciones entre diferentes muestras y condiciones. ^{[ 4 ]}
2. Selección del hidrómetro : Se elige un hidrómetro de gravedad API adecuado en función del rango esperado de la muestra. Estos hidrómetros suelen estar calibrados para leer la gravedad API directamente. ^{[ 7 ]}
3. Medición : El hidrómetro se introduce suavemente en la muestra contenida en un recipiente cilíndrico. Se deja flotar libremente hasta que alcanza el equilibrio. ^{[ 4 ]}
4. Lectura : La gravedad API se lee en el punto donde la superficie del líquido intersecta la escala del hidrómetro. Para obtener la máxima precisión, la lectura se toma en la parte inferior del menisco formado por el líquido en el vástago del hidrómetro. ^{[ 5 ]}
5. Corrección de temperatura : Si la medición no se realiza a la temperatura estándar, se aplica un factor de corrección para ajustar la lectura al valor equivalente a 60 °F. ^{[ 6 ]}

El método del hidrómetro se utiliza ampliamente debido a su simplicidad y bajo costo. Sin embargo, requiere un volumen de muestra relativamente grande y puede no ser adecuado para fluidos muy viscosos u opacos . ^{[ 7 ]} La limpieza y el manejo adecuados del hidrómetro son cruciales para mantener la precisión, y para líquidos volátiles , pueden ser necesarias precauciones especiales para evitar la evaporación durante la medición. ^{[ 4 ]}

En términos generales, el petróleo con una gravedad API entre 40 y 45° alcanza los precios más altos. Por encima de 45°, las cadenas moleculares se vuelven más cortas y menos valiosas para las refinerías. ^{[ 8 ]}

El petróleo crudo se clasifica como ligero, medio o pesado según su gravedad API medida.

• El petróleo crudo ligero tiene una gravedad API superior a 31,1° (es decir, inferior a 870  kg/m³ ⁾ .
• El petróleo medio tiene una gravedad API entre 22,3 y 31,1° (es decir, de 870 a 920  kg/m³ ⁾ .
• El petróleo crudo pesado tiene una gravedad API inferior a 22,3° (es decir, de 920 a 1000  kg/m³ ⁾ .
• El petróleo extra pesado tiene una gravedad API inferior a 10,0° (es decir, superior a 1000  kg/m³ ⁾ .

Sin embargo, no todas las partes utilizan la misma clasificación. ^{[ 9 ]} El Servicio Geológico de los Estados Unidos utiliza rangos ligeramente diferentes. ^{[ 10 ]}

El petróleo crudo con una gravedad API inferior a 10° se denomina petróleo extra pesado o betún . El betún derivado de los yacimientos de arenas bituminosas de Alberta, Canadá, tiene una gravedad API de alrededor de 8°. Puede diluirse con hidrocarburos más ligeros para producir betún diluido , que tiene una gravedad API inferior a 22,3°, o bien, refinarse aún más hasta alcanzar una gravedad API de entre 31 y 33° como crudo sintético . ^{[ 11 ]}

• Comentarios sobre la escala de ajuste de gravedad de la API
• Instrucciones para el uso de un hidrómetro de vidrio con medición en gravedad API.