Procedimiento para la determinación del punto de humo de un hidrocarburo,

que comprende entre las diferentes etapas definidas en la norma ASTM D 1322 o sus equivalentes, la identificación, entre diferentes aspectos de la llama en función de la posición del quemador en la lámpara, de un aspecto particular de la llama y la lectura de la altura de esta llama en una escala graduada en mm, que se caracteriza por el hecho de que se capta y se graba, por medio de una cámara digital o de un equivalente de esta cámara, al menos una serie de imágenes digitales de la llama con unos intervalos lo suficientemente próximos como para permitir, mediante el análisis de estas imágenes digitales, la detección de un cambio brusco de la forma de la llama que corresponde a la aparición de una llama (B) cuyo extremo puntiagudo llega casi a desaparecer, dejando una llama muy ligeramente engrosada, y que se mide a la altura de dicha llama en el momento de ese cambio brusco de su forma, dicha altura asimilándose al punto de 10 humo del hidrocarburo probado.

Procedimiento y dispositivo para la determinación del punto de humo de los hidrocarburos.

La presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para la determinación del punto de humo de los hidrocarburos, que comprende en particular la captación y el análisis de imágenes digitales, así como un dispositivo que sirve para llevar a cabo dicho procedimiento.

El punto de humo de un hidrocarburo es una característica que se determina habitualmente en los laboratorios de las refinerías, principalmente en los querosenos, los fueles para la aviación, o incluso los petróleos lampantes.

Esta característica es un parámetro importante ya que está directamente ligado a la composición en hidrocarburos de los carburantes probados. En efecto, cuanto menor es la relación C/H, y por lo tanto el contenido en compuestos aromáticos, más elevado es el punto de humo y mejor es el comportamiento del carburante durante su combustión. En otros términos, el punto de humo está ligado cuantitativamente a la transferencia potencial de calor radiante y, en la medida en que esta transferencia de calor ejerce una gran influencia sobre la temperatura de las piezas metálicas, el punto de humo se convierte, por lo tanto, en un indicador predictivo de la longevidad de dichas piezas metálicas.

El punto de humo presenta, por desgracia, el inconveniente de ser bastante difícil de medir. Se utiliza, por lo general, para ello un método de análisis que es objeto de una normalización (como el método que se describe en la norma ASTM D 1322 o sus equivalentes, por ejemplo ISO 3014, IP 57 o NF M 07-028) para permitir la detección y a continuación la medición de la altura máxima de una llama (por lo general expresada en mm y con una precisión de una décima de milímetro) que se puede obtener a partir del hidrocarburo probado sin que se forme humo.

En esta medición, la muestra se quema en una lámpara de mecha, también descrita en la norma ASTM D 1322, y el operario hace que varíe la posición del quemador de tal modo que se modifique progresivamente la altura y el aspecto de la llama que pasa lentamente de un estado relativamente alargado y disperso con un extremo superior que emite un ligero humo, a un estado que presenta una altura de llama más corta, con un extremo superior perfectamente redondeado. Entre estos dos estados de la llama, el operario también debe distinguir otras dos formas intermedias, es decir, la que presenta una punta alargada cuyos bordes aparecen cóncavos en la parte superior y aquella en la que el extremo puntiagudo llega casi a desaparecer y que forma una llama ligeramente redondeada sin humo. Es cuando la llama presenta este último aspecto cuando el operario aumenta la altura de la llama, en una escala graduada en mm dispuesta en el interior y en la parte posterior de la lámpara. El valor definitivo del punto de humo seleccionado para la muestra analizada corresponde a la media de tres mediciones sucesivas, calculada a 0, 1 mm aproximadamente.

El método de medición del punto de humo, tal y como se define en la norma ASTM D 1322, como todos los métodos de análisis de este tipo, presenta no obstante unos límites en términos de precisión, esencialmente debidos a las dificultades de apreciación del operario, en particular a la hora de decidir para juzgar el aspecto correcto de la llama, de conformidad con la norma, y también en el momento de la medición visual de la altura de esta misma llama sobre la escala graduada. En efecto, la buena calidad de la medición de esta altura exige unas precauciones de funcionamiento particulares cuyas aplicaciones dependen por completo del operario. Es por lo que la repetibilidad y la reproductibilidad de la prueba normalizada son respectivamente de 2 mm y 3 mm.

La solicitante se ha propuesto resolver esta dificultad sustituyendo el ojo y el cerebro del operario por un sistema técnico de captación de imágenes digitales formado esencialmente por una cámara digital, o por un equivalente de esta cámara digital, y un sistema informático asociado que permite analizar y tratar las imágenes digitales grabadas. No obstante, la distinción de las diferentes formas características de la llama, entre el estado relativamente alargado y disperso con un extremo superior que emite un ligero humo y el estado que presenta una altura de llama más corta con un extremo superior perfectamente redondeado, es subjetiva y se presta mal a la utilización habitual de un programa informático de análisis y de tratamiento de imágenes digitales. La solicitante, después de numerosos trabajos de investigación, ha encontrado que, de forma inesperada, la utilización de este sistema asociado a una selección de parámetros apropiados y un calibrado correcto, permitía aumentar de forma espectacular la precisión del método y obtener el punto de humo del hidrocarburo probado liberándose de la subjetividad del operario.

La presente invención tiene, en consecuencia, como objeto un procedimiento para la determinación del punto de humo de un hidrocarburo, que comprende entre las diferentes etapas definidas en la norma ASTM D 1322 o sus equivalentes, la identificación, entre diferentes aspectos de la llama en función de la posición del quemador en la lámpara, de un aspecto particular de la llama y la lectura de la altura de esta llama en una escala graduada en mm, que se caracteriza por el hecho de que se capta y se graba, por medio de una cámara digital o de un equivalente de esta cámara, una serie de imágenes digitales de la llama con unos intervalos lo suficientemente próximos como para permitir, mediante el análisis de estas imágenes digitales, la detección de un cambio brusco de la forma de la llama, y porque se mide la altura de dicha llama en el momento de ese cambio brusco de su forma, dicha altura asimilándose al punto de humo del hidrocarburo probado.

De preferencia, la cámara digital estará equipada con un dispositivo fotodetector con transferencia de carga (en inglés Charge Coupled Device, y abreviado CCD) . Los intervalos entre dos captaciones de imágenes estarán comprendidos de preferencia entre 0, 1 y 0, 2 segundos, y en particular entre 0, 5 y 1, 0 segundos. El número de imágenes digitales de cada serie de imágenes es, de preferencia, al menos igual a 10.

Las operaciones de captación de imágenes digitales y de análisis y de tratamiento de estas imágenes para la identificación de la imagen que corresponde al primer cambio brusco de la forma de la llama están de preferencia automatizadas por medio de un programa específico.

Las diferentes etapas del método habitual de medición del punto de humo mencionado con anterioridad y al que se hace referencia en el preámbulo de la reivindicación de procedimiento independiente, realizadas en las condiciones de funcionamiento que se definen en la norma ASTM D 1322, o sus equivalentes, son las siguientes:

(a) preparación y calibrado de una lámpara de determinación del punto de humo de acuerdo con las indicaciones de la norma, puntos 9 y 10;

(b) colocación de una mecha de al menos 125 mm, empapada de muestra, en el portamechas del quemador de la lámpara;

(c) introducción de 20 ml de muestra en el depósito del quemador;

(d) atornillado del portamechas con la mecha sobre el depósito del quemador;

(e) corte del extremo superior de la mecha de tal modo que esta sobresalga del portamechas en 5 mm e inserción del quemador de la lámpara;

(f) prendido de la mecha y regulación de la mecha hasta que la llama tenga una altura de 1 cm aproximadamente y, tras un periodo de combustión de alrededor de 5 minutos;

(g) elevación del quemador hasta la aparición de humo; a continuación,

(h) bajada lenta del quemador hasta que la llama ya no emita humo y presente un extremo superior perfectamente redondeado.

Las etapas preliminares a la identificación del cambio brusco de la forma de la llama son estrictamente conformes a la norma ASTM D 1322 (en particular la norma ASTM D 1322-97) , o a uno de sus equivalentes técnicos, y no es, por lo tanto, necesario describir aquí en detalle el conjunto de las condiciones operativas y medidas de seguridad que permiten una ejecución correcta del procedimiento de determinación del punto de humo.

La etapa que consiste en obtener, mediante la bajada manual progresiva de la mecha del quemador de la lámpara, una llama que ya no emite humo y que... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la determinación del punto de humo de un hidrocarburo, que comprende entre las diferentes etapas definidas en la norma ASTM D 1322 o sus equivalentes, la identificación, entre diferentes aspectos de la llama en función de la posición del quemador en la lámpara, de un aspecto particular de la llama y la lectura de la altura de esta llama en una escala graduada en mm, que se caracteriza por el hecho de que se capta y se graba, por medio de una cámara digital o de un equivalente de esta cámara, al menos una serie de imágenes digitales de la llama con unos intervalos lo suficientemente próximos como para permitir, mediante el análisis de estas imágenes digitales, la detección de un cambio brusco de la forma de la llama que corresponde a la aparición de una llama (B) cuyo extremo puntiagudo llega casi a desaparecer, dejando una llama muy ligeramente engrosada, y que se mide a la altura de dicha llama en el momento de ese cambio brusco de su forma, dicha altura asimilándose al punto de humo del hidrocarburo probado.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por el hecho de que la cámara digital comprende un dispositivo fotodetector de transferencia de carga (CCD) .

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, que se caracteriza por el hecho de que los intervalos entre las diferentes captaciones de imágenes están comprendidos entre 0, 1 y 2, 0 segundos, y de preferencia entre 0, 5 y 1, 0 segundos.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por el hecho de que la detección del cambio brusco de la forma de la llama se realiza mediante la medición del cambio brusco de la velocidad de reducción del diámetro de Feret de la imagen de la llama.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, que se caracteriza por el hecho de que, para detectar el cambio brusco de la velocidad de reducción del diámetro de Feret, se mide este diámetro de Feret con un ángulo a inferior a 45º.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 y 5, que se caracteriza por el hecho de que la altura de la llama es igual al diámetro de Feret para α = 0º de la imagen de la llama.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 6, que se caracteriza por el hecho de que la imagen digital que corresponde al cambio brusco de la velocidad de reducción del diámetro de Feret se somete a una operación de umbralamiento que utiliza un umbral determinado por medio de uno o de varias mezclas de carburantes estándar con un punto de humo conocido.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por el hecho de que la cámara digital con dispositivo de transferencia de carga (CCD) cubre unas longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por el hecho de que se intercala entre la llama y la cámara digital con CCD un filtro anti-infrarrojos.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por el hecho de que la cámara digital con CCD permite grabar imágenes digitales con al menos 512 niveles de gris, y de preferencia con al menos 32.768 niveles de gris.

11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por el hecho de que se utiliza una cámara digital con CCD con zoom y que se coloca esta cámara a una distancia de entre 1 m y 1, 5 m aproximadamente de la lámpara.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, que se caracteriza por el hecho de que el zoom se regula de tal modo que la imagen digital grabada contenga la imagen de toda la escala graduada del aparato de determinación del punto de humo.

13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por el hecho de que el número de imágenes digitales de cada serie es al menos igual a 10.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por el hecho de que las operaciones de captación de imágenes digitales y de análisis y de tratamiento de estas imágenes están automatizadas gracias a un programa específico.

15. Dispositivo para la determinación del punto de humo de un carburante hidroxicarbonado, que comprende:

- un aparato de determinación del punto de humo de conformidad con las especificaciones de la norma ASTM D1322; -una cámara digital adaptada para permitir la captación de al menos una serie de imágenes digitales de una llama con unos intervalos lo suficientemente próximos como para permitir, mediante el análisis de estas imágenes digitales la detección de un cambio brusco de la forma de la llama que corresponde a la aparición de

una llama (B) cuyo extremo puntiagudo llega casi a desaparecer, dejando una llama muy ligeramente engrosada y, unida a esta; -un sistema informático diseñado y programado para permitir la grabación, el análisis y el tratamiento de las imágenes digitales captadas por la cámara digital.

16. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, que se caracteriza por el hecho de que comprende, además, un filtro anti-infrarrojos colocado entre el aparato de determinación del punto de humo y la cámara digital.

17. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15 o 16, que se caracteriza por el hecho de que la cámara digital cubre unas longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo.

18. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 17, que se caracteriza por el hecho de que la 10 cámara digital permite grabar imágenes digitales con al menos 512 niveles de grises, de preferencia con al menos

32.768 niveles de gris.

19. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 18, que se caracteriza por el hecho de que la cámara digital comprende un zoom y está colocado a una distancia de entre 1m y 1, 5 m aproximadamente de la lámpara del aparato de determinación del punto de humo.

20. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 19, que se caracteriza por el hecho de que el zoom está regulado de tal modo que la imagen digital grabada contenga la imagen de la totalidad de la escala graduada del aparato de determinación del punto de humo.