Punto de inflamabilidad

El punto de inflamación de un material es la "temperatura más baja del líquido a la cual, bajo ciertas condiciones estandarizadas, un líquido emite vapores en una cantidad tal que es capaz de formar una sustancia inflamable mezcla vapor/aire". (EN 60079-10-1)

El punto de inflamación a veces se confunde con la temperatura de autoignición, la temperatura que provoca la ignición espontánea. El punto de ignición es la temperatura más baja a la que los vapores siguen ardiendo después de que se retira la fuente de ignición. Es más alto que el punto de inflamación, porque en el punto de inflamación es posible que no se produzca vapor lo suficientemente rápido como para sostener la combustión. Ni el punto de inflamación ni el punto de ignición dependen directamente de la temperatura de la fuente de ignición, pero la temperatura de la fuente de ignición es mucho más alta que el punto de inflamación o de ignición y puede aumentar la temperatura del combustible por encima de la temperatura ambiente habitual para facilitar la ignición.

Combustibles

El punto de inflamación es una característica descriptiva que se utiliza para distinguir entre combustibles inflamables, como la gasolina (también conocida como gasolina) y combustibles combustibles, como el diésel.

También se utiliza para caracterizar los riesgos de incendio de los combustibles. Los combustibles que tienen un punto de inflamación inferior a 37,8 °C (100,0 °F) se denominan inflamables, mientras que los combustibles que tienen un punto de inflamación superior a esa temperatura se denominan combustibles.

Mecanismo

Todos los líquidos tienen una presión de vapor específica, que es una función de la temperatura de ese líquido y está sujeta a la Ley de Boyle. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la presión de vapor. A medida que aumenta la presión de vapor, aumenta la concentración de vapor de un líquido inflamable o combustible en el aire. Por lo tanto, la temperatura determina la concentración de vapor del líquido inflamable en el aire. Se necesita cierta concentración de un vapor inflamable o combustible para mantener la combustión en el aire, el límite inferior inflamable, y esa concentración es específica para cada líquido inflamable o combustible. El punto de inflamación es la temperatura más baja a la que habrá suficiente vapor inflamable para inducir la ignición cuando se aplique una fuente de ignición.

Medición

Hay dos tipos básicos de medición del punto de inflamación: copa abierta y copa cerrada. En los dispositivos de copa abierta, la muestra está contenida en una copa abierta que se calienta y, a intervalos, se enciende una llama sobre la superficie. El punto de inflamación medido en realidad variará con la altura de la llama sobre la superficie del líquido y, a una altura suficiente, la temperatura del punto de inflamación medido coincidirá con el punto de inflamación. El ejemplo más conocido es la copa abierta de Cleveland (COC).

Hay dos tipos de probadores de copa cerrada: no equilibrados, como Pensky-Martens, donde los vapores sobre el líquido no están en equilibrio de temperatura con el líquido, y equilibrados, como Small Scale (comúnmente conocido como Setaflash), donde se considera que los vapores están en equilibrio de temperatura con el líquido. En ambos tipos, las copas se sellan con una tapa a través de la cual se puede introducir la fuente de ignición. Los probadores de copa cerrada normalmente dan valores más bajos para el punto de inflamación que los de copa abierta (típicamente 5–10 °C o 9–18 °F menos) y son una mejor aproximación a la temperatura a la cual la presión de vapor alcanza el límite inferior inflamable. Además de los probadores de punto de inflamación Penskey-Martens, otros probadores no equilibrados incluyen TAG y Abel, los cuales son capaces de enfriar la muestra por debajo de la temperatura ambiente para materiales de bajo punto de inflamación. El probador de punto de inflamación TAG cumple con la norma ASTM D56 y no tiene agitador, mientras que los probadores de punto de inflamación Abel cumplen con IP 170 e ISO 13736 y tiene un motor de agitación para que la muestra se agite durante la prueba.

El punto de inflamación es una medida empírica más que un parámetro físico fundamental. El valor medido variará con el equipo y las variaciones del protocolo de prueba, incluida la tasa de rampa de temperatura (en probadores automáticos), el tiempo permitido para que la muestra se equilibre, el volumen de la muestra y si la muestra se agita.

Los métodos para determinar el punto de inflamación de un líquido se especifican en muchas normas. Por ejemplo, las pruebas con el método de copa cerrada de Pensky-Martens se detallan en las normas ASTM D93, IP34, ISO 2719, DIN 51758, JIS K2265 y AFNOR M07-019. La determinación del punto de inflamación por el método de copa cerrada a pequeña escala se detalla en las normas ASTM D3828 y D3278, EN ISO 3679 y 3680 e IP 523 y 524.

La guía CEN/TR 15138 para la prueba del punto de inflamación y la guía ISO TR 29662 para la prueba del punto de inflamación cubren los aspectos clave de la prueba del punto de inflamación.

Ejemplos

La gasolina (gasolina) es un combustible que se utiliza en un motor de encendido por chispa. El combustible se mezcla con aire dentro de sus límites inflamables y se calienta por compresión y está sujeto a la Ley de Boyle por encima de su punto de inflamación, luego se enciende con la bujía. Para encenderse, el combustible debe tener un punto de inflamación bajo, pero para evitar la preignición provocada por el calor residual en una cámara de combustión caliente, el combustible debe tener una temperatura de autoignición alta.

Los puntos de inflamación del combustible diésel varían entre 52 y 96 °C (126 y 205 °F). El diesel es adecuado para su uso en un motor de encendido por compresión. El aire se comprime hasta que se calienta por encima de la temperatura de autoignición del combustible, que luego se inyecta como un rocío de alta presión, manteniendo la mezcla de aire y combustible dentro de los límites inflamables. Un motor diésel no tiene una fuente de ignición (como las bujías en un motor de gasolina), por lo que el combustible diésel puede tener un punto de inflamación alto, pero debe tener una temperatura de autoignición baja.

Los puntos de inflamación del combustible para aviones también varían según la composición del combustible. Tanto el Jet A como el Jet A-1 tienen puntos de inflamación entre 38 y 66 °C (100 y 151 °F), cerca del queroseno estándar. Sin embargo, tanto Jet B como JP-4 tienen puntos de inflamación entre −23 y −1 °C (−9 y 30 °F).

Estandarización

Los puntos de inflamación de las sustancias se miden según los métodos de prueba estándar descritos y definidos en una publicación de 1938 de T.L. Ainsley de South Shields titulado "Transporte marítimo de petróleo" (Capitán P. Jansen). La metodología de prueba define el aparato requerido para llevar a cabo la medición, los parámetros de prueba clave, el procedimiento a seguir por el operador o el aparato automatizado y la precisión del método de prueba. Los métodos de prueba estándar están escritos y controlados por varios comités y organizaciones nacionales e internacionales. Los tres órganos principales son el Grupo de Trabajo Conjunto CEN/ISO sobre Punto de Inflamación (JWG-FP), la Sección de Inflamabilidad ASTM D02.8B y el Panel de Inflamabilidad TMS SC-B-4 del Instituto de Energía.