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Gases RealesGases Reales
Febrero 2011
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Mezcla de Gases (gas natural)
Es una mezcla de hidrocarburos formado
por los miembros mas volátiles de la cadena
parafínica, que procede de formaciones
geológicas. Puede presentar compuestos
no hidrocarburos tales como N2, H2S, CO2 y
H2O entre otros.
Gas NaturalGas Natural
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GasGas
- Estado de la materia
- No tiene volumen y forma definida
- Baja densidad y viscosidad
Idealmente:
P.V = n.R.T
“Se cumple a bajas presiones” < a 150 lpca aprox.
Características:
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Componentes:
- Contiene hidrocarburos parafínicos en mayor cantidad:
CH4 Metano (predominante)
C2H6 Etano
C3H8 Propano
C4H10 Butano
C5H12 Pentano
C6H14 Hexano
C7H16 heptano
HidrocarburosHidrocarburos
- Contiene hidrocarburos olefínicos, naftenicos, aromáticos en trazas .
Isómeros
Isómeros
n C4H10
n C5H12
, i C4H10
, i C5H12
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Sistema de un compuesto puro
Diagrama P - T
Pre
sió
n
Temperatura
Vapor
Punto triple
LíquidoSólido
Punto crítico
Gas
P
T Tc
Pc
Líq.
Vapor
Curva “Presión de vapor” Pv
Curva de “punto de ebullición” Tb
Si P < Pv el sistema es vapor
Si P > Pv el sistema es liquido
Si P = Pv el líquido y el vapor coexisten en equilibro
@ Temperatura @ Temperatura definidadefinida
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Normalización de la composición del gas Normalización de la composición del gas
∑ ∑ yyii
yyii yynorm=norm=
Al tener una mezcla de gases, lo primero que se debe hacer es verificar que la sumatoria sea igual a 100 %( en porcentaje molar) o 1 (en fracción molar)
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Gravedad específica
Peso molecular
Presión seudocrítica
Temperatura seudocrítica
Volumen estándar
Composición Composición del Gas Naturaldel Gas Natural
(Distribución de los (Distribución de los componentes)componentes) Factor acéntrico
Propiedades básicas de la mezcla de compuestosPropiedades básicas de la mezcla de compuestos
Tensión superficial
Densidad
Viscosidad
Conductividad térmica
Capacidad calorífica
Volumen especifico
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Datos de las propiedades de compuestos puros
Fig 23-2 Physical Constants. GPSA. Electronic Data Book. 11va edición Capítulo 23.
Las tablas de las propiedades se encuentran disponibles en la mayoría de los textos relacionados con gas natural
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Las propiedades de una mezcla de compuestos
depende
Algunas propiedades de mezcla se basan en la Ley de Dalton:
Ley de soluciones ideales
La suma de la fracción molar de cada compuesto presente en la mezcla multiplicado por la propiedad física de cada compuesto puro a las
condiciones del sistema se obtendrá el valor de la propiedad física de la mezcla a las condiciones del sistema
Sistema multicomponente
PresiónPresión
TemperaturaTemperatura
ComposiciónComposición
PProp. de la mezclarop. de la mezcla= ∑ y= ∑ yii * P * Prop comp purorop comp puro
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Propiedades de compuestos puros
Peso molecular del gas
1
N
gas i ii
PM y PM
Peso Molecular (PM) obtenido de la tabla (molecular mass)
1
N
gas i ii
PM y PM
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Gravedad específica
aire
gas
aire
gas
aire
gasg PM
PM
TR
PMPTR
PMP
gs
*
**
*
..
g.e gas = 19,28/28,96 = 0,665
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Fracción Masica
i ii
t ii
m mw
m m
Yi*Pmi = mi (cada componente)
Luego cada mi/PM.
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1
N
SC i Cii
P y P
1
N
SC i Cii
T y T
Propiedades seudocriticas con la regla de Kay
Temperatura Pseudocritica
Presión Pseudocritica
Pci y Tci son tomadas de la tabla (debe llevarse la temp a R (°F +460)
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Capacidad calorífica Neta (VCN) y Capacidad calorífica Bruto (VCB)
∑yi*VCBi ∑yi*VCNi
VCBi y VCNi son tomados de la tabla
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Factor de Compresibilidad Factor de Compresibilidad Es un factor que mide la desviación del comportamiento ideal
P.V = n.R.T.z
z es función de (P, T, Comp. Gas)
Gas ideal
z = 1z > 1z < 1
Gas Real
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Los gases presentan el mismo comportamiento (factor z), cuando su T y P se expresa en función de sus valores críticos.
Punto Crítico
Teoría de los Estados CorrespondientesTeoría de los Estados Correspondientes
PsrSC
P
P
srSC
TT
T
Vapor sobrecalentado
Liquido subenfriado
Mezcla
Presión seudoreducida
Temperatura seudoreducida
Los valores críticos son utilizados como referencia
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Factor de corrección por la presencia gases ácidos (Fsk o Factor de corrección por la presencia gases ácidos (Fsk o εε) ) por Wichert y Aziz. por Wichert y Aziz.
Temperatura critica ajustadaTemperatura critica ajustada
Presión critica ajustadaPresión critica ajustada
42
5.02
6.122
9.022 15120 SHSHSHCOSHCOsk yyyyyyF
SKSCsc FTT *
SKSHSHSC
SKSCSCsc FyyT
FTPP
22
*
1
Si el gas contiene H2S o CO2 se debe calcular el factor de corrección Fsk,usando la ecuación siguiente
1
N
SC i Cii
P y P
1
N
SC i Cii
T y T
Y luego corregir Tsc y Psc calculadas anteriormente
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TsrTsrzz
PsrPsr
Calculo de Z Factor de compresibilidadCalculo de Z Factor de compresibilidad
Método de Standing KatzMétodo de Standing Katz
*SCsr P
PP
*SCsr T
TT
Se calcula de Presión y Temperatura pseudoreducida con Py Se calcula de Presión y Temperatura pseudoreducida con Py T del sistema respectivamente y luego se entra en la grafica T del sistema respectivamente y luego se entra en la grafica para leer Z.para leer Z.
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Problema a resolverProblema a resolverLa siguiente mezcla de gases, cuya composición en porcentaje aparece en la tabla, se encuentra a una P = 2100 Psia y T = 500 °R. Aplicar lo siguiente:
1.Normalizar2.Calcular 2.1 Peso molecular2.2 Gravedad especifica2.3 Fracción Masica2.4 Presión Pseudocritica2.5 Temperatura Pseudocritica2.6 Valor calorífico neto2.7 Valor calorífico neto y bruto2.8 Presión y temperatura Pseudocritica corregida por acidez2.9 Presion y temperatura pseudoreducida2.10 Factor de compresibilidad (standing Katz)