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CAPITULO I
PROPIEDADES DEL GAS
NATURAL
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Gas natural
Es un recurso natural no renovable, que debido a sus caractersticas
combustibles se le ha dado una amplia gama de aplicaciones que van desde
el uso domstico hasta las diversas ramas industriales. Tiene su origen en la
transformacin de la materia orgnica proveniente de animales y vegetales
sometida a la accin bacteriolgica, altas presiones y temperaturas durante
millones de aos, por efecto del asentamiento de las capas de sedimentosque la contienen.
Se encuentra en el subsuelo alojado en los espacios porosos de ciertas
rocas, en estructuras geolgicas denominadas yacimientos, generalmente
atrapado entre el petrleo y una capa rocosa impermeable. Est formadopor hidrocarburos que tienen un punto de ebullicin muy bajo y no tiene un
olor especfico.
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El metano forma aproximadamente el 75% del gas tpico, el etano
puede presentarse en porcentajes superiores al 10% y el propano porencima del 3%; pueden estar tambin presentes: butano, pentano,
hexano, heptano y octano.
Composicin del gas natural
La composicin del gas natural incluye diversos hidrocarburos
gaseosos, con predominio del metano, por sobre el 90%, y en
proporciones menores etano, propano, butano, pentano y pequeas
proporciones de gases inertes como dixido de carbono y nitrgeno,tabla 5-2
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Descripcin y Caractersticas Tcnicas
Las caractersticas del gas, como su composicin molar,
comportamiento, compresibilidad, convertibilidad a lquido, poder
calorfico, entre otros; ameritan estudios e investigaciones para el
mejor aprovechamiento de esta fuente de energa.
El gas natural es incoloro, inodoro, inspido, sin forma particular yms ligero que el aire. Se presenta en su forma liquida por debajo de
los -161C. Por razones de seguridad, se le aade mercaptano, un
agente qumico que le da un olor a huevo podrido, con el propsito
de detectar una posible fuga de gas.
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Clasificacin del gas natural
La clasificacin del gas suele hacerse de acuerdo a una serie de
parmetros entre los que se encuentran; su procedencia, el
contenido de hidrocarburos pesados, y el contenido de H2S.
Segn la Procedencia
Gas asociado: proveniente del yacimiento donde el productoprincipal es el petrleo
Gas no asociado: proveniente del yacimiento donde el gas seencuentra mezclado con hidrocarburos lquidos o agua.
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Segn el Contenido de Hidrocarburos Pesados
Gas rico (hmedo): es aquel donde la cantidad de propanos y ms pesadoses de tal magnitud que al ser sometidos a operaciones de refrigeracin, se
producen lquidos en cantidades considerables. C3+ aproximadamente 3.0
GPMPC (galones por mil pies cbicos en condiciones normales).
Gas pobre (seco): es aquel donde prevalece el metano y el etano y si sesometen a operaciones de refrigeracin no producen cantidades
considerables de lquidos.
Gas Condensado: El gas condensado presenta condensacin retrgrada
isotrmica en un rango de temperatura (200 400F) y presiones (3000 -8000 lpc) normales de yacimiento, presenta un color incoloro amarillo claro.
La mezcla de hidrocarburos a las condiciones iniciales de presin y
temperatura se encuentra en fase gaseosa o en el punto de roco.
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Segn en Contenido de H2S
Gas agrio: es aquel donde el contenido de sulfuro de hidrogeno (H2S)y compuestos de azufre mayor a 4 ppm; considerndolo como un gas
bastantemente corrosivo este gas tambin puede contener
compuestos como el dixido de carbono CO2.
La GPSA (Gas Processors Suppliers Association) define como un gas
apto para ser transportado por tuberas a aquel que contiene menos
de 4 ppm de H2S; menos del 3.0% de CO2 y 6 a7 lb. de agua por
MMPC en condiciones normales.
Gas dulce: es aquel donde el contenido de H2S es menor a 4 ppm.
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Clasificacin de los yacimientos de gas
Yacimiento de gas seco
Estos yacimientos se caracterizan por contener principalmente
metano (%C1>90) con pequeas cantidades de pentanos y
componentes ms pesados (%C5+
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Yacimiento de gas hmedo
Se caracterizan por contener un mayor porcentaje de componentesintermedios y pesados que los gases secos. Es llamado hmedo
porque a las condiciones de separacin en superficie la mezcla cae en
la regin de dos fases generando relaciones de gas-liquido que
pueden variar entre 60000 y 100000 scfn/bbln. La palabra humedad
no se refiere a que si el gas est humectado por agua sino a loshidrocarburos lquidos que se condensan en la superficie. En efecto
el gas de yacimiento, est normalmente saturado con agua.
Los gases hmedos se diferencian de los gases condesados en lo
siguiente:
No ocurre condensacin retrgrada durante el agotamiento de
presin.
Tienen menor cantidad de componentes pesados.
La cantidad de lquidos condesados en el separador es menor.
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Yacimiento de gas condensado
Un yacimiento de gas condensado, se constituye como una mezcla
compleja de hidrocarburos, que se caracteriza por presentar un
porcentaje de metano mayor de un 60% y contener mayor cantidad
de componentes pesados. Dicha mezcla a condiciones de presin y
temperatura de yacimiento, se encuentra en estado gaseoso y en sutrayecto a la superficie, donde logran condensarse sus componentes
hidrocarburos ms pesados, producto de la variacin de sus
condiciones iniciales.
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GAS NATURAL EN BOLIVIA
RESERVAS DE GAS EN BOLIVIA
COMPOSICIN DEL GAS BOLIVIANO
Una muestra de las principales composiciones del gas natural del
centro del pas se presenta en la siguiente tabla. El anlisis se reportaen base seca, es decir que no se toma en cuenta el agua, pero esto
no significa que el gas no contenga este elemento. La concentracin
de agua se debe medir o calcular y luego agregar a la composicin
dada. La tabla muestra varios gases tipo.
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COMPOSICION DEL GAS NATURAL PRODUCIDOS EN ALGUNOS CAMPOSBOLIVIANOS
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PROPIEDADES FISICAS DEL GAS NATURAL
GAS IDEAL
Es un gas que tiene un comportamiento dado por la ecuacin
de estado PV = nRT, adems cumple con las condiciones de
que se encuentra a presiones menor a 10 atm-abs. y las
interacciones entre sus molculas son nulas.
Considerando que el volumen esta en funcin de la presin y
la temperatura V=f(P,T),en este punto se introduce la ley de
Avogadro, en determinadas condiciones de P y T un mol de
cualquier gas ocupara un mismo volumen V, por lo tanto paraun peso molecular de gas, puede escribirse.
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Donde R es una constante para todos los gases, por mol de gas, para
n moles de un gas.
Siendo n el peso total o masa del gas W dividido por el pesomolecular M
El valor de R depende de las unidades empleadas de presin,
volumen y temperatura. Para 60 F y 14.7 Psi, considrese la presin
en Psi, temperatura en R y volumen en pie3, el volumen de un
mol (n=1) tendr un volumen aproximado de 379.6 pie3, dedonde:
R = 14.7 lpca*379 pies3
= 10.73 lpca*pie3
520R*1 lbmol R lbmol
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DENSIDAD, VOLUMEN ESPECFICO Y GRAVEDAD ESPECFICA DEGASES IDEALES
Definiendo la densidad, de un gas como el peso por unidad devolumen se tiene:
Definiendo el volumen especfico, de un gas como volumen depeso se expresa:
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La gravedad especifica, se define como la razn de la densidad delgas a la densidad de una sustancia base, en las mismas condiciones
de presin y temperatura. Para el caso de gases, se toma el aire comosustancia base.
Ejemplo:Calcular la densidad, volumen especfico y la gravedad especfica del
metano a 0 psig (14psia) y 60 F.
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MEZCLA DE LOS GASES
A presiones y temperaturas relativamente bajas, los sistemas se
comportan en forma ideal, por lo cual se cumplen las ecuaciones
siguientes:
La composicin de una mezcla de gases (gas natural) se expresageneralmente en porcentajes por mol, porcentaje (o fraccin) por
volumen o porcentaje por peso.
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Para los gases reales, cuando Z se aproxima a la unidad el
porcentaje en moles es igual al volumen %. La composicin molar de
un gas multicomponentes no cambia con la presin o temperatura
siempre que todos los componentes permanezcan en la fase gaseosa
.
El porcentaje (o fraccin) por mol es igual al porcentaje (o fraccin)
por volumen. Esto se deduce de la ley de Avogadro, ya que el
volumen de cualquier componente en una mezcla ser proporcional
al nmero de moles de tal componente.
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Ejemplo:Conversin de porcentaje por mol (o volumen) a porcentajepor peso del mismo gas.
El peso molecular de la muestra de gas es 19.028 lbs./lbmol
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PESO MOLECULAR APARENTE Ma O PESO MOLECUL.AR DEMEZCLAS Mm
El peso molecular de las mezclas gaseosas se encuentra
dividiendo la suma de los pesos de los componentes entre el
nmero de moles o bien encontrando la sumatoria de los
pesos moleculares por la fraccin molar.
Ejemplo:
Calcular el peso molecular aparente del aire, mezcla
de nitrgeno, oxigeno y argn, en la siguiente
proporcin: N2= 78%; O2= 21%; A= 1%
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Tomando el aire como base, la gravedad del gas de la muestra
anterior calculado por la tabla ser:
Si se conoce la gravead especfica de los componentes, ygi la gravedad
especfica de la mezcla puede calcularse por:
GAS REAL
Es aquel que se comporta tal como se presenta en la naturaleza y en
las operaciones diarias. La ecuacin de estado que intentan
representar su comportamiento toma en cuenta la desviacin conrespecto a la idealidad, que no es ms que el factor de
compresibilidad Z. La ecuacin masgeneral para estos es PV = nZRT.
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CONTENIDO DE LQUIDO GPM EN UNA MUESTRA DE GAS,GRAVEDAD ESPECFICA DEL GAS
En base a la composicin de una muestra se calcula la cantidad de
lquido de hidrocarburos que se pueden extraer de mil pies cbicos
de gas medidos a condiciones Standard
PODER CALORIFICO DEL GAS
El Poder Calorfico parcial de cada uno de los componentes permite
obtener el poder calorfico total de la muestra, y mediante AGA 5 se
computa la energa a condiciones de proceso. Del mismo modo se
puedenobtener otras variables tales como la densidad a 1 Atm y 15
C
El poder calorfico del gas es equivalente a su calidad, y porconsiguiente a su valor econmico. De all la importancia de sumedicin
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