DENSIDAD, VISCOSIDAD Y

FACTORES DE

COMPRESIBILIDAD

INGENIERA DE PRODUCCIN

Y GAS NATURAL I

INGENIERA DE PRODUCCIN Y GAS NATURAL I 2

INSTITUTO TECNOLGICO

SUPERIOR DE COSAMALOAPAN

Asignatura: Ingeniera de Produccin y Gas Natural I

Profesor: Ing. May Tony Reyes Lopez

Carrera: Ing. Petrolera

Clave: SPJ-1303

ESTUDIANTES: Indira Melina Virgen Castro

Jos Yanael Hidalgo Ruiz

Efran Pedro Rosario

Atcender Aguirre Fernndez

Jovany Mota Contrera

GRUPO: 707-AB

SEMESTRE: Sptimo

FECHA DE ENTREGA: 25 de Septiembre del 2014

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NDICE

INTRODUCCIN ................................................................................................................................... 4

DENSIDAD, VISCOSIDAD Y FACTOR DE COMPRESIBILIDAD DEL GAS .................................................. 5

GAS NATURAL ...................................................................................................................................... 5

GAS IDEAL ............................................................................................................................................ 5

DENSIDAD ............................................................................................................................................ 6

GRAVEDAD ESPECFICA ....................................................................................................................... 7

VISCOSIDAD ......................................................................................................................................... 7

FACTOR DE COMPRESIBILIDAD z ......................................................................................................... 8

CONCLUSIN ....................................................................................................................................... 9

PREGUNTAS ......................................................................................................................................... 9

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INTRODUCCIN

Un gas se define como un fluido homogneo de baja densidad y viscosidad. El gas no tiene

volumen y forma determinada, sin embargo, cuando el gas se expande llena

completamente el cilindro o tanque que lo contiene.

Las propiedades del gas cambian considerablemente respecto a las propiedades de los

fluidos, principalmente debido a que las molculas en el gas se encuentran ms alejadas

respecto a las molculas en los lquidos. Por lo tanto, un cambio en la presin tiene un

efecto mayor sobre la densidad de un gas que la que ejercera en un lquido.

Para comprender y predecir el comportamiento volumtrico de reservas de petrleo y gas

en funcin de la presin, el conocimiento de las propiedades fsicas de los fluidos deben

ser adquiridas. Estas propiedades del lquido se determinan generalmente mediante

experimentos de laboratorio realizados sobre muestras de fluidos. En la ausencia de

medidas experimentalmente, es necesario que el ingeniero petrolero determine las

propiedades de las correlaciones obtenidas empricamente.

Las propiedades fsicas de un gas natural se pueden calcular directamente por mediciones

de laboratorio o por pronsticos a partir de la composicin qumica de la mezcla de gases.

En este ltimo caso, los clculos se basan sobre las propiedades fsicas de los

componentes individuales del gas y sus leyes fsicas, frecuentemente referidas como

reglas de mezclado, en las que se relacionan las propiedades de cada componente a la

mezcla de gas. En el presente trabajo se describe el comportamiento de los gases ideales y

reales, derivando las correspondientes ecuaciones de estado.

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DENSIDAD, VISCOSIDAD Y

FACTOR DE COMPRESIBILIDAD DEL GAS

GAS NATURAL

El gas se define como un lquido homogneo de baja viscosidad y densidad que no tiene

volumen definido pero se expande para llenar completamente el recipiente en el que se

encuentra. Los gases de hidrocarburos que se encuentran formados normalmente de

gases como el metano, etano, propanos, butanos, pentanos y pequeas cantidades de

hexanos.

Fig. 1 Yacimientos de petrleo con casquete de gas.

GAS IDEAL

Se considera un gas terico o hipottico. La teora cintica de los gases establece que un

gas est formado por una gran cantidad de partculas llamadas molculas. Un gas ideal

(perfecto) presenta las propiedades siguientes:

El volumen ocupado por las molculas es insignificante en comparacin con el

volumen total ocupado por el gas.

Las fuerzas de atraccin y repulsin entre las molculas y las paredes del

contenedor en donde se aloja el gas son despreciables.

Los choques entre las molculas son perfectamente elsticas (no existiendo

prdida de energa interna durante los choques).

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Fig. 2 Nula fuerza de atraccin entre las Molculas de gas

DENSIDAD

La densidad es una medida utilizada por la fsica y la qumica para determinar la cantidad

de masa contenida en un determinado volumen.

ag

pM

RT

La ciencia establece dos tipos de densidades. La densidad absoluta o real que mide la

masa por unidad de volumen, y es la que generalmente se entiende por densidad.

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relacin entre la masa y

el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por

metro cbico (kg/m), aunque frecuentemente tambin es expresada en g/cm.

La frmula de la densidad, masa / volumen, se puede aplicar para cualquier sustancia, no

obstante sta debe ser homognea. Pues en sustancias heterogneas la densidad va a ser

distinta en diferentes partes. En el caso de que se presente este problema lo que se debe

hacer es sacar la densidad de las distintas partes y a partir de las cifras obtenidas extraer

el promedio. La densidad de una sustancia puede variar si se cambia la presin o la

temperatura. En el caso de que la presin aumente, la densidad del material tambin lo

hace; por el contrario, en el caso de que la temperatura aumente, la densidad baja. Sin

embargo para ambas variaciones, presin y temperatura, existen excepciones, por

ejemplo para slidos y lquidos el efecto de la temperatura y la presin no es importante,

a diferencia de los gases que se ve fuertemente afectada.

Existe un instrumento llamado densmetro o hidrmetro que determina la densidad

relativa de los lquidos. Consiste en un cilindro y un bulbo (pesado para que flote) de vidrio

que en su interior contiene una escala de gramos por centmetro cbico. Se vierte el

lquido en la parte de la jarra alta y el hidrmetro baja hasta que flote libremente, y en la

escala se puede ver qu densidad presenta la sustancia en cuestin. Existen varios tipos

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de densmetros especficos para distintos lquidos: alcoholmetro (alcohol), lactmetro

(leche), sacarmetro (melaza), salmetro (sales), entre otros.

En cuanto a las medidas de la densidad son variadas. La utilizada por el Sistema

Internacional es kilogramo por metro. Tambin se puede utilizar gramo por centmetro

cbico, gramo por galn, gramo por pie cbico o libra por pie cbico.

GRAVEDAD ESPECFICA

La gravedad especfica se define como el cociente de la densidad del gas a la del aire.

Ambas densidades medidas o expresadas en la misma presin y temperatura.

Comnmente, a la presin y temperatura pseucriticas (psc y Tsc):

g

g

aire

Suponiendo que el comportamiento de la mezcla de gases y el aire es descrito por la

ecuacin del gas ideal, la gravedad especfica puede ser expresada como:

sc a

scg

sc air

sc

p M

RT

p M

RT

28.96

a ag

air

M M

M

VISCOSIDAD

La viscosidad de un lquido es una medida de la friccin interna del lquido (resistencia) a

fluir. Si la friccin entre las capas del lquido es pequea, es decir, una baja viscosidad, una

fuerza aplicada tendr como resultado un gradiente de velocidad elevado. Como la

viscosidad aumenta, cada capa de lquido ejerce una mayor resistencia fraccional en las

capas adyacentes y el gradiente de velocidad disminuye.

La viscosidad de un fluido se define en general como el cociente de la fuerza cortante por

unidad de rea. Las viscosidades se expresan en trminos de centipoises, o micropoises.

Viscosidad del gas no se suele medir en el laboratorio ya que se puede estimar con la

precisin de correlaciones empricas. Se expresa matemticamente:

,g yip T

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Fig.3 Comportamiento de un gas sometido a diferentes presiones.

FACTOR DE COMPRESIBILIDAD z

Se define como la relacin del volumen real ocupado por n-moles de gas a condiciones

dadas de presin y temperatura. Respecto al volumen ideal ocupado por n-moles de gas a

las mismas condiciones de presin y temperatura (gases ideales), es decir:

real

ideal

Vz

V

En donde Vreal representa el volumen de gas real en ft y Videal representa el volumen de

gas ideal en ft. Para un gas ideal, el factor de compresibilidad es igual a la unidad (Z=1).

Para un gas real, el factor Z es mayor o menor que la unidad dependiendo de la presin,

temperatura y de la composicin del gas (el factor z no es constante).

Fig. 4 Forma comn del factor z como funcin de la presin a temperatura constante.

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CONCLUSIN

Concluimos que la importancia que tiene la ley de los gases ideales, es que es la base para

obtener ecuaciones de estado que nos permiten predecir el comportamiento de gases

reales, lo cual se hace modificando parmetros como el volumen y la presin, y

considerando otros como el factor acntrico, coeficientes de interaccin binaria, etc.

El clculo adecuado de las propiedades del gas proveniente de yacimientos, as como el

conocimiento de la composicin de la mezcla, es importante ya que estas propiedades van

cambiando conforme vara la presin, el volumen y la Temperatura en el Sistema Integral

de Produccin.

Las propiedades fsicas del gas natural se pueden obtener directamente de anlisis de

laboratorio (cromatografa de gases) o a travs de correlaciones.

PREGUNTAS

1. Qu es la densidad?

La densidad es una medida utilizada por la fsica y la qumica para determinar la cantidad

de masa contenida en un determinado volumen.

2. Qu es la viscosidad?

La viscosidad de un lquido es una medida de la friccin interna del lquido (resistencia) a

fluir.

3. Qu es el Factor de Compresibilidad?

Se define como la relacin del volumen real ocupado por n-moles de gas a condiciones

dadas de presin y temperatura. Respecto al volumen ideal ocupado por n-moles de gas a

las mismas condiciones de presin y temperatura (gases ideales).