propiedades fisicas del gas

8/19/2019 Propiedades Fisicas Del Gas.

1/35

1

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO MONAGAS

ESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE PETROLEO

AREAS DE GRADO

Profesor

Tomas Marín

Sección

Gas Natural

Bachilleres

Figueroa, Anthony.

Flores, Magbi.

C.I

20403294

20421051

Maturín: 03 de marzo del 2016


2/35

2

INDICE

INTRODUCCION ................................................................................................... 1

PROPIEDADES FÍSICAS DEL GAS NATURAL ................................................... 2

Propiedades Físicas. ........................................................................... 2

Composición, Apariencia y características. ......................................... 2

Masa Molecular. .................................................................................. 3

Punto de ebullición. ............................................................................. 3

Punto de Roció. ................................................................................... 5

Densidad. ............................................................................................ 5

Riqueza Líquida. ................................................................................. 5

Poder Calorífico. ................................................................................. 6

Poder calorífico superior. ............................................................. 7

Poder calorífico inferior. ............................................................... 7

Calor específico. ................................................................................. 7

Calor especifico de un gas a presión constante (Cp). .................. 8

Calor especifico de un gas a volumen constante (Cv). ................. 8

Presión de vapor. ................................................................................ 8

Presión y Temperatura crítica. .......................................................... 10

Temperatura Crítica (TC). ........................................................... 10

La presión crítica (PC). ............................................................... 10

ESTIMACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS ....................................................... 10

Composición. .................................................................................... 10

Análisis Gravimétrico.................................................................. 10


3/35

3

Análisis Molar o Volumétrico. ..................................................... 11

Masa Molecular ................................................................................. 11

Punto de ebullición. ........................................................................... 14

Punto de Roció. ................................................................................. 14

Densidad. .......................................................................................... 15

Riqueza Líquida. ............................................................................... 16

Poder calorífico. ................................................................................ 17

Calor específico ................................................................................ 18

Determinación del calor especifico de una sustancia: ................ 18

Calor especifico a presión constante (Cp). ................................. 19

Calor especifico a Volumen constante (Cv). ............................... 20

Presión de vapor ............................................................................... 22

Gráficos de Cox. ........................................................................ 22

Ecuación de Clausius- Clapeyron............................................. 23

Ecuación de Antoine. ................................................................. 24

Temperatura Crítica (TC). .................................................................. 25

La presión crítica (PC)........................................................................ 26

APLICACIONES PARA EL CÁLCULO DE PROPIEDADES FÍSICAS ................ 26

Masa Molecular. ................................................................................ 26

Punto de Ebullición. ........................................................................... 26

Punto de roció. .................................................................................. 26

Densidad. .......................................................................................... 27

Riqueza liquida. ................................................................................. 27

El poder calorífico.............................................................................. 28


4/35

4

Calor específico. ............................................................................... 28

Presión de vapor. .............................................................................. 28

Presión y Temperatura crítica. .......................................................... 29

CONCLUCIONES ................................................................................................ 30

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................... 31

INDICE DE TABLAS

Tabla 1: Fuerzas de Van der Waals ....................................................................... 4

Tabla 2: Tabla Periódica ...................................................................................... 12

Tabla 3: Tabla de las constantes universales de los gases (R) ............................ 13

Tabla 4: Valores de coeficiente K dependiendo a la temperatura. ........................ 21

Tabla 5: Constantes de Antoide ........................................................................... 24

INDICE DE FIGURAS

Figura 1: Bomba calorimétrica ............................................................................. 17

Figura 2: Esquema de calorímetro de las mezclas. .............................................. 19

Figura 3: Calor especifico a presión constante. .................................................... 20

Figura 4: Calor especifico a volumen constante. .................................................. 20

Figura 5: Grafico Presión vs Temperatura de Cox. .............................................. 22

Figura 6: Grafico Presión, volumen y temperatura de Cox. .................................. 23


5/35

1

INTRODUCCION

Una propiedad física es una característica que puede ser estudiada usando

los sentidos o algún instrumento especifico de medida. Estas se manifiestan

básicamente en los procesos físicos como cambios de estado, cambios de

temperatura, cambios de presión, etc. Se consideran propiedades físicas: eléctricas,

magnéticas, ópticas, térmicas, mecánicas. Por ejemplo: color, dureza, densidad,

punto de ebullición, punto de fusión. Las propiedades físicas pueden ser Generales

o Específicas. Se dice que son generales cuando un mismo valor puede ser aplicado

a diferentes sustancias. Por ejemplo, la masa, el volumen, el color, textura, etc. Y

Se dicen que son específicas, cuando cada sustancia posee un valor particular.

Ejemplo: la densidad, peso específico, punto de ebullición, punto de fusión, etc. Las

propiedades físicas de la materia son de dos clases:

Propiedades intensivas: no dependen de la cantidad de la masa de materia

presente. Ejemplo: volumen, superficie, etc.; también en este grupo están las

propiedades organolépticas: sabor, color, olor, tacto, sonido o ruido.

Propiedades intensivas: no dependen de la cantidad de masa de materiapresente: ejemplo, estado de agregación (sólido, liquido, gaseoso), punto de

fusión, punto de ebullición, conductividad, solubilidad, etc.

En este trabajo se estudiara las propiedades físicas del gas natural, el término

gas, describe el estado físico de una materia que no tiene forma ni volumen propios.

Lo que significa que el gas se adapta a la forma y volumen del recipiente que lo

contiene. Puesto que todas las substancias pueden adoptar el estado gaseoso,

según la temperatura y presión que se les aplique, el término gas se emplea a las

substancias que existen en estado gaseoso en condiciones llamadas normales o

estándar (Sistema Británico (lpca) y 60 F o 520 R), desde luego en esas condiciones

una libramol del gas ocupara un volumen de 379,63 (PCN/lbmol), volumen que se

conoce como volumen molar del estado gaseoso en condiciones normales.


6/35

2

PROPIEDADES FÍSICAS DEL GAS NATURAL

Propiedades Físicas.

Son aquellas que se pueden medir u observar sin alterar la

composición de la sustancia.

Ejemplo: Color, olor, forma, masa, densidad, punto de fusión, etc.

Composición, Apariencia y características.

El gas natural es un hidrocarburo formado principalmente por metano,

aunque también suele contener una proporción variable de etano, butano, propano,

nitrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua, mercaptanos y trazas de

hidrocarburos más pesados. En su estado natural, es inodoro, incoloro e insípido,

sin embargo para advertir su presencia en caso de fuga se le administra un odorífico

(mercaptanos) que le da el olor característico a huevos podridos. Las características

principales de los gases son:

Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al

cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el

volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.

Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las

moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando

aplicamos una presión.

Su densidad relativa lo hace más ligero que el aire por lo que las fugas o

emisiones se disipan rápidamente (Al no existir fuerza de atracción

intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea)

en las capas superiores de la atmósfera dificultando la formación de mezclas

explosivas en el aire.

Requiere ignición para su combustión.


7/35

3

Es eficiente y abundante.

No es corrosivo.

Masa Molecular.

La masa molecular es la masa de una molécula de un compuesto. Se

mide en unidades de masa atómica, representadas como u, también llamadas

unidades Dalton, representada como Da. Esta última unidad es la indicada en el

Sistema Internacional de Magnitudes.

La masa molecular coincide numéricamente con la masa molar, pero son dos

cosas distintas. Mientras que la masa molecular es la masa de una molécula, la

masa molar es la masa de un mol de compuesto, es decir, del número de Avogadro

de moléculas. La masa molecular en u coincide numéricamente con la masa molar

en gramos.

Punto de ebullición.

Es el punto en el cual aparece la primera burbuja de gas o vapor,aunque estrictamente hablando es vapor el que se produce, y no gas, en vista que

si fuese gas el proceso sería irreversible Para propósitos prácticos se puede

asumir que una gran cantidad de líquido está en equilibrio con una pequeña

cantidad de vapor, de tal forma que la cantidad de gas pueda ser despreciable: En

el caso de un gran volumen de petróleo que contiene un cierto volumen disuelto de

gas y que se encuentra en equilibrio en el yacimiento, se observará que a medida

que se reduce la presión se registrará una presión que permitirá el inicio del

desprendimiento de una burbuja de gas. Esta presión se denomina presión de

Burbujeo. A medida que continúe disminuyendo la presión más seguirá

desprendiéndose de la fase líquida. Conocer la presión de burbujeo en los

yacimientos petrolíferos es de vital importancia, su conocimiento permitirá obtener

un mayor provecho del gas en solución como mecanismo de producción de petróleo.


8/35

4

La temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la

presión atmosférica o presión externa se conoce como punto de ebullición. El punto

de ebullición puede considerarse como la temperatura a la cual la agitación térmica

puede vencer a las fuerzas de atracción entre las moléculas de un líquido. Por tanto,

el punto de ebullición de un compuesto, del mismo modo que el calor de

vaporización y la presión de vapor a una temperatura determinada, da una idea

aproximada sobre la magnitud de las fuerzas de atracción molecular. Los puntos de

ebullición de los hidrocarburos normales aumentan con el peso molecular, puesto

que las fuerzas de atracción de van der Waals se hacen mayores a medida que

aumenta el número de átomos de la molécula. Quizás sea necesario aclarar que

cuando se habla del punto de ebullición o punto de vaporización, se refiere a la

temperatura necesaria, para que un líquido comience a formar las primeras gotas

de vapor, pero esto ocurre a la presión atmosférica, es por ello que se habla de

punto de ebullición normal, en vista que el proceso de ebullición se realiza a la

presión atmosférica, es decir la presión tiene un valor de 14,73 lpca.

Los puntos de ebullición de cada compuesto aumentan regularmente con el

peso molecular, ya que al aumentar el número de átomos en la molécula, aumentan

la fuerzas de Van der Waals entre ellas. Esto puede comprobarse en la tabla 1.

Tabla 1: Fuerzas de Van der Waals


9/35

5

Punto de Roció.

Según Pino (2010), el punto de roció es la condición correspondiente en el

caso en que la mezcla se encuentra en vapor saturado, o en equilibrio con el líquido.

Es el estado en equilibrio de un sistema compuesto en el cual el gas ocupa

prácticamente todo el sistema. Para propósitos prácticos pueden considerarse

100% gas y la composición del gas es la misma que la composición del sistema.

La presión de roció es la presión de un sistema en el punto de roció y por

debajo de la cual comienza el desprendimiento del líquido del gas lo que indica que

es la temperatura a la que empieza a condensar de líquido del gas.

Densidad.

De Ahmed (1989) se tiene, que la densidad es la cantidad de masa

(W), por unidad de volumen (V) y la ecuación que representa, la ecuación general

del estado gaseoso en condiciones ideales se hace los despejes pertinentes, se

puede obtener una ecuación que permite determinar la densidad de los gases.

El término es aplicable a mezclas y sustancias puras en el estado

sólido, líquido y gaseoso. La densidad de las sustancias en estado sólido y líquido

depende de la temperatura y, en el caso de los gases, de la temperatura y presión.

Riqueza Líquida.

Riqueza del Gas Natural o Contenido Líquido, Se refiere al número de

galones de hidrocarburos líquido que pueden extraerse de cada mil pies cúbicos

normales de gas natural (GPM), En la actualidad la mayoría de las plantas de

extracción recupera a los líquidos, solo partiendo del propano, por lo que se indica

cómo 3C en adelante, sin incluir los componentes no hidrocarburos (CO2, NO2,


10/35

6

etc.). El cálculo de GPM se asume que los componentes propano y más pesados

son totalmente recuperados como líquidos, lo cual no ocurre en la práctica.

La riqueza líquida es la producción de hidrocarburos líquidos que se

condensan, para dar paso a la fracción líquida y se extrae en los proceso de

extracción y/o fraccionamiento de los Líquidos del Gas Natural (LGN), este

parámetro debe de ser conocido al momento que el análisis cromatográfico que

indique la composición del gas.

Los (GPM) por lo general, se calculan a partir del propano, ya que es más

común recuperar a este componente en estado líquido (C3+), Los componentes del

(C3+), se extraen de la mezcla de gas natural, para formar el Gas Licuado (GL), que

es lo mismo que el Gas licuado de Petróleo (GLP) y también se recupera la gasolina

blanca, la cual tiene múltiples usos de carácter industrial.

Poder Calorífico.

Se define como la cantidad de calor producido por la combustión de la

unidad de volumen o de peso de un combustible bajo determinadas condiciones.

En el caso del gas se define el poder calorífico como el calor liberado al

quemar un volumen unitario del gas a determinada presión y temperatura.

El poder o valor calórico del gas natural es variable de acuerdo a su

composición, estando comprendido generalmente entre 9.000 y 9.500 calorías /m3,

a menos que se trate de un gas con importante contenido de inertes o por el

contrario de hidrocarburos pesados, siendo así de menor o mayor poder calórico

respectivamente.


11/35

7

Poder calorífico superior.

Es la cantidad total de calor desprendido en la combustión completa de una

unidad de masa de combustible cuando el vapor de agua originado en la combustión

está condensado y, por consiguiente, se tiene en cuenta el calor desprendido en

este cambio de fase.

Poder calorífico inferior.

Es la cantidad total de calor desprendido en la combustión completa de una

unidad de masa de combustible sin contar la parte correspondiente al calor latente

del vapor de agua generado en la combustión, ya que no se produce cambio de

fase, y se expulsa como vapor. Es el valor que interesa en los usos industriales, por

ejemplo hornos o turbinas, en los que los gases de combustión que salen por la

chimenea o escape están a temperaturas elevadas, y el agua en fase vapor no

condensa.

Calor específico.

Es la cantidad de calor que se requiere aplicar a la unidad de peso para

aumentar su temperatura en un grado. Es una magnitud que depende solo de la

naturaleza de la sustancia considerada, pero no de la cantidad presente de un

determinado sistema, Sabemos que al calentar un gas puede ocurrir que:

Varíe su volumen permaneciendo constante presión.

Varíe su presión permaneciendo constante volumen.

En cada caso la cantidad de calor absorbida es distinta. En consecuencia

para los gases existen dos tipos se calores específicos, a saber:

https://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_agua


12/35

8

Calor especifico de un gas a presión constante (Cp).

La cantidad de calor que absorbe un gramo masa de un gas al ser calentado

a presión constante para que aumente en un grado centígrado su temperatura.

Calor especifico de un gas a volumen constante (Cv).

La cantidad de calor que absorbe un gramo masa de un gas para aumentar

en un gramo centigramo su temperatura al mantener contante su volumen.

Los calores específicos a presión y volumen constante de un gas son

funciones de la temperatura únicamente.

Presión de vapor.

Es la presión que ejerce la fase de vapor confinado en un recipiente que lo

contiene, cuando el líquido y vapor de un componente se encuentran en equilibrio

a unas determinadas condiciones de presión y temperatura. El número de moléculas

que se escapan del líquido, es igual al número que regresan a él, luego la presión

de vapor, es una medida de la volatilidad de un líquido. Cuando la presión de vapor

es igual a la presión atmosférica, da origen al punto de ebullición, y se caracteriza

por un burbujeo vigoroso del líquido y la presencia de vapor. El punto de ebullición

normal, es cuando la presión es igual a 1 atm. La presión atmosférica varía con la

altitud; la temperatura ambiente y tiempo meteorológico. Luego el punto de

ebullición también varía, cuando varían estos parámetros

A medida que los líquidos se transforman físicamente en gases, como

ocurre por ejemplo por elevadas temperaturas, sus moléculas se desplazan a una

mayor velocidad y algunas de ellas emergen del líquido para formar un vapor sobre

el líquido. Estas moléculas crean una presión de vapor, la cual a una temperatura

específica es la única presión a la cual un líquido puro y su vapor coexisten en

equilibrio.


13/35

9

La presión de vapor en equilibrio con un líquido o un sólido a cualquier

temperatura se denomina presión de vapor de la sustancia a esa temperatura. La

presión de vapor de una sustancia es función solamente de la temperatura. Quizás

sea importante tener en cuenta que un componente solo tiene presión de vapor

hasta alcanzar el punto crítico, ya que más arriba del puno crítico, solo habrá gas y

el proceso es irreversible En un recipiente que contenga líquido y vapor en equilibrio

a temperatura constante, la presión no depende de las cantidades relativas de vapor

y líquido. Si por algún motivo la cantidad de líquido disminuye, el vapor se condensa

(para compensar) y viceversa, pero si se suministra o sustrae calor a temperatura

constante, la presión no varía. En un recipiente que contenga líquido y vapor en

equilibrio a temperatura constante, la presión no depende de las cantidades

relativas de vapor y líquido.

La presión de vapor de los líquidos. La energía de movimiento (energía

cinética) de las moléculas no se distribuye de modo uniforme entre todas, pues

algunas de ellas poseen más energía y, por tanto, su velocidad, en cualquier

momento, es mayor que la de las otras. Cuando se introduce, a temperatura

constante, un líquido en un recipiente en el que se ha hecho el vacío, las moléculas

que tienen más energía saltan de la superficie del líquido y pasan al estado gaseoso

y, más tarde, algunas de éstas vuelven al estado líquido, es decir, se condensan. Si

se eleva la temperatura, se incrementa el número de moléculas que alcanzan la

velocidad necesaria para saltar y pasar al estado gaseoso.

Cuando, a una temperatura determinada, la velocidad de condensación se

iguala a la de vaporización, el vapor alcanza la saturación y se establece un

equilibrio dinámico.


14/35

10

Presión y Temperatura crítica.

Temperatura Crítica (TC).

De acuerdo con Smith (1997), es la máxima temperatura a la cual puede

licuarse un gas. Lo que indica que es la temperatura por encima de la cual no puede

existir el líquido. La (TC) de una sustancia pura es la temperatura máxima en la que

pueden coexistir las fases líquidas y vapor en equilibrio.

La presión crítica (PC).

Según Roile (2006), es una característica de cualquier sustancia, que define

el campo en el que esta puede transformarse en vapor en presencia del líquido

correspondiente. Según Pino (2010), se define como la mínima presión requerida

para licuar un gas a su temperatura crítica.

ESTIMACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS

Composición.

Análisis Gravimétrico.

Se realiza cuando se conoce la masa de cada componente, acoplados con

métodos modernos de separación como la cromatografía de los gases, y detección

constituyen una poderosa arma de doble propósito como análisis cualitativo para

identificar los componentes presentes, y luego análisis "cuantitativas" para

determinar la cantidad de cada uno de estos componentes.


15/35


16/35

12

Tabla 2: Tabla Periódica

La masa molecular de algunos compuestos se puede medir experimentalmente.

Por ejemplo, se puede medir la masa molecular del butano con un sencillo

experimento de laboratorio.

Tomamos una bureta graduada, la llenamos de agua y la colocamos

invertida en un recipiente con agua. Por otro lado, tomamos un encendedor común,

que contiene gas butano como combustible, y lo pesamos. Luego sumergimos el

encendedor en el agua, lo colocamos dentro de la bureta y liberamos el gas

contenido en él. Pesamos el encendedor vacío. El peso en gramos de gas butano

es igual al peso del encendedor lleno menos el peso del encendedor vacío.

El volumen de gas butano liberado en la bureta se puede medir gracias

a la graduación de la misma. Si medimos la temperatura con termómetro y la presión

atmosférica, podemos despejar número de moles de gas butano de la fórmula de

los gases ideales.

P ∗ V n ∗ R ∗ T n ∗∗


17/35


18/35

14

Punto de ebullición.

El punto de ebullición normal puede ser calculado mediante la fórmula de

Clausius-Clapeyron:

ln + 1−

DondeTb: Punto de ebullición normal en KelvinR: Constante de los gases, 8.314 J · K−1 ·

mol−1

: Presión de vapor a la temperatura dada,atm ; Entalpía de vaporización, J/mol: Temperatura a la que se mide la presión devapor, K

Punto de Roció.

Se puede definir como la temperatura a partir de la cual empieza a condensarse

el vapor de agua contenida en el aire produciendo roció, neblina, o en el inferior

a 0 oC, escarcha. Para una masa dada de aire, con una determinada cantidad

de vapor de agua (humedad absoluta), la humedad relativa es la proporción de

vapor contenida en la relación a la necesaria para llegar al punto de saturación,

expresada en porcentaje. Cuando el aire se satura (humedad relativa = 100%),

se alcanza el punto de roció, donde se puede calcular de la siguiente forma:

P r √ 100 ∗ ⌈112+ 0 . 9 ∗ ⌉ + 0 . 1 ∗ 112 Donde:

Pr= Punto de roció

T = Temperatura (oC)

H= Humedad Relativa.

https://es.wikipedia.org/wiki/Relaci%C3%B3n_de_Clausius-Clapeyronhttps://es.wikipedia.org/wiki/Relaci%C3%B3n_de_Clausius-Clapeyronhttps://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_los_gaseshttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vaporhttps://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_vaporizaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_vaporizaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vaporhttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_los_gaseshttps://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Relaci%C3%B3n_de_Clausius-Clapeyronhttps://es.wikipedia.org/wiki/Relaci%C3%B3n_de_Clausius-Clapeyron


19/35


20/35

16

La ecuación propuesta anteriormente permite determinar la densidad del

gas bajo condiciones ideales, ya que para condiciones reales, se debe de utilizar el

factor de compresibilidad (Z), luego la ecuación queda:

∗ ∗ ∗ Riqueza Líquida.

Para la cuantificación de los de los (GPM) de una mezcla de gas natural, es

necesario determinar el número de pies cúbicos normales (PCN) de un

componente dado en estado gaseoso que se necesita para producir un galón de

líquido. Para eso se necesita el valor de la densidad líquida L

y el peso

molecular PM de cada componente, luego para determinar la riqueza líquida

se utiliza la siguiente fórmula:

1000

7.4805∗379.6∗

Dónde: (PM) es el peso molecular del hidrocarburo líquido en (lb/lbmol) y

L

es la densidad líquida en (lb/pie3)

Los cálculos para una mezcla se pueden realizar a través de la siguiente

ecuación:

∑ 1000 ∗ ∗ 379.6

=

En donde: (Y1) = fracción molar; (1) = densidad molar (gal / lbmol). Si la

densidad del líquido se expresa en (lb/pie3), para hacer la conversión a la unidad de

galones por libramol (gal/lbmol). La conversión se realiza con cierta facilidad


21/35

17

utilizando los factores de conversión., la utilidad de este método, es que la

conversión se puede realizar a cualquier sistema de unidad.

Poder calorífico.

El poder calorífico de una muestra de combustible se mide en una bomba

calorimétrica. La muestra de combustible y un exceso de oxígeno se inflama en

la bomba y tras la combustión, se mide la cantidad de calor. La bomba se enfría

con este fin a temperatura ambiente. Durante dicho enfriamiento, el vapor de

agua se condensa y este calor de condensación del agua está incluido en el

calor resultante.

Figura 1: Bomba calorimétrica

El poder calorífico se cuantifica en los laboratorio por uno de los varios tipos de

calorímetros disponibles En la industria del gas se usan diversos tipos de

calorímetros registradores de funcionamiento continuo en la operación de

gasoductos. El calorímetro funciona a presión constante. El poder calorífico de

los gases se determina como:


22/35

18

A p ∗ ci y ci La corrección aplica a la combustión del gas, ya que la presencia de agua

en el gas será fuente de transferencia de calor adicional al agua que es sometida alincremento de temperatura en el calorímetro .En general, se conocen 2 tipos de

valor calorífico: El poder calorífico Se mide en (calorías /m3), en el Sistema Británico

de Unidades se expresa en (BTU/PCN). El poder calorífico es calculado a una

temperatura de 25 C y 1 atm de presión. Para cálculos a 0, 15 o 20 C, en función

del peso del gas, las diferencias con los valores indicados a 25 C, no sobrepasan el

margen de precisión de las determinaciones del poder calorífico.

Calor específico

El calor específico de los hidrocarburos en las siguientes ecuaciones se ha

despreciado el efecto que ejerce la presión en la capacidad calorífica. La capacidad

calorífica es función de la temperatura y se puede escribir de la siguiente manera:

Al integrar la ecuación desde la temperatura inicial hasta la final queda para

el calor de la reacción:

Determinación del calor especifico de una sustancia:Con el calorímetro de las mezclas se procede así:

Se coloca en el vaso una cantidad conocida de agua. El termómetro indicara su

temperatura, por ejemplo: 15°C

.....2 cT bT aCp

2

1

2

1

3

1

3

2

2

1

2

212

2)(

3)(

2)()(0

T

T

T

T

T T c

T T b

T T adT cT bT aCpdT Q


23/35

19

Se introduce luego un cuerpo cualquiera de masa m, conocida, y que está a una

temperatura dada, por ejemplo: 100°C.

Tapamos perfectamente los dos vasos, y con el agitador tratamos de que toda

la masa de agua alcance una temperatura uniforme.

Durante el proceso de agitado estaremos observando detenidamente el

termómetro. La columna mercurial comienza a ascender, pues el cuerpo a 100°C

cede calor al agua y la calienta.

Llegará un momento en que el termómetro no asciende as. En ese instante

anotamos la temperatura que es la llamada temperatura final, por ejemplo: 47°C.

Figura 2: Esquema de calorímetro de las mezclas.

Calor especifico a presión constante (Cp).

Se puede determinar si a este gas lo encerramos en un cilindro mediante

un pistón y en estas condiciones le comunicamos calor a presión constante ya que

al desplazarse el pistón la presión se mantiene constante.

http://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtml


24/35


25/35

21

Donde:

R: Constante del Gas

Cp: Calor especifico a presión constante

Cv: Calor especifico a volumen constante

El cociente “K” de los calores específicos es importante porque intervienen

en muchas de las relaciones de procesos termodinámicos, donde:

/ De aquí se deduce que:

1

1

T (K) Cp (Kj/Kg-K) Cv (Kj / Kg-K) K273 1.004 0.717 1.4

298 1.009 0.722 1.398

300 1.009 0.722 1.398

400 1.028 0.741 1.387500 1.047 0.760 1.378

700 1.082 0.795 1.361900 1.115 0.828 1.347

1000 1.130 0.843 1.340Tabla 4: Valores de coeficiente K dependiendo a la temperatura.


26/35

22

Presión de vapor

Este parámetro se puede determinar a través de ecuaciones

matemáticas, como también a través de diagrama, aunque para los

hidrocarburos se utilizan gráficos:

Gráficos de Cox.

La (PV) aumenta con la temperatura, pero no en una forma lineal. Pero, si

se establecen unos ejes apropiados se puede obtener una relación lineal entre la

(PV) y la temperatura. Esto fue lo que realizo Cox, para, ello gráfico la (PV). En (lpca)

en escala logarítmica y la temperatura en F, con ello se pueden obtener gráficas

que permiten determinar la presión de vapor.

Una sustancia pura compresible en equilibrio, se define su estado

conociendo únicamente una variable intensiva independiente; esta puede ser la

presión o temperatura; a continuación se presenta el diagrama p-T [Diagrama de

Cox] que relaciona la presión de vapor con la temperatura. La presión de vapor

[Presión de equilibrio], para cualquier sustancia pura compresible puede determinar

también mediante la ecuación de Antoine. A continuación se presenta el diagrama

p-T correspondiente al vapor de agua:

Figura 5: Grafico Presión vs Temperatura de Cox.


27/35

23

Figura 6: Grafico Presión, volumen y temperatura de Cox.

Ecuación de Clausius- Clapeyron.

Estos investigadores dedujeron que el logaritmo de la presión de vapor

es una función lineal del inverso de temperatura absoluta, esto se expresa a través

de la siguiente ecuación matemática, que permite determinar la presión de vapor:

T T R

H

P

P M

o11

ln

1

0

1

Aquí: (P0) es la presión de Vapor a T absoluta y ( P10) es la presión de vapor

a la temperatura T1 M H es el calor de vaporización molar, R es la constante

universal de los gases. Para que la ecuación tenga validez se tienen que cumplir las

siguientes suposiciones: El vapor se debe comportar como un gas ideal; el volumen

molar del líquido es un valor despreciable en comparación con el volumen molar del

vapor, el valor del calor de vaporización molar se considera constante e

independiente de la temperatura.


28/35

24

Ecuación de Antoine.

La presión de vapor de cada componente puro se puede calcular por medio

de la ecuación de Antoine a presión del sistema (P), siendo A, B, C, constantes de

Antoine tabuladas, La determinación de la presión de vapor a través de la

correlación de Antoine es de de gran utilidad, y se fundamenta en la ecuación:

˚

Compuesto Formula A B C

Acetileno C2H2 14,83 1837 -8,45

Acetona C3H6O 14,71 2976 -34,52

Agua H2O 16,54 3985 -39

Amoniaco NH3 15,49 2363 -22,62

Benceno C6H6 14,16 2949 -44,56

n-Butano C4H10 13,98 2292 -27,86

Ciclohexano C6H6 13,79 2795 -49,11

Cloroformo CHCl3 14,5 2939 -37

n-Decano C10H22 13,99 3452 -78,9

Diox. De azufre SO2 14,94 2385 -32,21

Diox. De Carbono CO2 15,38 1956 -2,11

Diox. De Nitrogeno NO2 21,98 6615 86,88

Etano C2H6 13,88 1582 -13,76

Etanol C2H6O 16,19 3424 -55,72

Eter Etilico C4H10O 14,17 2564 -39,37

Etilenglicol C2H6O2 16,18 4494 -82,1

Etileno (eteno) C2H4 13,82 1427 -14,31

n-Heptano C7H16 13,9 2933 -55,64

Hidrogeno H2 12,78 232 8,08

Metano CH4 13,58 968 -3,72Metanol CH4O 16,49 3593 -35,22

Monox. De Carbono CO 13,87 770 1,64

Neon Ne 13,47 265 2,83

Nitrogeno N2 13,45 658 -2,85

Oxigeno O2 13,68 780 -4,18

Tabla 5: Constantes de Antoide


29/35

25

Una de las ventajas de la ecuación es que los valores de las constantes (A,

B y C) pueden obtenerse con facilidad para un número grande de especies

químicas. En la literatura se encuentra también la presión de vapor Reid. Parámetro

de gran importancia en pruebas para las gasolinas. La presión de vapor Reid es la

medida de la presión de vapor de una muestra a 100F. La prueba se realiza

comúnmente en una bomba. Los resultados se expresan en libras, para la presión

de vapor en (mm de Hg) es ampliamente utilizadas (A, B y C) son constante que

dependen de la temperatura.

Temperatura Crítica (TC).

La temperatura crítica de los compuestos orgánicos se determina con la

correlación de Lydersen, la cual establece la siguiente ecuación:

2)(567,0 T T

T T bC

En donde:

(Tb) = temperatura normal de ebullición en grados absolutos, Kelvin o Rankine (K o R).

(TC)= temperatura crítica del compuesto orgánico (K o R)

En la mayoría de los casos, los datos se encuentran tabulados. (T)

incrementos de temperatura de Lydersen, que se encuentran tabulados:

El cálculo de la temperatura crítica, tiene una alta precisión, difícilmente el

error es mayor a 2%, salvo en compuestos con alto peso molecular, o con altos

contenidos de carbonos, de los hidrocarburos líquidos.


30/35

26

La presión crítica (PC).

La presión crítica de los compuestos orgánicos se estima a partir de la

siguiente ecuación:

2)34,0( P

M P C

En donde

(M)=peso molecular

C P Presión crítica: (atm)

(P)= incrementos de presión, el cual se encuentra tabulados.

APLICACIONES PARA EL CÁLCULO DE PROPIEDADES FÍSICAS

Masa Molecular.

La determinación de la masa molecular es importante ya que es una forma

de determinar la cantidad de masa que se tiene en un volumen o cantidad de materia

de una sustancia determinada.

Punto de Ebullición.

Conocer la presión de ebullición en los yacimientos petrolíferos es de vital

importancia, ya que permitirá obtener un mayor provecho del gas en solución como

mecanismo de producción de petróleo.

Punto de roció.

Se calcula el punto de roció para evitar la condensación de agua existen

equipos para que no perjudiquen a nuestra instalación o proceso. Utilizamos la

temperatura de Punto de rocío para medir el grado de sequedad del gas.


31/35


32/35


33/35

29

Presión y Temperatura crítica.

Las Condiciones de Presión y Temperatura Críticas los de Gases son de

gran importancia, en vista que con ellas se puede predecir el estado físico de las

sustancias en estudio.

En general las propiedades criticas tienen una gran importancia sobre todo

para determinar el comportamiento de los hidrocarburos, en especial cuando se

trata de los alcanos, principales constituyentes del gas natural. En este caso las

propiedades críticas sirven para evaluar el comportamiento de las propiedades

termodinámicas de los alcanos pesados y sus mezclas, ya que es esencial para el

diseño para los procesos de la industria petroquímica como la destilación, adsorción

y la extracción.


34/35

30

CONCLUCIONES

La estimación de las propiedades es de gran importancia técnica y económica

pues permite hacer una selección de las condiciones y equipos de operación

que se utilizara en el manejo y procesamiento de los gases con el fin de cumplir

con las normativas nacionales e internacionales para la comercialización del gas

natural.

Las propiedades de los gases reales se estiman a partir de ecuaciones empíricas

basadas en el comportamiento de los gases ideales, algunas veces estas son

modificadas con el fin de obtener resultados que se ajusten más a los gases

reales.

Hoy en día se cuentan con diversos métodos para estimar las propiedades

físicas de los gases, por lo tanto, estas se deberían calcular por distintos

métodos matemáticos y experimentales, para ser comparados y poder detectar

anomalías.

La comercialización del gas natural implica que este reúna unas características

especiales que lo hace apto para su transporte y consumo, tanto industrial como

doméstico.


35/35

BIBLIOGRAFIA

Pino. F, (2005), Manual Proceso de Separación de Petróleo y Gas. Escuela de

Ingeniería de Petróleo UDO_ MONAGAS, Campus Los Guaritos, Maturín,

Estado Monagas.

Distribución del gas natural, Propiedades del Gas Natural, Link de internet:

http://www.gasnaturaldistribucion.com/es/conocenos/quienes+somos/historia+del+

gas/1297104955871/caracteristicas+del+gas+natural.html

Ingeniería Civil (2009), Determinación de Propiedades físicas: Punto de Fusión

– Punto de Ebullición – La Densidad, link de internet:

http://ingeleidysalax.blogspot.com/2013/09/determinacion-de-propiedades-

fisicas.html

Wauquier. J, (2004), El refino del petróleo, Ediciones Díaz de Santos.

Martínez. J, (1994), Características y comportamiento de los hidrocarburos,

Ingeniería de gas natural, Maracaibo – Venezuela, Oficina de propiedad

intelectual de Canadá, certificado de registro número 438347.

propiedades fisicas del gas

Documents