manejo de produccion en campos de gas

10
MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS ABEL NARA' NJO AGUDELO Profesor Asociado Escuela de Procesos y Energia UNIVERSIDAD NACIOANL DE COLOMBIA- SEDE MEDELLiN ESCUELA DE PROCESOS Y ENERGiA 2004 r"\ / UNAL-Medellfn 1111111111111111111" 1111'"111111111111111111111111 64000001603843

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MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS

ABEL NARANJO AGUDELO Profesor Asociado Escuela de Procesos y Energia

UNIVERSIDAD NACIOANL DE COLOMBIA- SEDE MEDELLiN ESCUELA DE PROCESOS Y ENERGiA

2004 r

UNAL-Medellfn

1111111111111111111 1111111111111111111111111111 64000001603843

TRATAMIENTO DEL GAS

1 - GENERALIDADES SOBRE EL GAS NATURAL

Gas Ideal Condiciones Base Gases reales Mezclas de Gases Contenido liquido de un Gas Viscosidad del Gas Poder Calorifico del Gas Capacidad Calorifica del Gas Tratamiento del Gas

2 CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL GAS

Fundamentos de Transferencia de Calor Requerimientos de Calor en un Proceso de Intercambio de Calor Intercambiadores de Calor Calentadores Unidades de Separacion a Baja Temperatura

3 SEPARACION GAS - LiQUIDO

Separadores Descripcion de Separadores Separadores Especiales Factores que Afectan la Separacion Dimensionamiento de Separadores Presiones de Diserio y Espesor de Lamina

4 DESHIDRATACION DEL GAS t

Determinacion del Contenido de Agua en el Gas Hidratos Deshidratacion del Gas Deshidratacion por Absorcion Deshidratacion por Adsorcion Deshidratacion por Expansion y Refrigeracion

5 ENDULZAMIENTO DEL GAS

Generalidades Procesos de Absorcion Quimica Procesos de Absorcion Fisica Procesos H ibridos

Procesos de Conversi6n Directa Procesos de Absorci6n en Lecho Seco Procedimiento Preliminar para Seleccionar un Proceso de Endulzamiento Avances Tecnol6gicos en el Tratamiento del Gas

6 PROCESAMIENTO DEL GAS

Proceso de Absorci6n Proceso de Refrigeraci6n Proceso Criogenico

7 FLUJO DE GAS EN TUBERiAS

Ecuaci6n General para Flujo de Gas en Tuberlas Ecuaciones Pnlcticas para Flujo de Gas Selecci6n de la Ecuaci6n Adeucada Eficiencia de Tuberia Presiones de Trabajo Permisibles en Tuberlas Velocidad Permisible en Tuberlas Determinaci6n del Diametro de Tuberla Requerido Denominaci6n de Tuberlas Correcciones por cambio de Altura

8 COMPRESION DEL GAS

Introduccion Compresores Ciclos de Com presion Eficiencia Volumetrica Temperatura de Descarga Capacidad del Compresor Trabajo Caballaje y Potencia Compresion Polifasica Sistemas de Compresion Seleccion de un Sistema de Compresion

9 MEDICION DEL GAS

Caracteristicas Importantes de un Medidor Tipos de Medidores Descripcion del Medidor de Orificio Ecuacion Basica del Medidor de Orificio Factores de Correccion en la Ecuacion Basica del Medidor de Orificio Cartas del Registrador Calculo de Volumenes

1 - GENERALIDADES SOBR

EI gas natural es una mezclc puede estar en estado gasec despresurizarlo esta en estad( necesario separarlos para m c~GeL9as natural presente es bastante amplio

Dada su naturaleza gaseosa procedimientos desarrollados c relativa facilidad sus propiedad calidad que exigen los consumi

11 GAS IDEAL

Para analizar las propiedades f mas sencillo de un gas 0 sea l

encuentre en estado gaseoso ideal Un gas ideal cumple con I

- Ocupa todo el volumen dispo EI volumen de las moleculas No hay interacciones del tipo Los choques entre las mol transferencia de energia

Estas cuatro condiciones se conlt

Con base en la teoria cineticc conocidas como leyes de los gas

bull Ley de Boyle EI volumen dE es inversamente proporcional

constante P =

yo lumen

bull Ley de Charles (Gay Lussa volumen ocupado por una cc proporcional a la temperatura

V =constanteT

Esta misma ley tam bien se puec volumen constante para una canti la temperatura 0 sea

P=constante T

2

1 - GENERALIDADES SOBRE EL GAS NATURAL

EI gas natural es una mezcla de hidrocarburos la mayoria de bajo peso molecular que puede estar en estado gaseoso 0 liquido en el yacimiento pero al traerlo a superficie y despresurizarlo esta en estado gaseoso aunque acompafiado con liquido y por 10 tanto es necesario separarlos para manejar de manera independiente ambas fases ELQrn~ipal

c~-QeLgas naural nQLrnalmente es el metano pero el rango de hidrocarburosshypresente es bastante amplio

Dada su naturaleza gaseosa la caracterizacion y manejo del gas natural se hace con procedimientos desarrollados con base en la teoria de los gases y esto permite definir con relativa facilidad sus propiedades fisicas y los procedimientos para lIevarlo a los requisitos de calidad que exigen los consumidores

11 GAS IDEAL 1

Para analizar las propiedades fisicas del gas natural se debe empezar por estudiar el caso mas sencillo de un gas 0 sea un compuesto puro que a presion y temperatura ambiente se encuentre en estado gaseoso este tipo de fluido tradicionalmente se considera como gas ideal Un gas ideal cumple con las siguientes condiciones

Ocupa todo el volumen disponible en el recipiente donde esta almacenado J EI volumen de las moleculas comparado con el volumen total es despreciable

( No hay interacciones del tipo gravitacional electrico 0 electromagnetico entre moleculas Los choques entre las moleculas son completamente elasticos 0 sea que no hay transferencia de energia

Estas cuatro condiciones se conocen como los postulados de la teoria cinetica de los gases

Con base en la teoria cinetica de los gases se han podido establecer algunas leyes conocidas como leyes de los gases ideales entre las cuales se puede mencionar

bull Ley de Boyle EI volumen de una cantidad (masa) dada de gas a temperatura con stante es inversamente proporcional a la presion 0 sea

I

constante po ltJ p = (11 )

volumen

bull Ley de Charles (Gay Lussac) Cuando se trabaja con gases a bajas presiones el volumen ocupado por una cantidad dada de gas a presion constante es directamente proporcional a la temperatura 0 sea

V =constanteT (1 2)

Esta misma ley tambien se puede enunciar como a presiones bajas y manteniendo el volumen constante para una cantidad dada de gas la presion es directamente proporcional a la temperatura 0 sea

P=constante T ( 13)

3

-

En su primera forma se conoce como Ley de Charles y en su segunda forma como Ley de Gay-Lussac bull Ley de Avogadro Bajo las mismas condiciones de presion y temperatura volumenes

iguales de gases ideales contienen el mismo numero de moleculas

111 Ecuaci6n de Estado para un Gas Ideal

Con base en las ecuaciones (11) - (1 3) se puede lIegar a una relacion entre presion volumen temperatura y cantidad de gas conocida como la ecuacion de estado para un gas ideal y la cual presenta la siguiente forma

PV=nRT (1 A)

donde

P Presion absoluta a la que se encuentra el gas la cual por definicion es la presion que indica el registrador de presion mas la atmosferica del lugar medidas ambas en las mismas unidades

V Volumen que ocupa el gas el cual por definicion de gas ideal es el mismo volumen del recipiente

n Cantidad de gas dada en moles Por definicion una mol es el peso molecular expresado en unidades de masa de esta forma se habla de una libra mol (lb mol) como el peso molecular expresado en libras y un gramo mol (g mol) como el peso molecular expresado en gramos

R Constante universal de los gases su valor depende de las unidades usadas pero para un sistema de unidades dado es una constante aunque tiene dimensiones

T Temperatura absoluta la cual es igual al valor que indica el registrador de temperatura del gas mas una constante que depende de las unidades en que se registre la

temperatura del gas Si la temperatura se mide en OF la temperatura absoluta se obtiene de T = OF + 460 Y se da en grados Rankine si la temperatura se mide en degC la temperatura absoluta se calcula deT =degC + 27375 y se da en grados Kelvin

En cuanto a los valores que puede tener R como ya se dijo depende de las unidades usadas para P V n y T Por ejemplo por definicion una libra mol de un gas ocupa 379 pies3 a 147 Ipca y 60 0 sea que para aplicar la ecuacion (1 A)

P =147 Ipca

T =460 + 60 =5200 R

n =1 Ib mol

V =379 pies3

por tanto

a mns DB IBLlOTJCJ

QlICA WJ)lAl

147 Lpca3 79pies1

R=--~-~--520 () R Ib mol

De otra parte tambien por definic absoluta de presion ocupa 224 litr tiene

P =1 at ab

T =degC + 27315 =27315degK

v =22 4 Itrs

n =1 gmol

a sea que

1aL 22411rR 00

1Kmol27315K

Aunque el valor de R depende de I moles para el objetivo de estas not

Es muy comun usar la ecuacion I siguiente forma

Pv= RT

Donde v se conoce como el volur las demas variables siguen tenien

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos pur reacciones quimicas la mezcla re pueden aplicar las mismas leyes de gases ideales cumplen con las

bull Ley de Dalton Cuando se t presion igual a la que ejercel manteniendo la temperatura c del componente i y la presio parciales

Matematicamente la ley de Dalton manera

PV =njRT

donde

4

10 73 1pca pies R lhmol

ey de

enes

ion Jas

4)

R= 147 Lpca3 79 piesJ

520 degR lh mol

De otra parte tambien por definicion un gramo mol de un gas a OdegC y una atmosfera absoluta de presion ocupa 224 litros nuevamente si se va a aplicar la ecuacion (1 A) se tiene

P = 1 at ab

T = degC + 27315 = 273 15degK

v = 224 Itrs

n = 1 gmol

o sea que

I at 2241tr 0082 at ItR I gmol27315K gmol oK

Aunque el valor de R depende de las unidades usadas para presion volumen temperatura y moles para el objetivo de estas notas se mostraran solamente los dos valores anteriores

Es muy comun usar la ecuacion (1 A) por mol (Ibmol 0 gmol) y en este caso queda de la siguiente forma -

Pv = RT (1 5)

Donde v se conoce como el volumen especifico molar (volumen por lb mol 0 por gmol) y las demas variables siguen teniendo el mismo significado

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos puros en estado gaseoso se mezclan sin que ocurran reacciones quimicas la mezcia resultante se comporta tambien como un gas ideal y se Ie pueden aplicar las mismas leyes vistas para los gases ideales Adicionalmente las mezcias de gases ideales cumplen con las dos leyes siguientes

bull Ley de Dalton Cuando se tiene una mezcla de gases cada componente ejerce una presion igual a la que ejerceria si estuviera ocupando el volumen que tiene la mezcia manteniendo la temperatura constante Esta presion se conoce como la presion parcial del componente i y la presion total de la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales

Matematicamente la ley de Dalton se puede plantear usando la ecuacion (1 A) de la siguiente manera

PjV = njRT (16)

donde

5

P j es la presion parcial del elemento i nj numero de moles del elemento i

Ademas

P = Ipi

(17)

Despejando Pi de (1 6) y dividiendo por (1 7) se tiene

I~ R T Vn n (1 8)

P RT VIn In en la ecuaci6n (1 8) el terminG nLnj se conoce como fraccion molar del componente i y por definici6n es la relacion entre el numero de moles del componente i y el numero de moles totales en la mezcia Se representa por Yj

La ecuacion (1 8) se puede reordenar para presentarla como

p =pn =pv (1 9) ~n

La ecuaci6n (1 9) es otra forma de plantear la Ley de Dalton y se podria enunciar como En una mezcia de gases ideales la presi6n parcial del componente i es igual al producto de la presion total de la mezcia por la fraccion molar del componente i

bull Ley de Amagat En una mezcla de gases ideales el volumen ocupado por cad a componente de la mezcia es igual al volumen que ocuparian las moles de dicho componente si estuviera solo a la presion de la mezcla Este volumen se conoce como volumen parcial y el volumen de la mezcla es igual a la suma de los volumenes parciales

Matematicamente la ley de Amagat se puede plantear usando la ecuacion (14) asi

PVj = njRT

RT Vi= n (110)p bull

yademas

V = V = RT n = RT n (111 ) ~ ~P P ~

Dividiendo la ecuaci6n (1 10) por la (1 11) se tiene

V V n

I V V In

n se ( y recordando que

~n

V = y 0 sea que V

Vj =Yj V

y la ecuacion (1 12) es otra f(

Observando la ecuacion (1 1

y V por definicion es la f V

volumen parcial del compone

La composici6n de una mE componente (equivalente a I ultimo se debe conocer el pe es la relacion entre la masa d

AI dar la composici6n se id molar Sin embargo la identifi la mezcia solo es posible hi separacion como compuest( puntos de ebullici6n son ba carbon os y empiezan a apare compuestos puros se hace i identifican los componentes J y los hidrocarburos de mas (

identifica como C el cual

algun metodo pues no se Aunque con las tecnicas aCi mayor de componentes purm considerarla como un compor

113 Peso Molecular Densmiddot

Cuando se trata de mezclas n pues la mezcla esta compue aparente de una mezcla se ot

MWa= LYj MWj donde

Yj yMWj Son la fraccion rr

6

I

n y recordando que ~---- se definio como Yi se tiene finalmente

~nl

V VI = Y middot 0 sea que

I

(112)

y la ecuacion (1 12) es otra forma de enunciar la ley de Amagat

Observando la ecuacion (1 12) se ve que

(113)

V Y por definicion es la fraccion par volumen del componente i y es la relacion entre el

V volumen parcial del componente i y el volumen total de la mezctashy

La composicion de una mezcla de gases se puede dar como fraccion molar de cada componente (equivalente a fraccion por volumen) 0 fraccion por peso Para calcular este ultimo se debe conocer el peso molecular de la mezcla pues por definicion fraccion por peso es la relacion entre la masa del componente i y la masa total de la mezcla

AI dar la composicion se identifican los diferentes componentes y su respectiva fraccion molar Sin embargo la identificacion de todos los compuestos puros que son componentes de la mezcla solo es posible hasta cierto punto pues para hidrocarburos livianos es facil su separacion como compuesto puro caso del metano etano middot propano debido a que sus puntos de ebullicion son bastante diferentes pero a medida que aumenta el numero de carbonos y empiezan a aparecer los isomeros la separacion de todos los componentes como compuestos puros se hace imposible Por esta razon al dar la composicion de un gas se identifican los componentes puros generalmente hasta el hexane al igual que el H2S y el CO2

y los hidrocarburos de mas de seis carbonos se toman como un solo componente que se

identifica como C el cual es una fraccion cuyas caracterlsticas se deben determinar por

algun metodo pues no se encuentran en tablas como las de los componentes puros Aunque con las tecnicas actuales de cromatografia es posible identificar un numero aCln mayor de componentes puros de todas maneras se lIega a una fraccion final que habra que considerarla como un componente puro sin serlo

113 Peso Molecular Densidad y Gravedad Especifica de Mezclas

Cuando se trata de mezclas no se habla de peso molecular sino de peso molecular aparente pues la mezcla esta compuesta por moleculas de diferentes tamarios EI peso molecular aparente de una mezcla se obtiene de la siguiente forma

(1 14) donde

Son la fraccion molar y el peso molecular del componente i respectivamente

7

Es el peso malecular aparente Tabla 1- Propiedades Fisicas de la Tabla 232 de la referen

Canacida el peso malecular aparente de una mezcla se puede abtener la fraccion par peso de un campanente en la mezcla asi

YMW OOWi == 100 (1 15)

IYMW

Las pesas malecularesy atras prapiedades de las campanentes mas camunes del gas natural se pueden abtener de tablas de prapiedades fisicas existentes en la literatura Ver par ejempla Tabla 232 de ref 2 repraducida en la tabla 1 del presente trabaja La calumna 1 de dicha tabla muestra las pesas maleculares de las hidracarburas mas camunes

La expresion para la densidad de un gas se puede abtener a partir de la ecuacion (14)

PV = nRT (14)

pero n = WMW dande W es la cantidad de gas en libras y M es el peso malecular en Ibslbmal a sea que reemplazanda n par su expresion queda

W RT P(MW) W v ---- (116)RT ==V==P(MW P

La expresion (1 16) nas permite calcular la densidad de un gas can un peso malecular canacida y a unas candicianes de P T dadas De acuerda can las unidades acastumbradas para P M R Y T se tiene

P(1pca) MW(1bs1bmol) p (~J3 middot 3 pzeR (lpcapies ) TCR)

() Rlbmol

Cuanda el gas al que se Ie desea calcular su densidad es una mezcla en la ecuacion (1 15) en lugar de MW se usa MWa abtenida de acuerda can la ecuacion (1 13)

De acuerda can la ecuacion (1 16) la densidad de un gas dada varia can la presion y can la temperatura P~_~1~Ls~_ ctice que el gas esun fluidocompresible parque su valumen varia

~- bull La gravedad especffica de un gas se define cama la relacion entre la densidad del gas y la densidad del aire calculadas a las mismas candicianes de presion y temperatura a sea que de acuerda can la ecuacion (1 16)

(P MW RT) ~a MW)o (1 17) r~ = (P W yen RT)(( MWtlt

Componente

ellt ( 1 c c ~ etc C Ict C I

- I

C r ~ c

8

Tabla 1- Propiedades Ffsicas de los Componentes mas Comunes del Gas Natural (Tom ada de la Tabla 232 de la referencia 2)

J

5)

gas r por 1 de

(14)

~ular en

(1 16)

molecular 3tumbradas

ecuaci6n (1 15)

I presion y con la I su-volumen varia

1sidad del gas y la Jeratura 0 sea que

(117)

u ~ ~ CD ro u

CD ro 0 u t

c - a ~ - ligt ~cent) 2 g c at 0 a -0 c5

nshy oCi) 0 ~gt ~

C __ tshy o t) = i 4gt aComponente sect a =gt cl ~ E

-0 (I) 0 ~ -gt LL CJ cu Za

9

Page 2: MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS

TRATAMIENTO DEL GAS

1 - GENERALIDADES SOBRE EL GAS NATURAL

Gas Ideal Condiciones Base Gases reales Mezclas de Gases Contenido liquido de un Gas Viscosidad del Gas Poder Calorifico del Gas Capacidad Calorifica del Gas Tratamiento del Gas

2 CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL GAS

Fundamentos de Transferencia de Calor Requerimientos de Calor en un Proceso de Intercambio de Calor Intercambiadores de Calor Calentadores Unidades de Separacion a Baja Temperatura

3 SEPARACION GAS - LiQUIDO

Separadores Descripcion de Separadores Separadores Especiales Factores que Afectan la Separacion Dimensionamiento de Separadores Presiones de Diserio y Espesor de Lamina

4 DESHIDRATACION DEL GAS t

Determinacion del Contenido de Agua en el Gas Hidratos Deshidratacion del Gas Deshidratacion por Absorcion Deshidratacion por Adsorcion Deshidratacion por Expansion y Refrigeracion

5 ENDULZAMIENTO DEL GAS

Generalidades Procesos de Absorcion Quimica Procesos de Absorcion Fisica Procesos H ibridos

Procesos de Conversi6n Directa Procesos de Absorci6n en Lecho Seco Procedimiento Preliminar para Seleccionar un Proceso de Endulzamiento Avances Tecnol6gicos en el Tratamiento del Gas

6 PROCESAMIENTO DEL GAS

Proceso de Absorci6n Proceso de Refrigeraci6n Proceso Criogenico

7 FLUJO DE GAS EN TUBERiAS

Ecuaci6n General para Flujo de Gas en Tuberlas Ecuaciones Pnlcticas para Flujo de Gas Selecci6n de la Ecuaci6n Adeucada Eficiencia de Tuberia Presiones de Trabajo Permisibles en Tuberlas Velocidad Permisible en Tuberlas Determinaci6n del Diametro de Tuberla Requerido Denominaci6n de Tuberlas Correcciones por cambio de Altura

8 COMPRESION DEL GAS

Introduccion Compresores Ciclos de Com presion Eficiencia Volumetrica Temperatura de Descarga Capacidad del Compresor Trabajo Caballaje y Potencia Compresion Polifasica Sistemas de Compresion Seleccion de un Sistema de Compresion

9 MEDICION DEL GAS

Caracteristicas Importantes de un Medidor Tipos de Medidores Descripcion del Medidor de Orificio Ecuacion Basica del Medidor de Orificio Factores de Correccion en la Ecuacion Basica del Medidor de Orificio Cartas del Registrador Calculo de Volumenes

1 - GENERALIDADES SOBR

EI gas natural es una mezclc puede estar en estado gasec despresurizarlo esta en estad( necesario separarlos para m c~GeL9as natural presente es bastante amplio

Dada su naturaleza gaseosa procedimientos desarrollados c relativa facilidad sus propiedad calidad que exigen los consumi

11 GAS IDEAL

Para analizar las propiedades f mas sencillo de un gas 0 sea l

encuentre en estado gaseoso ideal Un gas ideal cumple con I

- Ocupa todo el volumen dispo EI volumen de las moleculas No hay interacciones del tipo Los choques entre las mol transferencia de energia

Estas cuatro condiciones se conlt

Con base en la teoria cineticc conocidas como leyes de los gas

bull Ley de Boyle EI volumen dE es inversamente proporcional

constante P =

yo lumen

bull Ley de Charles (Gay Lussa volumen ocupado por una cc proporcional a la temperatura

V =constanteT

Esta misma ley tam bien se puec volumen constante para una canti la temperatura 0 sea

P=constante T

2

1 - GENERALIDADES SOBRE EL GAS NATURAL

EI gas natural es una mezcla de hidrocarburos la mayoria de bajo peso molecular que puede estar en estado gaseoso 0 liquido en el yacimiento pero al traerlo a superficie y despresurizarlo esta en estado gaseoso aunque acompafiado con liquido y por 10 tanto es necesario separarlos para manejar de manera independiente ambas fases ELQrn~ipal

c~-QeLgas naural nQLrnalmente es el metano pero el rango de hidrocarburosshypresente es bastante amplio

Dada su naturaleza gaseosa la caracterizacion y manejo del gas natural se hace con procedimientos desarrollados con base en la teoria de los gases y esto permite definir con relativa facilidad sus propiedades fisicas y los procedimientos para lIevarlo a los requisitos de calidad que exigen los consumidores

11 GAS IDEAL 1

Para analizar las propiedades fisicas del gas natural se debe empezar por estudiar el caso mas sencillo de un gas 0 sea un compuesto puro que a presion y temperatura ambiente se encuentre en estado gaseoso este tipo de fluido tradicionalmente se considera como gas ideal Un gas ideal cumple con las siguientes condiciones

Ocupa todo el volumen disponible en el recipiente donde esta almacenado J EI volumen de las moleculas comparado con el volumen total es despreciable

( No hay interacciones del tipo gravitacional electrico 0 electromagnetico entre moleculas Los choques entre las moleculas son completamente elasticos 0 sea que no hay transferencia de energia

Estas cuatro condiciones se conocen como los postulados de la teoria cinetica de los gases

Con base en la teoria cinetica de los gases se han podido establecer algunas leyes conocidas como leyes de los gases ideales entre las cuales se puede mencionar

bull Ley de Boyle EI volumen de una cantidad (masa) dada de gas a temperatura con stante es inversamente proporcional a la presion 0 sea

I

constante po ltJ p = (11 )

volumen

bull Ley de Charles (Gay Lussac) Cuando se trabaja con gases a bajas presiones el volumen ocupado por una cantidad dada de gas a presion constante es directamente proporcional a la temperatura 0 sea

V =constanteT (1 2)

Esta misma ley tambien se puede enunciar como a presiones bajas y manteniendo el volumen constante para una cantidad dada de gas la presion es directamente proporcional a la temperatura 0 sea

P=constante T ( 13)

3

-

En su primera forma se conoce como Ley de Charles y en su segunda forma como Ley de Gay-Lussac bull Ley de Avogadro Bajo las mismas condiciones de presion y temperatura volumenes

iguales de gases ideales contienen el mismo numero de moleculas

111 Ecuaci6n de Estado para un Gas Ideal

Con base en las ecuaciones (11) - (1 3) se puede lIegar a una relacion entre presion volumen temperatura y cantidad de gas conocida como la ecuacion de estado para un gas ideal y la cual presenta la siguiente forma

PV=nRT (1 A)

donde

P Presion absoluta a la que se encuentra el gas la cual por definicion es la presion que indica el registrador de presion mas la atmosferica del lugar medidas ambas en las mismas unidades

V Volumen que ocupa el gas el cual por definicion de gas ideal es el mismo volumen del recipiente

n Cantidad de gas dada en moles Por definicion una mol es el peso molecular expresado en unidades de masa de esta forma se habla de una libra mol (lb mol) como el peso molecular expresado en libras y un gramo mol (g mol) como el peso molecular expresado en gramos

R Constante universal de los gases su valor depende de las unidades usadas pero para un sistema de unidades dado es una constante aunque tiene dimensiones

T Temperatura absoluta la cual es igual al valor que indica el registrador de temperatura del gas mas una constante que depende de las unidades en que se registre la

temperatura del gas Si la temperatura se mide en OF la temperatura absoluta se obtiene de T = OF + 460 Y se da en grados Rankine si la temperatura se mide en degC la temperatura absoluta se calcula deT =degC + 27375 y se da en grados Kelvin

En cuanto a los valores que puede tener R como ya se dijo depende de las unidades usadas para P V n y T Por ejemplo por definicion una libra mol de un gas ocupa 379 pies3 a 147 Ipca y 60 0 sea que para aplicar la ecuacion (1 A)

P =147 Ipca

T =460 + 60 =5200 R

n =1 Ib mol

V =379 pies3

por tanto

a mns DB IBLlOTJCJ

QlICA WJ)lAl

147 Lpca3 79pies1

R=--~-~--520 () R Ib mol

De otra parte tambien por definic absoluta de presion ocupa 224 litr tiene

P =1 at ab

T =degC + 27315 =27315degK

v =22 4 Itrs

n =1 gmol

a sea que

1aL 22411rR 00

1Kmol27315K

Aunque el valor de R depende de I moles para el objetivo de estas not

Es muy comun usar la ecuacion I siguiente forma

Pv= RT

Donde v se conoce como el volur las demas variables siguen tenien

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos pur reacciones quimicas la mezcla re pueden aplicar las mismas leyes de gases ideales cumplen con las

bull Ley de Dalton Cuando se t presion igual a la que ejercel manteniendo la temperatura c del componente i y la presio parciales

Matematicamente la ley de Dalton manera

PV =njRT

donde

4

10 73 1pca pies R lhmol

ey de

enes

ion Jas

4)

R= 147 Lpca3 79 piesJ

520 degR lh mol

De otra parte tambien por definicion un gramo mol de un gas a OdegC y una atmosfera absoluta de presion ocupa 224 litros nuevamente si se va a aplicar la ecuacion (1 A) se tiene

P = 1 at ab

T = degC + 27315 = 273 15degK

v = 224 Itrs

n = 1 gmol

o sea que

I at 2241tr 0082 at ItR I gmol27315K gmol oK

Aunque el valor de R depende de las unidades usadas para presion volumen temperatura y moles para el objetivo de estas notas se mostraran solamente los dos valores anteriores

Es muy comun usar la ecuacion (1 A) por mol (Ibmol 0 gmol) y en este caso queda de la siguiente forma -

Pv = RT (1 5)

Donde v se conoce como el volumen especifico molar (volumen por lb mol 0 por gmol) y las demas variables siguen teniendo el mismo significado

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos puros en estado gaseoso se mezclan sin que ocurran reacciones quimicas la mezcia resultante se comporta tambien como un gas ideal y se Ie pueden aplicar las mismas leyes vistas para los gases ideales Adicionalmente las mezcias de gases ideales cumplen con las dos leyes siguientes

bull Ley de Dalton Cuando se tiene una mezcla de gases cada componente ejerce una presion igual a la que ejerceria si estuviera ocupando el volumen que tiene la mezcia manteniendo la temperatura constante Esta presion se conoce como la presion parcial del componente i y la presion total de la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales

Matematicamente la ley de Dalton se puede plantear usando la ecuacion (1 A) de la siguiente manera

PjV = njRT (16)

donde

5

P j es la presion parcial del elemento i nj numero de moles del elemento i

Ademas

P = Ipi

(17)

Despejando Pi de (1 6) y dividiendo por (1 7) se tiene

I~ R T Vn n (1 8)

P RT VIn In en la ecuaci6n (1 8) el terminG nLnj se conoce como fraccion molar del componente i y por definici6n es la relacion entre el numero de moles del componente i y el numero de moles totales en la mezcia Se representa por Yj

La ecuacion (1 8) se puede reordenar para presentarla como

p =pn =pv (1 9) ~n

La ecuaci6n (1 9) es otra forma de plantear la Ley de Dalton y se podria enunciar como En una mezcia de gases ideales la presi6n parcial del componente i es igual al producto de la presion total de la mezcia por la fraccion molar del componente i

bull Ley de Amagat En una mezcla de gases ideales el volumen ocupado por cad a componente de la mezcia es igual al volumen que ocuparian las moles de dicho componente si estuviera solo a la presion de la mezcla Este volumen se conoce como volumen parcial y el volumen de la mezcla es igual a la suma de los volumenes parciales

Matematicamente la ley de Amagat se puede plantear usando la ecuacion (14) asi

PVj = njRT

RT Vi= n (110)p bull

yademas

V = V = RT n = RT n (111 ) ~ ~P P ~

Dividiendo la ecuaci6n (1 10) por la (1 11) se tiene

V V n

I V V In

n se ( y recordando que

~n

V = y 0 sea que V

Vj =Yj V

y la ecuacion (1 12) es otra f(

Observando la ecuacion (1 1

y V por definicion es la f V

volumen parcial del compone

La composici6n de una mE componente (equivalente a I ultimo se debe conocer el pe es la relacion entre la masa d

AI dar la composici6n se id molar Sin embargo la identifi la mezcia solo es posible hi separacion como compuest( puntos de ebullici6n son ba carbon os y empiezan a apare compuestos puros se hace i identifican los componentes J y los hidrocarburos de mas (

identifica como C el cual

algun metodo pues no se Aunque con las tecnicas aCi mayor de componentes purm considerarla como un compor

113 Peso Molecular Densmiddot

Cuando se trata de mezclas n pues la mezcla esta compue aparente de una mezcla se ot

MWa= LYj MWj donde

Yj yMWj Son la fraccion rr

6

I

n y recordando que ~---- se definio como Yi se tiene finalmente

~nl

V VI = Y middot 0 sea que

I

(112)

y la ecuacion (1 12) es otra forma de enunciar la ley de Amagat

Observando la ecuacion (1 12) se ve que

(113)

V Y por definicion es la fraccion par volumen del componente i y es la relacion entre el

V volumen parcial del componente i y el volumen total de la mezctashy

La composicion de una mezcla de gases se puede dar como fraccion molar de cada componente (equivalente a fraccion por volumen) 0 fraccion por peso Para calcular este ultimo se debe conocer el peso molecular de la mezcla pues por definicion fraccion por peso es la relacion entre la masa del componente i y la masa total de la mezcla

AI dar la composicion se identifican los diferentes componentes y su respectiva fraccion molar Sin embargo la identificacion de todos los compuestos puros que son componentes de la mezcla solo es posible hasta cierto punto pues para hidrocarburos livianos es facil su separacion como compuesto puro caso del metano etano middot propano debido a que sus puntos de ebullicion son bastante diferentes pero a medida que aumenta el numero de carbonos y empiezan a aparecer los isomeros la separacion de todos los componentes como compuestos puros se hace imposible Por esta razon al dar la composicion de un gas se identifican los componentes puros generalmente hasta el hexane al igual que el H2S y el CO2

y los hidrocarburos de mas de seis carbonos se toman como un solo componente que se

identifica como C el cual es una fraccion cuyas caracterlsticas se deben determinar por

algun metodo pues no se encuentran en tablas como las de los componentes puros Aunque con las tecnicas actuales de cromatografia es posible identificar un numero aCln mayor de componentes puros de todas maneras se lIega a una fraccion final que habra que considerarla como un componente puro sin serlo

113 Peso Molecular Densidad y Gravedad Especifica de Mezclas

Cuando se trata de mezclas no se habla de peso molecular sino de peso molecular aparente pues la mezcla esta compuesta por moleculas de diferentes tamarios EI peso molecular aparente de una mezcla se obtiene de la siguiente forma

(1 14) donde

Son la fraccion molar y el peso molecular del componente i respectivamente

7

Es el peso malecular aparente Tabla 1- Propiedades Fisicas de la Tabla 232 de la referen

Canacida el peso malecular aparente de una mezcla se puede abtener la fraccion par peso de un campanente en la mezcla asi

YMW OOWi == 100 (1 15)

IYMW

Las pesas malecularesy atras prapiedades de las campanentes mas camunes del gas natural se pueden abtener de tablas de prapiedades fisicas existentes en la literatura Ver par ejempla Tabla 232 de ref 2 repraducida en la tabla 1 del presente trabaja La calumna 1 de dicha tabla muestra las pesas maleculares de las hidracarburas mas camunes

La expresion para la densidad de un gas se puede abtener a partir de la ecuacion (14)

PV = nRT (14)

pero n = WMW dande W es la cantidad de gas en libras y M es el peso malecular en Ibslbmal a sea que reemplazanda n par su expresion queda

W RT P(MW) W v ---- (116)RT ==V==P(MW P

La expresion (1 16) nas permite calcular la densidad de un gas can un peso malecular canacida y a unas candicianes de P T dadas De acuerda can las unidades acastumbradas para P M R Y T se tiene

P(1pca) MW(1bs1bmol) p (~J3 middot 3 pzeR (lpcapies ) TCR)

() Rlbmol

Cuanda el gas al que se Ie desea calcular su densidad es una mezcla en la ecuacion (1 15) en lugar de MW se usa MWa abtenida de acuerda can la ecuacion (1 13)

De acuerda can la ecuacion (1 16) la densidad de un gas dada varia can la presion y can la temperatura P~_~1~Ls~_ ctice que el gas esun fluidocompresible parque su valumen varia

~- bull La gravedad especffica de un gas se define cama la relacion entre la densidad del gas y la densidad del aire calculadas a las mismas candicianes de presion y temperatura a sea que de acuerda can la ecuacion (1 16)

(P MW RT) ~a MW)o (1 17) r~ = (P W yen RT)(( MWtlt

Componente

ellt ( 1 c c ~ etc C Ict C I

- I

C r ~ c

8

Tabla 1- Propiedades Ffsicas de los Componentes mas Comunes del Gas Natural (Tom ada de la Tabla 232 de la referencia 2)

J

5)

gas r por 1 de

(14)

~ular en

(1 16)

molecular 3tumbradas

ecuaci6n (1 15)

I presion y con la I su-volumen varia

1sidad del gas y la Jeratura 0 sea que

(117)

u ~ ~ CD ro u

CD ro 0 u t

c - a ~ - ligt ~cent) 2 g c at 0 a -0 c5

nshy oCi) 0 ~gt ~

C __ tshy o t) = i 4gt aComponente sect a =gt cl ~ E

-0 (I) 0 ~ -gt LL CJ cu Za

9

Page 3: MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS

Procesos de Conversi6n Directa Procesos de Absorci6n en Lecho Seco Procedimiento Preliminar para Seleccionar un Proceso de Endulzamiento Avances Tecnol6gicos en el Tratamiento del Gas

6 PROCESAMIENTO DEL GAS

Proceso de Absorci6n Proceso de Refrigeraci6n Proceso Criogenico

7 FLUJO DE GAS EN TUBERiAS

Ecuaci6n General para Flujo de Gas en Tuberlas Ecuaciones Pnlcticas para Flujo de Gas Selecci6n de la Ecuaci6n Adeucada Eficiencia de Tuberia Presiones de Trabajo Permisibles en Tuberlas Velocidad Permisible en Tuberlas Determinaci6n del Diametro de Tuberla Requerido Denominaci6n de Tuberlas Correcciones por cambio de Altura

8 COMPRESION DEL GAS

Introduccion Compresores Ciclos de Com presion Eficiencia Volumetrica Temperatura de Descarga Capacidad del Compresor Trabajo Caballaje y Potencia Compresion Polifasica Sistemas de Compresion Seleccion de un Sistema de Compresion

9 MEDICION DEL GAS

Caracteristicas Importantes de un Medidor Tipos de Medidores Descripcion del Medidor de Orificio Ecuacion Basica del Medidor de Orificio Factores de Correccion en la Ecuacion Basica del Medidor de Orificio Cartas del Registrador Calculo de Volumenes

1 - GENERALIDADES SOBR

EI gas natural es una mezclc puede estar en estado gasec despresurizarlo esta en estad( necesario separarlos para m c~GeL9as natural presente es bastante amplio

Dada su naturaleza gaseosa procedimientos desarrollados c relativa facilidad sus propiedad calidad que exigen los consumi

11 GAS IDEAL

Para analizar las propiedades f mas sencillo de un gas 0 sea l

encuentre en estado gaseoso ideal Un gas ideal cumple con I

- Ocupa todo el volumen dispo EI volumen de las moleculas No hay interacciones del tipo Los choques entre las mol transferencia de energia

Estas cuatro condiciones se conlt

Con base en la teoria cineticc conocidas como leyes de los gas

bull Ley de Boyle EI volumen dE es inversamente proporcional

constante P =

yo lumen

bull Ley de Charles (Gay Lussa volumen ocupado por una cc proporcional a la temperatura

V =constanteT

Esta misma ley tam bien se puec volumen constante para una canti la temperatura 0 sea

P=constante T

2

1 - GENERALIDADES SOBRE EL GAS NATURAL

EI gas natural es una mezcla de hidrocarburos la mayoria de bajo peso molecular que puede estar en estado gaseoso 0 liquido en el yacimiento pero al traerlo a superficie y despresurizarlo esta en estado gaseoso aunque acompafiado con liquido y por 10 tanto es necesario separarlos para manejar de manera independiente ambas fases ELQrn~ipal

c~-QeLgas naural nQLrnalmente es el metano pero el rango de hidrocarburosshypresente es bastante amplio

Dada su naturaleza gaseosa la caracterizacion y manejo del gas natural se hace con procedimientos desarrollados con base en la teoria de los gases y esto permite definir con relativa facilidad sus propiedades fisicas y los procedimientos para lIevarlo a los requisitos de calidad que exigen los consumidores

11 GAS IDEAL 1

Para analizar las propiedades fisicas del gas natural se debe empezar por estudiar el caso mas sencillo de un gas 0 sea un compuesto puro que a presion y temperatura ambiente se encuentre en estado gaseoso este tipo de fluido tradicionalmente se considera como gas ideal Un gas ideal cumple con las siguientes condiciones

Ocupa todo el volumen disponible en el recipiente donde esta almacenado J EI volumen de las moleculas comparado con el volumen total es despreciable

( No hay interacciones del tipo gravitacional electrico 0 electromagnetico entre moleculas Los choques entre las moleculas son completamente elasticos 0 sea que no hay transferencia de energia

Estas cuatro condiciones se conocen como los postulados de la teoria cinetica de los gases

Con base en la teoria cinetica de los gases se han podido establecer algunas leyes conocidas como leyes de los gases ideales entre las cuales se puede mencionar

bull Ley de Boyle EI volumen de una cantidad (masa) dada de gas a temperatura con stante es inversamente proporcional a la presion 0 sea

I

constante po ltJ p = (11 )

volumen

bull Ley de Charles (Gay Lussac) Cuando se trabaja con gases a bajas presiones el volumen ocupado por una cantidad dada de gas a presion constante es directamente proporcional a la temperatura 0 sea

V =constanteT (1 2)

Esta misma ley tambien se puede enunciar como a presiones bajas y manteniendo el volumen constante para una cantidad dada de gas la presion es directamente proporcional a la temperatura 0 sea

P=constante T ( 13)

3

-

En su primera forma se conoce como Ley de Charles y en su segunda forma como Ley de Gay-Lussac bull Ley de Avogadro Bajo las mismas condiciones de presion y temperatura volumenes

iguales de gases ideales contienen el mismo numero de moleculas

111 Ecuaci6n de Estado para un Gas Ideal

Con base en las ecuaciones (11) - (1 3) se puede lIegar a una relacion entre presion volumen temperatura y cantidad de gas conocida como la ecuacion de estado para un gas ideal y la cual presenta la siguiente forma

PV=nRT (1 A)

donde

P Presion absoluta a la que se encuentra el gas la cual por definicion es la presion que indica el registrador de presion mas la atmosferica del lugar medidas ambas en las mismas unidades

V Volumen que ocupa el gas el cual por definicion de gas ideal es el mismo volumen del recipiente

n Cantidad de gas dada en moles Por definicion una mol es el peso molecular expresado en unidades de masa de esta forma se habla de una libra mol (lb mol) como el peso molecular expresado en libras y un gramo mol (g mol) como el peso molecular expresado en gramos

R Constante universal de los gases su valor depende de las unidades usadas pero para un sistema de unidades dado es una constante aunque tiene dimensiones

T Temperatura absoluta la cual es igual al valor que indica el registrador de temperatura del gas mas una constante que depende de las unidades en que se registre la

temperatura del gas Si la temperatura se mide en OF la temperatura absoluta se obtiene de T = OF + 460 Y se da en grados Rankine si la temperatura se mide en degC la temperatura absoluta se calcula deT =degC + 27375 y se da en grados Kelvin

En cuanto a los valores que puede tener R como ya se dijo depende de las unidades usadas para P V n y T Por ejemplo por definicion una libra mol de un gas ocupa 379 pies3 a 147 Ipca y 60 0 sea que para aplicar la ecuacion (1 A)

P =147 Ipca

T =460 + 60 =5200 R

n =1 Ib mol

V =379 pies3

por tanto

a mns DB IBLlOTJCJ

QlICA WJ)lAl

147 Lpca3 79pies1

R=--~-~--520 () R Ib mol

De otra parte tambien por definic absoluta de presion ocupa 224 litr tiene

P =1 at ab

T =degC + 27315 =27315degK

v =22 4 Itrs

n =1 gmol

a sea que

1aL 22411rR 00

1Kmol27315K

Aunque el valor de R depende de I moles para el objetivo de estas not

Es muy comun usar la ecuacion I siguiente forma

Pv= RT

Donde v se conoce como el volur las demas variables siguen tenien

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos pur reacciones quimicas la mezcla re pueden aplicar las mismas leyes de gases ideales cumplen con las

bull Ley de Dalton Cuando se t presion igual a la que ejercel manteniendo la temperatura c del componente i y la presio parciales

Matematicamente la ley de Dalton manera

PV =njRT

donde

4

10 73 1pca pies R lhmol

ey de

enes

ion Jas

4)

R= 147 Lpca3 79 piesJ

520 degR lh mol

De otra parte tambien por definicion un gramo mol de un gas a OdegC y una atmosfera absoluta de presion ocupa 224 litros nuevamente si se va a aplicar la ecuacion (1 A) se tiene

P = 1 at ab

T = degC + 27315 = 273 15degK

v = 224 Itrs

n = 1 gmol

o sea que

I at 2241tr 0082 at ItR I gmol27315K gmol oK

Aunque el valor de R depende de las unidades usadas para presion volumen temperatura y moles para el objetivo de estas notas se mostraran solamente los dos valores anteriores

Es muy comun usar la ecuacion (1 A) por mol (Ibmol 0 gmol) y en este caso queda de la siguiente forma -

Pv = RT (1 5)

Donde v se conoce como el volumen especifico molar (volumen por lb mol 0 por gmol) y las demas variables siguen teniendo el mismo significado

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos puros en estado gaseoso se mezclan sin que ocurran reacciones quimicas la mezcia resultante se comporta tambien como un gas ideal y se Ie pueden aplicar las mismas leyes vistas para los gases ideales Adicionalmente las mezcias de gases ideales cumplen con las dos leyes siguientes

bull Ley de Dalton Cuando se tiene una mezcla de gases cada componente ejerce una presion igual a la que ejerceria si estuviera ocupando el volumen que tiene la mezcia manteniendo la temperatura constante Esta presion se conoce como la presion parcial del componente i y la presion total de la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales

Matematicamente la ley de Dalton se puede plantear usando la ecuacion (1 A) de la siguiente manera

PjV = njRT (16)

donde

5

P j es la presion parcial del elemento i nj numero de moles del elemento i

Ademas

P = Ipi

(17)

Despejando Pi de (1 6) y dividiendo por (1 7) se tiene

I~ R T Vn n (1 8)

P RT VIn In en la ecuaci6n (1 8) el terminG nLnj se conoce como fraccion molar del componente i y por definici6n es la relacion entre el numero de moles del componente i y el numero de moles totales en la mezcia Se representa por Yj

La ecuacion (1 8) se puede reordenar para presentarla como

p =pn =pv (1 9) ~n

La ecuaci6n (1 9) es otra forma de plantear la Ley de Dalton y se podria enunciar como En una mezcia de gases ideales la presi6n parcial del componente i es igual al producto de la presion total de la mezcia por la fraccion molar del componente i

bull Ley de Amagat En una mezcla de gases ideales el volumen ocupado por cad a componente de la mezcia es igual al volumen que ocuparian las moles de dicho componente si estuviera solo a la presion de la mezcla Este volumen se conoce como volumen parcial y el volumen de la mezcla es igual a la suma de los volumenes parciales

Matematicamente la ley de Amagat se puede plantear usando la ecuacion (14) asi

PVj = njRT

RT Vi= n (110)p bull

yademas

V = V = RT n = RT n (111 ) ~ ~P P ~

Dividiendo la ecuaci6n (1 10) por la (1 11) se tiene

V V n

I V V In

n se ( y recordando que

~n

V = y 0 sea que V

Vj =Yj V

y la ecuacion (1 12) es otra f(

Observando la ecuacion (1 1

y V por definicion es la f V

volumen parcial del compone

La composici6n de una mE componente (equivalente a I ultimo se debe conocer el pe es la relacion entre la masa d

AI dar la composici6n se id molar Sin embargo la identifi la mezcia solo es posible hi separacion como compuest( puntos de ebullici6n son ba carbon os y empiezan a apare compuestos puros se hace i identifican los componentes J y los hidrocarburos de mas (

identifica como C el cual

algun metodo pues no se Aunque con las tecnicas aCi mayor de componentes purm considerarla como un compor

113 Peso Molecular Densmiddot

Cuando se trata de mezclas n pues la mezcla esta compue aparente de una mezcla se ot

MWa= LYj MWj donde

Yj yMWj Son la fraccion rr

6

I

n y recordando que ~---- se definio como Yi se tiene finalmente

~nl

V VI = Y middot 0 sea que

I

(112)

y la ecuacion (1 12) es otra forma de enunciar la ley de Amagat

Observando la ecuacion (1 12) se ve que

(113)

V Y por definicion es la fraccion par volumen del componente i y es la relacion entre el

V volumen parcial del componente i y el volumen total de la mezctashy

La composicion de una mezcla de gases se puede dar como fraccion molar de cada componente (equivalente a fraccion por volumen) 0 fraccion por peso Para calcular este ultimo se debe conocer el peso molecular de la mezcla pues por definicion fraccion por peso es la relacion entre la masa del componente i y la masa total de la mezcla

AI dar la composicion se identifican los diferentes componentes y su respectiva fraccion molar Sin embargo la identificacion de todos los compuestos puros que son componentes de la mezcla solo es posible hasta cierto punto pues para hidrocarburos livianos es facil su separacion como compuesto puro caso del metano etano middot propano debido a que sus puntos de ebullicion son bastante diferentes pero a medida que aumenta el numero de carbonos y empiezan a aparecer los isomeros la separacion de todos los componentes como compuestos puros se hace imposible Por esta razon al dar la composicion de un gas se identifican los componentes puros generalmente hasta el hexane al igual que el H2S y el CO2

y los hidrocarburos de mas de seis carbonos se toman como un solo componente que se

identifica como C el cual es una fraccion cuyas caracterlsticas se deben determinar por

algun metodo pues no se encuentran en tablas como las de los componentes puros Aunque con las tecnicas actuales de cromatografia es posible identificar un numero aCln mayor de componentes puros de todas maneras se lIega a una fraccion final que habra que considerarla como un componente puro sin serlo

113 Peso Molecular Densidad y Gravedad Especifica de Mezclas

Cuando se trata de mezclas no se habla de peso molecular sino de peso molecular aparente pues la mezcla esta compuesta por moleculas de diferentes tamarios EI peso molecular aparente de una mezcla se obtiene de la siguiente forma

(1 14) donde

Son la fraccion molar y el peso molecular del componente i respectivamente

7

Es el peso malecular aparente Tabla 1- Propiedades Fisicas de la Tabla 232 de la referen

Canacida el peso malecular aparente de una mezcla se puede abtener la fraccion par peso de un campanente en la mezcla asi

YMW OOWi == 100 (1 15)

IYMW

Las pesas malecularesy atras prapiedades de las campanentes mas camunes del gas natural se pueden abtener de tablas de prapiedades fisicas existentes en la literatura Ver par ejempla Tabla 232 de ref 2 repraducida en la tabla 1 del presente trabaja La calumna 1 de dicha tabla muestra las pesas maleculares de las hidracarburas mas camunes

La expresion para la densidad de un gas se puede abtener a partir de la ecuacion (14)

PV = nRT (14)

pero n = WMW dande W es la cantidad de gas en libras y M es el peso malecular en Ibslbmal a sea que reemplazanda n par su expresion queda

W RT P(MW) W v ---- (116)RT ==V==P(MW P

La expresion (1 16) nas permite calcular la densidad de un gas can un peso malecular canacida y a unas candicianes de P T dadas De acuerda can las unidades acastumbradas para P M R Y T se tiene

P(1pca) MW(1bs1bmol) p (~J3 middot 3 pzeR (lpcapies ) TCR)

() Rlbmol

Cuanda el gas al que se Ie desea calcular su densidad es una mezcla en la ecuacion (1 15) en lugar de MW se usa MWa abtenida de acuerda can la ecuacion (1 13)

De acuerda can la ecuacion (1 16) la densidad de un gas dada varia can la presion y can la temperatura P~_~1~Ls~_ ctice que el gas esun fluidocompresible parque su valumen varia

~- bull La gravedad especffica de un gas se define cama la relacion entre la densidad del gas y la densidad del aire calculadas a las mismas candicianes de presion y temperatura a sea que de acuerda can la ecuacion (1 16)

(P MW RT) ~a MW)o (1 17) r~ = (P W yen RT)(( MWtlt

Componente

ellt ( 1 c c ~ etc C Ict C I

- I

C r ~ c

8

Tabla 1- Propiedades Ffsicas de los Componentes mas Comunes del Gas Natural (Tom ada de la Tabla 232 de la referencia 2)

J

5)

gas r por 1 de

(14)

~ular en

(1 16)

molecular 3tumbradas

ecuaci6n (1 15)

I presion y con la I su-volumen varia

1sidad del gas y la Jeratura 0 sea que

(117)

u ~ ~ CD ro u

CD ro 0 u t

c - a ~ - ligt ~cent) 2 g c at 0 a -0 c5

nshy oCi) 0 ~gt ~

C __ tshy o t) = i 4gt aComponente sect a =gt cl ~ E

-0 (I) 0 ~ -gt LL CJ cu Za

9

Page 4: MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS

1 - GENERALIDADES SOBRE EL GAS NATURAL

EI gas natural es una mezcla de hidrocarburos la mayoria de bajo peso molecular que puede estar en estado gaseoso 0 liquido en el yacimiento pero al traerlo a superficie y despresurizarlo esta en estado gaseoso aunque acompafiado con liquido y por 10 tanto es necesario separarlos para manejar de manera independiente ambas fases ELQrn~ipal

c~-QeLgas naural nQLrnalmente es el metano pero el rango de hidrocarburosshypresente es bastante amplio

Dada su naturaleza gaseosa la caracterizacion y manejo del gas natural se hace con procedimientos desarrollados con base en la teoria de los gases y esto permite definir con relativa facilidad sus propiedades fisicas y los procedimientos para lIevarlo a los requisitos de calidad que exigen los consumidores

11 GAS IDEAL 1

Para analizar las propiedades fisicas del gas natural se debe empezar por estudiar el caso mas sencillo de un gas 0 sea un compuesto puro que a presion y temperatura ambiente se encuentre en estado gaseoso este tipo de fluido tradicionalmente se considera como gas ideal Un gas ideal cumple con las siguientes condiciones

Ocupa todo el volumen disponible en el recipiente donde esta almacenado J EI volumen de las moleculas comparado con el volumen total es despreciable

( No hay interacciones del tipo gravitacional electrico 0 electromagnetico entre moleculas Los choques entre las moleculas son completamente elasticos 0 sea que no hay transferencia de energia

Estas cuatro condiciones se conocen como los postulados de la teoria cinetica de los gases

Con base en la teoria cinetica de los gases se han podido establecer algunas leyes conocidas como leyes de los gases ideales entre las cuales se puede mencionar

bull Ley de Boyle EI volumen de una cantidad (masa) dada de gas a temperatura con stante es inversamente proporcional a la presion 0 sea

I

constante po ltJ p = (11 )

volumen

bull Ley de Charles (Gay Lussac) Cuando se trabaja con gases a bajas presiones el volumen ocupado por una cantidad dada de gas a presion constante es directamente proporcional a la temperatura 0 sea

V =constanteT (1 2)

Esta misma ley tambien se puede enunciar como a presiones bajas y manteniendo el volumen constante para una cantidad dada de gas la presion es directamente proporcional a la temperatura 0 sea

P=constante T ( 13)

3

-

En su primera forma se conoce como Ley de Charles y en su segunda forma como Ley de Gay-Lussac bull Ley de Avogadro Bajo las mismas condiciones de presion y temperatura volumenes

iguales de gases ideales contienen el mismo numero de moleculas

111 Ecuaci6n de Estado para un Gas Ideal

Con base en las ecuaciones (11) - (1 3) se puede lIegar a una relacion entre presion volumen temperatura y cantidad de gas conocida como la ecuacion de estado para un gas ideal y la cual presenta la siguiente forma

PV=nRT (1 A)

donde

P Presion absoluta a la que se encuentra el gas la cual por definicion es la presion que indica el registrador de presion mas la atmosferica del lugar medidas ambas en las mismas unidades

V Volumen que ocupa el gas el cual por definicion de gas ideal es el mismo volumen del recipiente

n Cantidad de gas dada en moles Por definicion una mol es el peso molecular expresado en unidades de masa de esta forma se habla de una libra mol (lb mol) como el peso molecular expresado en libras y un gramo mol (g mol) como el peso molecular expresado en gramos

R Constante universal de los gases su valor depende de las unidades usadas pero para un sistema de unidades dado es una constante aunque tiene dimensiones

T Temperatura absoluta la cual es igual al valor que indica el registrador de temperatura del gas mas una constante que depende de las unidades en que se registre la

temperatura del gas Si la temperatura se mide en OF la temperatura absoluta se obtiene de T = OF + 460 Y se da en grados Rankine si la temperatura se mide en degC la temperatura absoluta se calcula deT =degC + 27375 y se da en grados Kelvin

En cuanto a los valores que puede tener R como ya se dijo depende de las unidades usadas para P V n y T Por ejemplo por definicion una libra mol de un gas ocupa 379 pies3 a 147 Ipca y 60 0 sea que para aplicar la ecuacion (1 A)

P =147 Ipca

T =460 + 60 =5200 R

n =1 Ib mol

V =379 pies3

por tanto

a mns DB IBLlOTJCJ

QlICA WJ)lAl

147 Lpca3 79pies1

R=--~-~--520 () R Ib mol

De otra parte tambien por definic absoluta de presion ocupa 224 litr tiene

P =1 at ab

T =degC + 27315 =27315degK

v =22 4 Itrs

n =1 gmol

a sea que

1aL 22411rR 00

1Kmol27315K

Aunque el valor de R depende de I moles para el objetivo de estas not

Es muy comun usar la ecuacion I siguiente forma

Pv= RT

Donde v se conoce como el volur las demas variables siguen tenien

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos pur reacciones quimicas la mezcla re pueden aplicar las mismas leyes de gases ideales cumplen con las

bull Ley de Dalton Cuando se t presion igual a la que ejercel manteniendo la temperatura c del componente i y la presio parciales

Matematicamente la ley de Dalton manera

PV =njRT

donde

4

10 73 1pca pies R lhmol

ey de

enes

ion Jas

4)

R= 147 Lpca3 79 piesJ

520 degR lh mol

De otra parte tambien por definicion un gramo mol de un gas a OdegC y una atmosfera absoluta de presion ocupa 224 litros nuevamente si se va a aplicar la ecuacion (1 A) se tiene

P = 1 at ab

T = degC + 27315 = 273 15degK

v = 224 Itrs

n = 1 gmol

o sea que

I at 2241tr 0082 at ItR I gmol27315K gmol oK

Aunque el valor de R depende de las unidades usadas para presion volumen temperatura y moles para el objetivo de estas notas se mostraran solamente los dos valores anteriores

Es muy comun usar la ecuacion (1 A) por mol (Ibmol 0 gmol) y en este caso queda de la siguiente forma -

Pv = RT (1 5)

Donde v se conoce como el volumen especifico molar (volumen por lb mol 0 por gmol) y las demas variables siguen teniendo el mismo significado

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos puros en estado gaseoso se mezclan sin que ocurran reacciones quimicas la mezcia resultante se comporta tambien como un gas ideal y se Ie pueden aplicar las mismas leyes vistas para los gases ideales Adicionalmente las mezcias de gases ideales cumplen con las dos leyes siguientes

bull Ley de Dalton Cuando se tiene una mezcla de gases cada componente ejerce una presion igual a la que ejerceria si estuviera ocupando el volumen que tiene la mezcia manteniendo la temperatura constante Esta presion se conoce como la presion parcial del componente i y la presion total de la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales

Matematicamente la ley de Dalton se puede plantear usando la ecuacion (1 A) de la siguiente manera

PjV = njRT (16)

donde

5

P j es la presion parcial del elemento i nj numero de moles del elemento i

Ademas

P = Ipi

(17)

Despejando Pi de (1 6) y dividiendo por (1 7) se tiene

I~ R T Vn n (1 8)

P RT VIn In en la ecuaci6n (1 8) el terminG nLnj se conoce como fraccion molar del componente i y por definici6n es la relacion entre el numero de moles del componente i y el numero de moles totales en la mezcia Se representa por Yj

La ecuacion (1 8) se puede reordenar para presentarla como

p =pn =pv (1 9) ~n

La ecuaci6n (1 9) es otra forma de plantear la Ley de Dalton y se podria enunciar como En una mezcia de gases ideales la presi6n parcial del componente i es igual al producto de la presion total de la mezcia por la fraccion molar del componente i

bull Ley de Amagat En una mezcla de gases ideales el volumen ocupado por cad a componente de la mezcia es igual al volumen que ocuparian las moles de dicho componente si estuviera solo a la presion de la mezcla Este volumen se conoce como volumen parcial y el volumen de la mezcla es igual a la suma de los volumenes parciales

Matematicamente la ley de Amagat se puede plantear usando la ecuacion (14) asi

PVj = njRT

RT Vi= n (110)p bull

yademas

V = V = RT n = RT n (111 ) ~ ~P P ~

Dividiendo la ecuaci6n (1 10) por la (1 11) se tiene

V V n

I V V In

n se ( y recordando que

~n

V = y 0 sea que V

Vj =Yj V

y la ecuacion (1 12) es otra f(

Observando la ecuacion (1 1

y V por definicion es la f V

volumen parcial del compone

La composici6n de una mE componente (equivalente a I ultimo se debe conocer el pe es la relacion entre la masa d

AI dar la composici6n se id molar Sin embargo la identifi la mezcia solo es posible hi separacion como compuest( puntos de ebullici6n son ba carbon os y empiezan a apare compuestos puros se hace i identifican los componentes J y los hidrocarburos de mas (

identifica como C el cual

algun metodo pues no se Aunque con las tecnicas aCi mayor de componentes purm considerarla como un compor

113 Peso Molecular Densmiddot

Cuando se trata de mezclas n pues la mezcla esta compue aparente de una mezcla se ot

MWa= LYj MWj donde

Yj yMWj Son la fraccion rr

6

I

n y recordando que ~---- se definio como Yi se tiene finalmente

~nl

V VI = Y middot 0 sea que

I

(112)

y la ecuacion (1 12) es otra forma de enunciar la ley de Amagat

Observando la ecuacion (1 12) se ve que

(113)

V Y por definicion es la fraccion par volumen del componente i y es la relacion entre el

V volumen parcial del componente i y el volumen total de la mezctashy

La composicion de una mezcla de gases se puede dar como fraccion molar de cada componente (equivalente a fraccion por volumen) 0 fraccion por peso Para calcular este ultimo se debe conocer el peso molecular de la mezcla pues por definicion fraccion por peso es la relacion entre la masa del componente i y la masa total de la mezcla

AI dar la composicion se identifican los diferentes componentes y su respectiva fraccion molar Sin embargo la identificacion de todos los compuestos puros que son componentes de la mezcla solo es posible hasta cierto punto pues para hidrocarburos livianos es facil su separacion como compuesto puro caso del metano etano middot propano debido a que sus puntos de ebullicion son bastante diferentes pero a medida que aumenta el numero de carbonos y empiezan a aparecer los isomeros la separacion de todos los componentes como compuestos puros se hace imposible Por esta razon al dar la composicion de un gas se identifican los componentes puros generalmente hasta el hexane al igual que el H2S y el CO2

y los hidrocarburos de mas de seis carbonos se toman como un solo componente que se

identifica como C el cual es una fraccion cuyas caracterlsticas se deben determinar por

algun metodo pues no se encuentran en tablas como las de los componentes puros Aunque con las tecnicas actuales de cromatografia es posible identificar un numero aCln mayor de componentes puros de todas maneras se lIega a una fraccion final que habra que considerarla como un componente puro sin serlo

113 Peso Molecular Densidad y Gravedad Especifica de Mezclas

Cuando se trata de mezclas no se habla de peso molecular sino de peso molecular aparente pues la mezcla esta compuesta por moleculas de diferentes tamarios EI peso molecular aparente de una mezcla se obtiene de la siguiente forma

(1 14) donde

Son la fraccion molar y el peso molecular del componente i respectivamente

7

Es el peso malecular aparente Tabla 1- Propiedades Fisicas de la Tabla 232 de la referen

Canacida el peso malecular aparente de una mezcla se puede abtener la fraccion par peso de un campanente en la mezcla asi

YMW OOWi == 100 (1 15)

IYMW

Las pesas malecularesy atras prapiedades de las campanentes mas camunes del gas natural se pueden abtener de tablas de prapiedades fisicas existentes en la literatura Ver par ejempla Tabla 232 de ref 2 repraducida en la tabla 1 del presente trabaja La calumna 1 de dicha tabla muestra las pesas maleculares de las hidracarburas mas camunes

La expresion para la densidad de un gas se puede abtener a partir de la ecuacion (14)

PV = nRT (14)

pero n = WMW dande W es la cantidad de gas en libras y M es el peso malecular en Ibslbmal a sea que reemplazanda n par su expresion queda

W RT P(MW) W v ---- (116)RT ==V==P(MW P

La expresion (1 16) nas permite calcular la densidad de un gas can un peso malecular canacida y a unas candicianes de P T dadas De acuerda can las unidades acastumbradas para P M R Y T se tiene

P(1pca) MW(1bs1bmol) p (~J3 middot 3 pzeR (lpcapies ) TCR)

() Rlbmol

Cuanda el gas al que se Ie desea calcular su densidad es una mezcla en la ecuacion (1 15) en lugar de MW se usa MWa abtenida de acuerda can la ecuacion (1 13)

De acuerda can la ecuacion (1 16) la densidad de un gas dada varia can la presion y can la temperatura P~_~1~Ls~_ ctice que el gas esun fluidocompresible parque su valumen varia

~- bull La gravedad especffica de un gas se define cama la relacion entre la densidad del gas y la densidad del aire calculadas a las mismas candicianes de presion y temperatura a sea que de acuerda can la ecuacion (1 16)

(P MW RT) ~a MW)o (1 17) r~ = (P W yen RT)(( MWtlt

Componente

ellt ( 1 c c ~ etc C Ict C I

- I

C r ~ c

8

Tabla 1- Propiedades Ffsicas de los Componentes mas Comunes del Gas Natural (Tom ada de la Tabla 232 de la referencia 2)

J

5)

gas r por 1 de

(14)

~ular en

(1 16)

molecular 3tumbradas

ecuaci6n (1 15)

I presion y con la I su-volumen varia

1sidad del gas y la Jeratura 0 sea que

(117)

u ~ ~ CD ro u

CD ro 0 u t

c - a ~ - ligt ~cent) 2 g c at 0 a -0 c5

nshy oCi) 0 ~gt ~

C __ tshy o t) = i 4gt aComponente sect a =gt cl ~ E

-0 (I) 0 ~ -gt LL CJ cu Za

9

Page 5: MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS

-

En su primera forma se conoce como Ley de Charles y en su segunda forma como Ley de Gay-Lussac bull Ley de Avogadro Bajo las mismas condiciones de presion y temperatura volumenes

iguales de gases ideales contienen el mismo numero de moleculas

111 Ecuaci6n de Estado para un Gas Ideal

Con base en las ecuaciones (11) - (1 3) se puede lIegar a una relacion entre presion volumen temperatura y cantidad de gas conocida como la ecuacion de estado para un gas ideal y la cual presenta la siguiente forma

PV=nRT (1 A)

donde

P Presion absoluta a la que se encuentra el gas la cual por definicion es la presion que indica el registrador de presion mas la atmosferica del lugar medidas ambas en las mismas unidades

V Volumen que ocupa el gas el cual por definicion de gas ideal es el mismo volumen del recipiente

n Cantidad de gas dada en moles Por definicion una mol es el peso molecular expresado en unidades de masa de esta forma se habla de una libra mol (lb mol) como el peso molecular expresado en libras y un gramo mol (g mol) como el peso molecular expresado en gramos

R Constante universal de los gases su valor depende de las unidades usadas pero para un sistema de unidades dado es una constante aunque tiene dimensiones

T Temperatura absoluta la cual es igual al valor que indica el registrador de temperatura del gas mas una constante que depende de las unidades en que se registre la

temperatura del gas Si la temperatura se mide en OF la temperatura absoluta se obtiene de T = OF + 460 Y se da en grados Rankine si la temperatura se mide en degC la temperatura absoluta se calcula deT =degC + 27375 y se da en grados Kelvin

En cuanto a los valores que puede tener R como ya se dijo depende de las unidades usadas para P V n y T Por ejemplo por definicion una libra mol de un gas ocupa 379 pies3 a 147 Ipca y 60 0 sea que para aplicar la ecuacion (1 A)

P =147 Ipca

T =460 + 60 =5200 R

n =1 Ib mol

V =379 pies3

por tanto

a mns DB IBLlOTJCJ

QlICA WJ)lAl

147 Lpca3 79pies1

R=--~-~--520 () R Ib mol

De otra parte tambien por definic absoluta de presion ocupa 224 litr tiene

P =1 at ab

T =degC + 27315 =27315degK

v =22 4 Itrs

n =1 gmol

a sea que

1aL 22411rR 00

1Kmol27315K

Aunque el valor de R depende de I moles para el objetivo de estas not

Es muy comun usar la ecuacion I siguiente forma

Pv= RT

Donde v se conoce como el volur las demas variables siguen tenien

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos pur reacciones quimicas la mezcla re pueden aplicar las mismas leyes de gases ideales cumplen con las

bull Ley de Dalton Cuando se t presion igual a la que ejercel manteniendo la temperatura c del componente i y la presio parciales

Matematicamente la ley de Dalton manera

PV =njRT

donde

4

10 73 1pca pies R lhmol

ey de

enes

ion Jas

4)

R= 147 Lpca3 79 piesJ

520 degR lh mol

De otra parte tambien por definicion un gramo mol de un gas a OdegC y una atmosfera absoluta de presion ocupa 224 litros nuevamente si se va a aplicar la ecuacion (1 A) se tiene

P = 1 at ab

T = degC + 27315 = 273 15degK

v = 224 Itrs

n = 1 gmol

o sea que

I at 2241tr 0082 at ItR I gmol27315K gmol oK

Aunque el valor de R depende de las unidades usadas para presion volumen temperatura y moles para el objetivo de estas notas se mostraran solamente los dos valores anteriores

Es muy comun usar la ecuacion (1 A) por mol (Ibmol 0 gmol) y en este caso queda de la siguiente forma -

Pv = RT (1 5)

Donde v se conoce como el volumen especifico molar (volumen por lb mol 0 por gmol) y las demas variables siguen teniendo el mismo significado

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos puros en estado gaseoso se mezclan sin que ocurran reacciones quimicas la mezcia resultante se comporta tambien como un gas ideal y se Ie pueden aplicar las mismas leyes vistas para los gases ideales Adicionalmente las mezcias de gases ideales cumplen con las dos leyes siguientes

bull Ley de Dalton Cuando se tiene una mezcla de gases cada componente ejerce una presion igual a la que ejerceria si estuviera ocupando el volumen que tiene la mezcia manteniendo la temperatura constante Esta presion se conoce como la presion parcial del componente i y la presion total de la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales

Matematicamente la ley de Dalton se puede plantear usando la ecuacion (1 A) de la siguiente manera

PjV = njRT (16)

donde

5

P j es la presion parcial del elemento i nj numero de moles del elemento i

Ademas

P = Ipi

(17)

Despejando Pi de (1 6) y dividiendo por (1 7) se tiene

I~ R T Vn n (1 8)

P RT VIn In en la ecuaci6n (1 8) el terminG nLnj se conoce como fraccion molar del componente i y por definici6n es la relacion entre el numero de moles del componente i y el numero de moles totales en la mezcia Se representa por Yj

La ecuacion (1 8) se puede reordenar para presentarla como

p =pn =pv (1 9) ~n

La ecuaci6n (1 9) es otra forma de plantear la Ley de Dalton y se podria enunciar como En una mezcia de gases ideales la presi6n parcial del componente i es igual al producto de la presion total de la mezcia por la fraccion molar del componente i

bull Ley de Amagat En una mezcla de gases ideales el volumen ocupado por cad a componente de la mezcia es igual al volumen que ocuparian las moles de dicho componente si estuviera solo a la presion de la mezcla Este volumen se conoce como volumen parcial y el volumen de la mezcla es igual a la suma de los volumenes parciales

Matematicamente la ley de Amagat se puede plantear usando la ecuacion (14) asi

PVj = njRT

RT Vi= n (110)p bull

yademas

V = V = RT n = RT n (111 ) ~ ~P P ~

Dividiendo la ecuaci6n (1 10) por la (1 11) se tiene

V V n

I V V In

n se ( y recordando que

~n

V = y 0 sea que V

Vj =Yj V

y la ecuacion (1 12) es otra f(

Observando la ecuacion (1 1

y V por definicion es la f V

volumen parcial del compone

La composici6n de una mE componente (equivalente a I ultimo se debe conocer el pe es la relacion entre la masa d

AI dar la composici6n se id molar Sin embargo la identifi la mezcia solo es posible hi separacion como compuest( puntos de ebullici6n son ba carbon os y empiezan a apare compuestos puros se hace i identifican los componentes J y los hidrocarburos de mas (

identifica como C el cual

algun metodo pues no se Aunque con las tecnicas aCi mayor de componentes purm considerarla como un compor

113 Peso Molecular Densmiddot

Cuando se trata de mezclas n pues la mezcla esta compue aparente de una mezcla se ot

MWa= LYj MWj donde

Yj yMWj Son la fraccion rr

6

I

n y recordando que ~---- se definio como Yi se tiene finalmente

~nl

V VI = Y middot 0 sea que

I

(112)

y la ecuacion (1 12) es otra forma de enunciar la ley de Amagat

Observando la ecuacion (1 12) se ve que

(113)

V Y por definicion es la fraccion par volumen del componente i y es la relacion entre el

V volumen parcial del componente i y el volumen total de la mezctashy

La composicion de una mezcla de gases se puede dar como fraccion molar de cada componente (equivalente a fraccion por volumen) 0 fraccion por peso Para calcular este ultimo se debe conocer el peso molecular de la mezcla pues por definicion fraccion por peso es la relacion entre la masa del componente i y la masa total de la mezcla

AI dar la composicion se identifican los diferentes componentes y su respectiva fraccion molar Sin embargo la identificacion de todos los compuestos puros que son componentes de la mezcla solo es posible hasta cierto punto pues para hidrocarburos livianos es facil su separacion como compuesto puro caso del metano etano middot propano debido a que sus puntos de ebullicion son bastante diferentes pero a medida que aumenta el numero de carbonos y empiezan a aparecer los isomeros la separacion de todos los componentes como compuestos puros se hace imposible Por esta razon al dar la composicion de un gas se identifican los componentes puros generalmente hasta el hexane al igual que el H2S y el CO2

y los hidrocarburos de mas de seis carbonos se toman como un solo componente que se

identifica como C el cual es una fraccion cuyas caracterlsticas se deben determinar por

algun metodo pues no se encuentran en tablas como las de los componentes puros Aunque con las tecnicas actuales de cromatografia es posible identificar un numero aCln mayor de componentes puros de todas maneras se lIega a una fraccion final que habra que considerarla como un componente puro sin serlo

113 Peso Molecular Densidad y Gravedad Especifica de Mezclas

Cuando se trata de mezclas no se habla de peso molecular sino de peso molecular aparente pues la mezcla esta compuesta por moleculas de diferentes tamarios EI peso molecular aparente de una mezcla se obtiene de la siguiente forma

(1 14) donde

Son la fraccion molar y el peso molecular del componente i respectivamente

7

Es el peso malecular aparente Tabla 1- Propiedades Fisicas de la Tabla 232 de la referen

Canacida el peso malecular aparente de una mezcla se puede abtener la fraccion par peso de un campanente en la mezcla asi

YMW OOWi == 100 (1 15)

IYMW

Las pesas malecularesy atras prapiedades de las campanentes mas camunes del gas natural se pueden abtener de tablas de prapiedades fisicas existentes en la literatura Ver par ejempla Tabla 232 de ref 2 repraducida en la tabla 1 del presente trabaja La calumna 1 de dicha tabla muestra las pesas maleculares de las hidracarburas mas camunes

La expresion para la densidad de un gas se puede abtener a partir de la ecuacion (14)

PV = nRT (14)

pero n = WMW dande W es la cantidad de gas en libras y M es el peso malecular en Ibslbmal a sea que reemplazanda n par su expresion queda

W RT P(MW) W v ---- (116)RT ==V==P(MW P

La expresion (1 16) nas permite calcular la densidad de un gas can un peso malecular canacida y a unas candicianes de P T dadas De acuerda can las unidades acastumbradas para P M R Y T se tiene

P(1pca) MW(1bs1bmol) p (~J3 middot 3 pzeR (lpcapies ) TCR)

() Rlbmol

Cuanda el gas al que se Ie desea calcular su densidad es una mezcla en la ecuacion (1 15) en lugar de MW se usa MWa abtenida de acuerda can la ecuacion (1 13)

De acuerda can la ecuacion (1 16) la densidad de un gas dada varia can la presion y can la temperatura P~_~1~Ls~_ ctice que el gas esun fluidocompresible parque su valumen varia

~- bull La gravedad especffica de un gas se define cama la relacion entre la densidad del gas y la densidad del aire calculadas a las mismas candicianes de presion y temperatura a sea que de acuerda can la ecuacion (1 16)

(P MW RT) ~a MW)o (1 17) r~ = (P W yen RT)(( MWtlt

Componente

ellt ( 1 c c ~ etc C Ict C I

- I

C r ~ c

8

Tabla 1- Propiedades Ffsicas de los Componentes mas Comunes del Gas Natural (Tom ada de la Tabla 232 de la referencia 2)

J

5)

gas r por 1 de

(14)

~ular en

(1 16)

molecular 3tumbradas

ecuaci6n (1 15)

I presion y con la I su-volumen varia

1sidad del gas y la Jeratura 0 sea que

(117)

u ~ ~ CD ro u

CD ro 0 u t

c - a ~ - ligt ~cent) 2 g c at 0 a -0 c5

nshy oCi) 0 ~gt ~

C __ tshy o t) = i 4gt aComponente sect a =gt cl ~ E

-0 (I) 0 ~ -gt LL CJ cu Za

9

Page 6: MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS

10 73 1pca pies R lhmol

ey de

enes

ion Jas

4)

R= 147 Lpca3 79 piesJ

520 degR lh mol

De otra parte tambien por definicion un gramo mol de un gas a OdegC y una atmosfera absoluta de presion ocupa 224 litros nuevamente si se va a aplicar la ecuacion (1 A) se tiene

P = 1 at ab

T = degC + 27315 = 273 15degK

v = 224 Itrs

n = 1 gmol

o sea que

I at 2241tr 0082 at ItR I gmol27315K gmol oK

Aunque el valor de R depende de las unidades usadas para presion volumen temperatura y moles para el objetivo de estas notas se mostraran solamente los dos valores anteriores

Es muy comun usar la ecuacion (1 A) por mol (Ibmol 0 gmol) y en este caso queda de la siguiente forma -

Pv = RT (1 5)

Donde v se conoce como el volumen especifico molar (volumen por lb mol 0 por gmol) y las demas variables siguen teniendo el mismo significado

112 Mezclas de Gases Ideales

Cuando varios compuestos puros en estado gaseoso se mezclan sin que ocurran reacciones quimicas la mezcia resultante se comporta tambien como un gas ideal y se Ie pueden aplicar las mismas leyes vistas para los gases ideales Adicionalmente las mezcias de gases ideales cumplen con las dos leyes siguientes

bull Ley de Dalton Cuando se tiene una mezcla de gases cada componente ejerce una presion igual a la que ejerceria si estuviera ocupando el volumen que tiene la mezcia manteniendo la temperatura constante Esta presion se conoce como la presion parcial del componente i y la presion total de la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales

Matematicamente la ley de Dalton se puede plantear usando la ecuacion (1 A) de la siguiente manera

PjV = njRT (16)

donde

5

P j es la presion parcial del elemento i nj numero de moles del elemento i

Ademas

P = Ipi

(17)

Despejando Pi de (1 6) y dividiendo por (1 7) se tiene

I~ R T Vn n (1 8)

P RT VIn In en la ecuaci6n (1 8) el terminG nLnj se conoce como fraccion molar del componente i y por definici6n es la relacion entre el numero de moles del componente i y el numero de moles totales en la mezcia Se representa por Yj

La ecuacion (1 8) se puede reordenar para presentarla como

p =pn =pv (1 9) ~n

La ecuaci6n (1 9) es otra forma de plantear la Ley de Dalton y se podria enunciar como En una mezcia de gases ideales la presi6n parcial del componente i es igual al producto de la presion total de la mezcia por la fraccion molar del componente i

bull Ley de Amagat En una mezcla de gases ideales el volumen ocupado por cad a componente de la mezcia es igual al volumen que ocuparian las moles de dicho componente si estuviera solo a la presion de la mezcla Este volumen se conoce como volumen parcial y el volumen de la mezcla es igual a la suma de los volumenes parciales

Matematicamente la ley de Amagat se puede plantear usando la ecuacion (14) asi

PVj = njRT

RT Vi= n (110)p bull

yademas

V = V = RT n = RT n (111 ) ~ ~P P ~

Dividiendo la ecuaci6n (1 10) por la (1 11) se tiene

V V n

I V V In

n se ( y recordando que

~n

V = y 0 sea que V

Vj =Yj V

y la ecuacion (1 12) es otra f(

Observando la ecuacion (1 1

y V por definicion es la f V

volumen parcial del compone

La composici6n de una mE componente (equivalente a I ultimo se debe conocer el pe es la relacion entre la masa d

AI dar la composici6n se id molar Sin embargo la identifi la mezcia solo es posible hi separacion como compuest( puntos de ebullici6n son ba carbon os y empiezan a apare compuestos puros se hace i identifican los componentes J y los hidrocarburos de mas (

identifica como C el cual

algun metodo pues no se Aunque con las tecnicas aCi mayor de componentes purm considerarla como un compor

113 Peso Molecular Densmiddot

Cuando se trata de mezclas n pues la mezcla esta compue aparente de una mezcla se ot

MWa= LYj MWj donde

Yj yMWj Son la fraccion rr

6

I

n y recordando que ~---- se definio como Yi se tiene finalmente

~nl

V VI = Y middot 0 sea que

I

(112)

y la ecuacion (1 12) es otra forma de enunciar la ley de Amagat

Observando la ecuacion (1 12) se ve que

(113)

V Y por definicion es la fraccion par volumen del componente i y es la relacion entre el

V volumen parcial del componente i y el volumen total de la mezctashy

La composicion de una mezcla de gases se puede dar como fraccion molar de cada componente (equivalente a fraccion por volumen) 0 fraccion por peso Para calcular este ultimo se debe conocer el peso molecular de la mezcla pues por definicion fraccion por peso es la relacion entre la masa del componente i y la masa total de la mezcla

AI dar la composicion se identifican los diferentes componentes y su respectiva fraccion molar Sin embargo la identificacion de todos los compuestos puros que son componentes de la mezcla solo es posible hasta cierto punto pues para hidrocarburos livianos es facil su separacion como compuesto puro caso del metano etano middot propano debido a que sus puntos de ebullicion son bastante diferentes pero a medida que aumenta el numero de carbonos y empiezan a aparecer los isomeros la separacion de todos los componentes como compuestos puros se hace imposible Por esta razon al dar la composicion de un gas se identifican los componentes puros generalmente hasta el hexane al igual que el H2S y el CO2

y los hidrocarburos de mas de seis carbonos se toman como un solo componente que se

identifica como C el cual es una fraccion cuyas caracterlsticas se deben determinar por

algun metodo pues no se encuentran en tablas como las de los componentes puros Aunque con las tecnicas actuales de cromatografia es posible identificar un numero aCln mayor de componentes puros de todas maneras se lIega a una fraccion final que habra que considerarla como un componente puro sin serlo

113 Peso Molecular Densidad y Gravedad Especifica de Mezclas

Cuando se trata de mezclas no se habla de peso molecular sino de peso molecular aparente pues la mezcla esta compuesta por moleculas de diferentes tamarios EI peso molecular aparente de una mezcla se obtiene de la siguiente forma

(1 14) donde

Son la fraccion molar y el peso molecular del componente i respectivamente

7

Es el peso malecular aparente Tabla 1- Propiedades Fisicas de la Tabla 232 de la referen

Canacida el peso malecular aparente de una mezcla se puede abtener la fraccion par peso de un campanente en la mezcla asi

YMW OOWi == 100 (1 15)

IYMW

Las pesas malecularesy atras prapiedades de las campanentes mas camunes del gas natural se pueden abtener de tablas de prapiedades fisicas existentes en la literatura Ver par ejempla Tabla 232 de ref 2 repraducida en la tabla 1 del presente trabaja La calumna 1 de dicha tabla muestra las pesas maleculares de las hidracarburas mas camunes

La expresion para la densidad de un gas se puede abtener a partir de la ecuacion (14)

PV = nRT (14)

pero n = WMW dande W es la cantidad de gas en libras y M es el peso malecular en Ibslbmal a sea que reemplazanda n par su expresion queda

W RT P(MW) W v ---- (116)RT ==V==P(MW P

La expresion (1 16) nas permite calcular la densidad de un gas can un peso malecular canacida y a unas candicianes de P T dadas De acuerda can las unidades acastumbradas para P M R Y T se tiene

P(1pca) MW(1bs1bmol) p (~J3 middot 3 pzeR (lpcapies ) TCR)

() Rlbmol

Cuanda el gas al que se Ie desea calcular su densidad es una mezcla en la ecuacion (1 15) en lugar de MW se usa MWa abtenida de acuerda can la ecuacion (1 13)

De acuerda can la ecuacion (1 16) la densidad de un gas dada varia can la presion y can la temperatura P~_~1~Ls~_ ctice que el gas esun fluidocompresible parque su valumen varia

~- bull La gravedad especffica de un gas se define cama la relacion entre la densidad del gas y la densidad del aire calculadas a las mismas candicianes de presion y temperatura a sea que de acuerda can la ecuacion (1 16)

(P MW RT) ~a MW)o (1 17) r~ = (P W yen RT)(( MWtlt

Componente

ellt ( 1 c c ~ etc C Ict C I

- I

C r ~ c

8

Tabla 1- Propiedades Ffsicas de los Componentes mas Comunes del Gas Natural (Tom ada de la Tabla 232 de la referencia 2)

J

5)

gas r por 1 de

(14)

~ular en

(1 16)

molecular 3tumbradas

ecuaci6n (1 15)

I presion y con la I su-volumen varia

1sidad del gas y la Jeratura 0 sea que

(117)

u ~ ~ CD ro u

CD ro 0 u t

c - a ~ - ligt ~cent) 2 g c at 0 a -0 c5

nshy oCi) 0 ~gt ~

C __ tshy o t) = i 4gt aComponente sect a =gt cl ~ E

-0 (I) 0 ~ -gt LL CJ cu Za

9

Page 7: MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS

P j es la presion parcial del elemento i nj numero de moles del elemento i

Ademas

P = Ipi

(17)

Despejando Pi de (1 6) y dividiendo por (1 7) se tiene

I~ R T Vn n (1 8)

P RT VIn In en la ecuaci6n (1 8) el terminG nLnj se conoce como fraccion molar del componente i y por definici6n es la relacion entre el numero de moles del componente i y el numero de moles totales en la mezcia Se representa por Yj

La ecuacion (1 8) se puede reordenar para presentarla como

p =pn =pv (1 9) ~n

La ecuaci6n (1 9) es otra forma de plantear la Ley de Dalton y se podria enunciar como En una mezcia de gases ideales la presi6n parcial del componente i es igual al producto de la presion total de la mezcia por la fraccion molar del componente i

bull Ley de Amagat En una mezcla de gases ideales el volumen ocupado por cad a componente de la mezcia es igual al volumen que ocuparian las moles de dicho componente si estuviera solo a la presion de la mezcla Este volumen se conoce como volumen parcial y el volumen de la mezcla es igual a la suma de los volumenes parciales

Matematicamente la ley de Amagat se puede plantear usando la ecuacion (14) asi

PVj = njRT

RT Vi= n (110)p bull

yademas

V = V = RT n = RT n (111 ) ~ ~P P ~

Dividiendo la ecuaci6n (1 10) por la (1 11) se tiene

V V n

I V V In

n se ( y recordando que

~n

V = y 0 sea que V

Vj =Yj V

y la ecuacion (1 12) es otra f(

Observando la ecuacion (1 1

y V por definicion es la f V

volumen parcial del compone

La composici6n de una mE componente (equivalente a I ultimo se debe conocer el pe es la relacion entre la masa d

AI dar la composici6n se id molar Sin embargo la identifi la mezcia solo es posible hi separacion como compuest( puntos de ebullici6n son ba carbon os y empiezan a apare compuestos puros se hace i identifican los componentes J y los hidrocarburos de mas (

identifica como C el cual

algun metodo pues no se Aunque con las tecnicas aCi mayor de componentes purm considerarla como un compor

113 Peso Molecular Densmiddot

Cuando se trata de mezclas n pues la mezcla esta compue aparente de una mezcla se ot

MWa= LYj MWj donde

Yj yMWj Son la fraccion rr

6

I

n y recordando que ~---- se definio como Yi se tiene finalmente

~nl

V VI = Y middot 0 sea que

I

(112)

y la ecuacion (1 12) es otra forma de enunciar la ley de Amagat

Observando la ecuacion (1 12) se ve que

(113)

V Y por definicion es la fraccion par volumen del componente i y es la relacion entre el

V volumen parcial del componente i y el volumen total de la mezctashy

La composicion de una mezcla de gases se puede dar como fraccion molar de cada componente (equivalente a fraccion por volumen) 0 fraccion por peso Para calcular este ultimo se debe conocer el peso molecular de la mezcla pues por definicion fraccion por peso es la relacion entre la masa del componente i y la masa total de la mezcla

AI dar la composicion se identifican los diferentes componentes y su respectiva fraccion molar Sin embargo la identificacion de todos los compuestos puros que son componentes de la mezcla solo es posible hasta cierto punto pues para hidrocarburos livianos es facil su separacion como compuesto puro caso del metano etano middot propano debido a que sus puntos de ebullicion son bastante diferentes pero a medida que aumenta el numero de carbonos y empiezan a aparecer los isomeros la separacion de todos los componentes como compuestos puros se hace imposible Por esta razon al dar la composicion de un gas se identifican los componentes puros generalmente hasta el hexane al igual que el H2S y el CO2

y los hidrocarburos de mas de seis carbonos se toman como un solo componente que se

identifica como C el cual es una fraccion cuyas caracterlsticas se deben determinar por

algun metodo pues no se encuentran en tablas como las de los componentes puros Aunque con las tecnicas actuales de cromatografia es posible identificar un numero aCln mayor de componentes puros de todas maneras se lIega a una fraccion final que habra que considerarla como un componente puro sin serlo

113 Peso Molecular Densidad y Gravedad Especifica de Mezclas

Cuando se trata de mezclas no se habla de peso molecular sino de peso molecular aparente pues la mezcla esta compuesta por moleculas de diferentes tamarios EI peso molecular aparente de una mezcla se obtiene de la siguiente forma

(1 14) donde

Son la fraccion molar y el peso molecular del componente i respectivamente

7

Es el peso malecular aparente Tabla 1- Propiedades Fisicas de la Tabla 232 de la referen

Canacida el peso malecular aparente de una mezcla se puede abtener la fraccion par peso de un campanente en la mezcla asi

YMW OOWi == 100 (1 15)

IYMW

Las pesas malecularesy atras prapiedades de las campanentes mas camunes del gas natural se pueden abtener de tablas de prapiedades fisicas existentes en la literatura Ver par ejempla Tabla 232 de ref 2 repraducida en la tabla 1 del presente trabaja La calumna 1 de dicha tabla muestra las pesas maleculares de las hidracarburas mas camunes

La expresion para la densidad de un gas se puede abtener a partir de la ecuacion (14)

PV = nRT (14)

pero n = WMW dande W es la cantidad de gas en libras y M es el peso malecular en Ibslbmal a sea que reemplazanda n par su expresion queda

W RT P(MW) W v ---- (116)RT ==V==P(MW P

La expresion (1 16) nas permite calcular la densidad de un gas can un peso malecular canacida y a unas candicianes de P T dadas De acuerda can las unidades acastumbradas para P M R Y T se tiene

P(1pca) MW(1bs1bmol) p (~J3 middot 3 pzeR (lpcapies ) TCR)

() Rlbmol

Cuanda el gas al que se Ie desea calcular su densidad es una mezcla en la ecuacion (1 15) en lugar de MW se usa MWa abtenida de acuerda can la ecuacion (1 13)

De acuerda can la ecuacion (1 16) la densidad de un gas dada varia can la presion y can la temperatura P~_~1~Ls~_ ctice que el gas esun fluidocompresible parque su valumen varia

~- bull La gravedad especffica de un gas se define cama la relacion entre la densidad del gas y la densidad del aire calculadas a las mismas candicianes de presion y temperatura a sea que de acuerda can la ecuacion (1 16)

(P MW RT) ~a MW)o (1 17) r~ = (P W yen RT)(( MWtlt

Componente

ellt ( 1 c c ~ etc C Ict C I

- I

C r ~ c

8

Tabla 1- Propiedades Ffsicas de los Componentes mas Comunes del Gas Natural (Tom ada de la Tabla 232 de la referencia 2)

J

5)

gas r por 1 de

(14)

~ular en

(1 16)

molecular 3tumbradas

ecuaci6n (1 15)

I presion y con la I su-volumen varia

1sidad del gas y la Jeratura 0 sea que

(117)

u ~ ~ CD ro u

CD ro 0 u t

c - a ~ - ligt ~cent) 2 g c at 0 a -0 c5

nshy oCi) 0 ~gt ~

C __ tshy o t) = i 4gt aComponente sect a =gt cl ~ E

-0 (I) 0 ~ -gt LL CJ cu Za

9

Page 8: MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS

n y recordando que ~---- se definio como Yi se tiene finalmente

~nl

V VI = Y middot 0 sea que

I

(112)

y la ecuacion (1 12) es otra forma de enunciar la ley de Amagat

Observando la ecuacion (1 12) se ve que

(113)

V Y por definicion es la fraccion par volumen del componente i y es la relacion entre el

V volumen parcial del componente i y el volumen total de la mezctashy

La composicion de una mezcla de gases se puede dar como fraccion molar de cada componente (equivalente a fraccion por volumen) 0 fraccion por peso Para calcular este ultimo se debe conocer el peso molecular de la mezcla pues por definicion fraccion por peso es la relacion entre la masa del componente i y la masa total de la mezcla

AI dar la composicion se identifican los diferentes componentes y su respectiva fraccion molar Sin embargo la identificacion de todos los compuestos puros que son componentes de la mezcla solo es posible hasta cierto punto pues para hidrocarburos livianos es facil su separacion como compuesto puro caso del metano etano middot propano debido a que sus puntos de ebullicion son bastante diferentes pero a medida que aumenta el numero de carbonos y empiezan a aparecer los isomeros la separacion de todos los componentes como compuestos puros se hace imposible Por esta razon al dar la composicion de un gas se identifican los componentes puros generalmente hasta el hexane al igual que el H2S y el CO2

y los hidrocarburos de mas de seis carbonos se toman como un solo componente que se

identifica como C el cual es una fraccion cuyas caracterlsticas se deben determinar por

algun metodo pues no se encuentran en tablas como las de los componentes puros Aunque con las tecnicas actuales de cromatografia es posible identificar un numero aCln mayor de componentes puros de todas maneras se lIega a una fraccion final que habra que considerarla como un componente puro sin serlo

113 Peso Molecular Densidad y Gravedad Especifica de Mezclas

Cuando se trata de mezclas no se habla de peso molecular sino de peso molecular aparente pues la mezcla esta compuesta por moleculas de diferentes tamarios EI peso molecular aparente de una mezcla se obtiene de la siguiente forma

(1 14) donde

Son la fraccion molar y el peso molecular del componente i respectivamente

7

Es el peso malecular aparente Tabla 1- Propiedades Fisicas de la Tabla 232 de la referen

Canacida el peso malecular aparente de una mezcla se puede abtener la fraccion par peso de un campanente en la mezcla asi

YMW OOWi == 100 (1 15)

IYMW

Las pesas malecularesy atras prapiedades de las campanentes mas camunes del gas natural se pueden abtener de tablas de prapiedades fisicas existentes en la literatura Ver par ejempla Tabla 232 de ref 2 repraducida en la tabla 1 del presente trabaja La calumna 1 de dicha tabla muestra las pesas maleculares de las hidracarburas mas camunes

La expresion para la densidad de un gas se puede abtener a partir de la ecuacion (14)

PV = nRT (14)

pero n = WMW dande W es la cantidad de gas en libras y M es el peso malecular en Ibslbmal a sea que reemplazanda n par su expresion queda

W RT P(MW) W v ---- (116)RT ==V==P(MW P

La expresion (1 16) nas permite calcular la densidad de un gas can un peso malecular canacida y a unas candicianes de P T dadas De acuerda can las unidades acastumbradas para P M R Y T se tiene

P(1pca) MW(1bs1bmol) p (~J3 middot 3 pzeR (lpcapies ) TCR)

() Rlbmol

Cuanda el gas al que se Ie desea calcular su densidad es una mezcla en la ecuacion (1 15) en lugar de MW se usa MWa abtenida de acuerda can la ecuacion (1 13)

De acuerda can la ecuacion (1 16) la densidad de un gas dada varia can la presion y can la temperatura P~_~1~Ls~_ ctice que el gas esun fluidocompresible parque su valumen varia

~- bull La gravedad especffica de un gas se define cama la relacion entre la densidad del gas y la densidad del aire calculadas a las mismas candicianes de presion y temperatura a sea que de acuerda can la ecuacion (1 16)

(P MW RT) ~a MW)o (1 17) r~ = (P W yen RT)(( MWtlt

Componente

ellt ( 1 c c ~ etc C Ict C I

- I

C r ~ c

8

Tabla 1- Propiedades Ffsicas de los Componentes mas Comunes del Gas Natural (Tom ada de la Tabla 232 de la referencia 2)

J

5)

gas r por 1 de

(14)

~ular en

(1 16)

molecular 3tumbradas

ecuaci6n (1 15)

I presion y con la I su-volumen varia

1sidad del gas y la Jeratura 0 sea que

(117)

u ~ ~ CD ro u

CD ro 0 u t

c - a ~ - ligt ~cent) 2 g c at 0 a -0 c5

nshy oCi) 0 ~gt ~

C __ tshy o t) = i 4gt aComponente sect a =gt cl ~ E

-0 (I) 0 ~ -gt LL CJ cu Za

9

Page 9: MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS

Es el peso malecular aparente Tabla 1- Propiedades Fisicas de la Tabla 232 de la referen

Canacida el peso malecular aparente de una mezcla se puede abtener la fraccion par peso de un campanente en la mezcla asi

YMW OOWi == 100 (1 15)

IYMW

Las pesas malecularesy atras prapiedades de las campanentes mas camunes del gas natural se pueden abtener de tablas de prapiedades fisicas existentes en la literatura Ver par ejempla Tabla 232 de ref 2 repraducida en la tabla 1 del presente trabaja La calumna 1 de dicha tabla muestra las pesas maleculares de las hidracarburas mas camunes

La expresion para la densidad de un gas se puede abtener a partir de la ecuacion (14)

PV = nRT (14)

pero n = WMW dande W es la cantidad de gas en libras y M es el peso malecular en Ibslbmal a sea que reemplazanda n par su expresion queda

W RT P(MW) W v ---- (116)RT ==V==P(MW P

La expresion (1 16) nas permite calcular la densidad de un gas can un peso malecular canacida y a unas candicianes de P T dadas De acuerda can las unidades acastumbradas para P M R Y T se tiene

P(1pca) MW(1bs1bmol) p (~J3 middot 3 pzeR (lpcapies ) TCR)

() Rlbmol

Cuanda el gas al que se Ie desea calcular su densidad es una mezcla en la ecuacion (1 15) en lugar de MW se usa MWa abtenida de acuerda can la ecuacion (1 13)

De acuerda can la ecuacion (1 16) la densidad de un gas dada varia can la presion y can la temperatura P~_~1~Ls~_ ctice que el gas esun fluidocompresible parque su valumen varia

~- bull La gravedad especffica de un gas se define cama la relacion entre la densidad del gas y la densidad del aire calculadas a las mismas candicianes de presion y temperatura a sea que de acuerda can la ecuacion (1 16)

(P MW RT) ~a MW)o (1 17) r~ = (P W yen RT)(( MWtlt

Componente

ellt ( 1 c c ~ etc C Ict C I

- I

C r ~ c

8

Tabla 1- Propiedades Ffsicas de los Componentes mas Comunes del Gas Natural (Tom ada de la Tabla 232 de la referencia 2)

J

5)

gas r por 1 de

(14)

~ular en

(1 16)

molecular 3tumbradas

ecuaci6n (1 15)

I presion y con la I su-volumen varia

1sidad del gas y la Jeratura 0 sea que

(117)

u ~ ~ CD ro u

CD ro 0 u t

c - a ~ - ligt ~cent) 2 g c at 0 a -0 c5

nshy oCi) 0 ~gt ~

C __ tshy o t) = i 4gt aComponente sect a =gt cl ~ E

-0 (I) 0 ~ -gt LL CJ cu Za

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Page 10: MANEJO DE PRODUCCION EN CAMPOS DE GAS

Tabla 1- Propiedades Ffsicas de los Componentes mas Comunes del Gas Natural (Tom ada de la Tabla 232 de la referencia 2)

J

5)

gas r por 1 de

(14)

~ular en

(1 16)

molecular 3tumbradas

ecuaci6n (1 15)

I presion y con la I su-volumen varia

1sidad del gas y la Jeratura 0 sea que

(117)

u ~ ~ CD ro u

CD ro 0 u t

c - a ~ - ligt ~cent) 2 g c at 0 a -0 c5

nshy oCi) 0 ~gt ~

C __ tshy o t) = i 4gt aComponente sect a =gt cl ~ E

-0 (I) 0 ~ -gt LL CJ cu Za

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