CAPITULO I. METODOLOGIA PARA REALIZAR EL BALANCE DE UNA COMBUSTIONBALANCE DE COMBUSTION ESTQUIONETRICAEVALUAR LA COMPOSICION CFQEl gas a evaluar es el Shale Gas con la siguiente composicin:Paso 1.Composicin siguiente del shale gasTABLA 3. COMPOSICION DEL COMBUSTIBLE SHALE GASCompuestoPorcentajeX

Metano81.86%XCH4= 0.8186

Propano11.61%XC3H8= 0.1161

Etano0.45%XC2H6= 0.0045

Butano1.92%XC4H10= 0.0192

Nitrgeno3.16&XN2= 0.0316

Dixido de carbono1%XCO2= 0.01

Metano: CH4 (XCH4= 0.8186)Propano: C3H8 (XC3H8= 0.1161)Etano: C2H6 (XC2H6= 0.0045)Butano: C4H10 (XC4H10= 0.0192)Nitrgeno: N2 (XN2= 0.0316)Dixido de carbono: CO2 (XCO2= 0.01)

Paso 2. Ecuacin para combustin ideal o estequiometrica= 11 Kmol [0.8186 CH4 + 0.1161 C2H6 + 0.0045 C4H10 + 0.0192 C3H8 + 0.0316 CO2 + 0.01 N2] + [aO2 + 3.76a N2] [bCO2 + cH2O + dN2]Paso 3. Balance por compuestoBalance de carbono C:(0.8186) (1) + (0.1161) (2) + (0.0045) (4) + (0.0192) (3) + (0.0316) (1) = (1) (b)b= 1.158Balance de hidrogeno H:(0.8186) (4) + (0.1161) (6) + (0.0045) (10) + (0.0192) (8) = (2) (c) c = 2.0848

Balance de oxigeno O:(0.0316) (2) + 2a = 2b + 1ca= 2.168Balance de nitrgeno N(0.01) (2) + (3.76) (2.168) (2) = 2dd= 8.16168Paso 4. Sustituyendo en el paso 21 Kmol [0.8186 CH4 + 0.1161 C2H6 + 0.0045 C4H10 + 0.0192 C3H8 + 0.0316 CO2 + 0.01 N2] + [(2.168) O2 + 8.15168 N2] [1.158 CO2 + 2.0848 H2O + 8.16168 N2] Paso 5. Comprobando la ecuacin1 Kmol T gc + 2.1688 + 8.15168 11.4044811.32048 11.40448

Paso 6. Balance en masaTABLA 4. TABLA DE PESOS MOLECULARESMEZCLA DE SHALE GAS

COMPUESTOSPESOS MOLECULARES

METANO16.043

ETANO30.07

PROPANO44.10

n-BUTANO58.12

NITROGENO44.01

DIOXIDO DE CARBONO28.01

TABLA 5. PESOS MOLECULARES DE OTROS COMPUESTOSOTROS COMPUESTOS

Compuesto Peso molecular

OXIGENO32.00

AGUA18.015

1 KmolT[ (0.8186) CH4 + (0.1161) C2H6 + (0.0045) C4H10 + (0.0192) C3H8 + (0.0316) CO2 + (0.01) N2] + [(2.1688) O2 + (8.15168) N2] [1.158 CO2 + 2.0848 H2O + 8.16168 N2]

COMO SE ELIMINAN LAS UNIDADES?1 KmolT[ (0.8186) CH4] 1KmolT (

1 KmolT[ (0.8186) CH4 + (0.1161) C2H6 + (0.0045) C4H10 + (0.0192) C3H8 + (0.0316) CO2 + (0.01) N2] + [(2.1688) O2 + (8.15168) N2] [1.158 CO2 + 2.0848 H2O + 8.16168 N2]

[13.133 + 3.5 + 0.2615 + 0.8467 + 1.4 + 0.2801] + [69.4016 + 228.33] [50.9636 + 37.56 + 228.61]317.214 = 317. 214

Paso 7. Determinacin de indicadores7.1 Relacin aire/combustible 7.1.1. En Kga/Kgc

7.1.2. En Kmola/Kmolc

7.1.3. En m3a/m3cPrimero calculamos las densidadescomb= ?Presin= 1 atm= 101.32 Kpa= 101320 Pa=101320 N/m2T= 15CMm= 19.40 Kg/Kmol

Luego

7.2 Relacin gpc/c7.2.1. En Kg gpc/ Kgc

7.2.2. En Kmol gpc/Kmol c

7.2.3. En m3gpc/m3c

7.3 Relacin CO2/c7.3.1. En Kg CO2/ Kg c

7.3.2. En Kmol CO2/ Kmol c

7.2.3. En m3CO2/m3cPrimero

TABLA 6. INDICADORESIndicadores

Kg/KgKmol/Kmolm^3/m^3

7.1 r a/c15.4812 Kga/Kgc10.3188 Kmola/kmolc64.24 m3a/m3c

7.2 r gpc/c16.49 Kggpc/Kgc11.407 kmolgpc/kmolc139.28 m3gpc/m3c

7.3 r CO2/c2.65 KgCO2/Kgc1.158 tkmolCO2/kmolc139.22 m3CO2/m3c

PASO 8.CALCULO DE FRACCIONES EN GPC8.1 MT = AA= (1.158) (44.01) + (2.0848) (18.015) + (8.16168) (28.01)A= 317.13 Kg

=18.2 MT= AA= b+c+d= 11.4045

=1

PASO 9. DALTON

VTI= 1.2 bar Para CO2Pi= XiPT Para el CO2

Para el agua (H2O)XH2O= 0.182765 Kmoli/KmolT

Para el nitrgeno N2XN2= 0.7157 Kmoli/KmolT

Paso 10. Hallar Pi en Kpa. Como 1bar = 100 Kpa

Paso 11. Hallar temperatura de rocoCon la funcin Px de tpxPara H2OPH2O= 21.9318 Kpa y X=1 o X=0 T de roco= 62.114 C

Paso 12. Hallar Tlimite

Paso 13. Hallar Qlimite

Del paso 16 mgpc= 16.49 Kg gpc/s13.1 Tlimite= 142.114C

13.2. Tsalida= 215C

CAPITULO II. BALANCE REAL DE COMBUSTIONPaso 14. Datos %CO2= 8.5 % (sealado por el profesor)%O2= %5.5 (sealado por el profesor)%N2= 100-(%CO2+%O2)%N2= 100-(8.5+5.5)%N2= 86 % (calculado)Paso 15. Coeficiente de exceso de aire

Paso 16. Calculo del volumen de aire real

Paso 17. Plantear la ecuacin con a= 2.1688

Paso 18. >118.1 Balance de C

Balance de H

Balance de O

Balance de N

Paso19. Sustituyendo en el paso 17

Paso 20. Comprobando la ecuacin

Paso 21. Balance msico

Paso 22. Calculo de los indicadores22.1.1 Relacion kga/kgc

22.1.2 Relacin kmola/kmolc

22.1.3 Relacin m3a/m3c

22.2.1. Relacin kggpc/kgc

22.2.2 Relacin kmolgpc/kmolc

22.2.3 Relacin m3gpc/m3c

22.3.1. Relacin kgCO2/kgc

22.3.2. Relacin kmolCO2/kmolc

22.3.3. Relacin m3CO2/m3c

TABLA 7. INDICADORES DE BALACE REALIndicadores

Kg/KgKmol/Kmolm^3/m^3

22.1 r a/c20.200 Kga/Kgc13.5857 Kmola/kmolc83.826 m3a/m3c

22.2 r gpc/c21.20 Kggpc/Kgc14.67 kmolgpc/kmolc177.5415m3gpc/m3c

22.3 r CO2/c2.6265 KgCO2/Kgc1.158 kmolCO2/kmolc 177.6 m3CO2/m3c

Calculo de las fracciones gpc23.1 MT= A; donde A= b+c+d+e=14.67

=1

Paso 24. Aplicar Dalton realVTI= 1.2 barPara CO2Xi= Pi/PT

Para H2O

Para N2

Para O2

Paso 25. Hallar Pi en Kpa

Paso 26. Hallar la temperatura de rocoCon la funcin Px de TpxPara: PH2O=17.052 Kpa y X=oTrocio= 56.7 C

Paso 27. Hallar la temperatura limite

Paso 28. Hallar Q limite= mgoc( Hgpc Hlimite)Del paso 16 mgpc= 21.60 Kggpc/s28.1 Tlimite= 136.7 C

28.2 Tsalida= 215C