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CAPITULO I

PROPIEDADES DEL GAS

NATURAL


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Gas natural

Es un recurso natural no renovable, que debido a sus caractersticas

combustibles se le ha dado una amplia gama de aplicaciones que van desde

el uso domstico hasta las diversas ramas industriales. Tiene su origen en la

transformacin de la materia orgnica proveniente de animales y vegetales

sometida a la accin bacteriolgica, altas presiones y temperaturas durante

millones de aos, por efecto del asentamiento de las capas de sedimentosque la contienen.

Se encuentra en el subsuelo alojado en los espacios porosos de ciertas

rocas, en estructuras geolgicas denominadas yacimientos, generalmente

atrapado entre el petrleo y una capa rocosa impermeable. Est formadopor hidrocarburos que tienen un punto de ebullicin muy bajo y no tiene un

olor especfico.


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El metano forma aproximadamente el 75% del gas tpico, el etano

puede presentarse en porcentajes superiores al 10% y el propano porencima del 3%; pueden estar tambin presentes: butano, pentano,

hexano, heptano y octano.

Composicin del gas natural

La composicin del gas natural incluye diversos hidrocarburos

gaseosos, con predominio del metano, por sobre el 90%, y en

proporciones menores etano, propano, butano, pentano y pequeas

proporciones de gases inertes como dixido de carbono y nitrgeno,tabla 5-2


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Descripcin y Caractersticas Tcnicas

Las caractersticas del gas, como su composicin molar,

comportamiento, compresibilidad, convertibilidad a lquido, poder

calorfico, entre otros; ameritan estudios e investigaciones para el

mejor aprovechamiento de esta fuente de energa.

El gas natural es incoloro, inodoro, inspido, sin forma particular yms ligero que el aire. Se presenta en su forma liquida por debajo de

los -161C. Por razones de seguridad, se le aade mercaptano, un

agente qumico que le da un olor a huevo podrido, con el propsito

de detectar una posible fuga de gas.


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Clasificacin del gas natural

La clasificacin del gas suele hacerse de acuerdo a una serie de

parmetros entre los que se encuentran; su procedencia, el

contenido de hidrocarburos pesados, y el contenido de H2S.

Segn la Procedencia

Gas asociado: proveniente del yacimiento donde el productoprincipal es el petrleo

Gas no asociado: proveniente del yacimiento donde el gas seencuentra mezclado con hidrocarburos lquidos o agua.


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Segn el Contenido de Hidrocarburos Pesados

Gas rico (hmedo): es aquel donde la cantidad de propanos y ms pesadoses de tal magnitud que al ser sometidos a operaciones de refrigeracin, se

producen lquidos en cantidades considerables. C3+ aproximadamente 3.0

GPMPC (galones por mil pies cbicos en condiciones normales).

Gas pobre (seco): es aquel donde prevalece el metano y el etano y si sesometen a operaciones de refrigeracin no producen cantidades

considerables de lquidos.

Gas Condensado: El gas condensado presenta condensacin retrgrada

isotrmica en un rango de temperatura (200 400F) y presiones (3000 -8000 lpc) normales de yacimiento, presenta un color incoloro amarillo claro.

La mezcla de hidrocarburos a las condiciones iniciales de presin y

temperatura se encuentra en fase gaseosa o en el punto de roco.


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Segn en Contenido de H2S

Gas agrio: es aquel donde el contenido de sulfuro de hidrogeno (H2S)y compuestos de azufre mayor a 4 ppm; considerndolo como un gas

bastantemente corrosivo este gas tambin puede contener

compuestos como el dixido de carbono CO2.

La GPSA (Gas Processors Suppliers Association) define como un gas

apto para ser transportado por tuberas a aquel que contiene menos

de 4 ppm de H2S; menos del 3.0% de CO2 y 6 a7 lb. de agua por

MMPC en condiciones normales.

Gas dulce: es aquel donde el contenido de H2S es menor a 4 ppm.


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Clasificacin de los yacimientos de gas

Yacimiento de gas seco

Estos yacimientos se caracterizan por contener principalmente

metano (%C1>90) con pequeas cantidades de pentanos y

componentes ms pesados (%C5+


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Yacimiento de gas hmedo

Se caracterizan por contener un mayor porcentaje de componentesintermedios y pesados que los gases secos. Es llamado hmedo

porque a las condiciones de separacin en superficie la mezcla cae en

la regin de dos fases generando relaciones de gas-liquido que

pueden variar entre 60000 y 100000 scfn/bbln. La palabra humedad

no se refiere a que si el gas est humectado por agua sino a loshidrocarburos lquidos que se condensan en la superficie. En efecto

el gas de yacimiento, est normalmente saturado con agua.

Los gases hmedos se diferencian de los gases condesados en lo

siguiente:

No ocurre condensacin retrgrada durante el agotamiento de

presin.

Tienen menor cantidad de componentes pesados.

La cantidad de lquidos condesados en el separador es menor.


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Yacimiento de gas condensado

Un yacimiento de gas condensado, se constituye como una mezcla

compleja de hidrocarburos, que se caracteriza por presentar un

porcentaje de metano mayor de un 60% y contener mayor cantidad

de componentes pesados. Dicha mezcla a condiciones de presin y

temperatura de yacimiento, se encuentra en estado gaseoso y en sutrayecto a la superficie, donde logran condensarse sus componentes

hidrocarburos ms pesados, producto de la variacin de sus

condiciones iniciales.


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GAS NATURAL EN BOLIVIA

RESERVAS DE GAS EN BOLIVIA

COMPOSICIN DEL GAS BOLIVIANO

Una muestra de las principales composiciones del gas natural del

centro del pas se presenta en la siguiente tabla. El anlisis se reportaen base seca, es decir que no se toma en cuenta el agua, pero esto

no significa que el gas no contenga este elemento. La concentracin

de agua se debe medir o calcular y luego agregar a la composicin

dada. La tabla muestra varios gases tipo.


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COMPOSICION DEL GAS NATURAL PRODUCIDOS EN ALGUNOS CAMPOSBOLIVIANOS


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PROPIEDADES FISICAS DEL GAS NATURAL

GAS IDEAL

Es un gas que tiene un comportamiento dado por la ecuacin

de estado PV = nRT, adems cumple con las condiciones de

que se encuentra a presiones menor a 10 atm-abs. y las

interacciones entre sus molculas son nulas.

Considerando que el volumen esta en funcin de la presin y

la temperatura V=f(P,T),en este punto se introduce la ley de

Avogadro, en determinadas condiciones de P y T un mol de

cualquier gas ocupara un mismo volumen V, por lo tanto paraun peso molecular de gas, puede escribirse.


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Donde R es una constante para todos los gases, por mol de gas, para

n moles de un gas.

Siendo n el peso total o masa del gas W dividido por el pesomolecular M

El valor de R depende de las unidades empleadas de presin,

volumen y temperatura. Para 60 F y 14.7 Psi, considrese la presin

en Psi, temperatura en R y volumen en pie3, el volumen de un

mol (n=1) tendr un volumen aproximado de 379.6 pie3, dedonde:

R = 14.7 lpca*379 pies3

= 10.73 lpca*pie3

520R*1 lbmol R lbmol


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DENSIDAD, VOLUMEN ESPECFICO Y GRAVEDAD ESPECFICA DEGASES IDEALES

Definiendo la densidad, de un gas como el peso por unidad devolumen se tiene:

Definiendo el volumen especfico, de un gas como volumen depeso se expresa:


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La gravedad especifica, se define como la razn de la densidad delgas a la densidad de una sustancia base, en las mismas condiciones

de presin y temperatura. Para el caso de gases, se toma el aire comosustancia base.

Ejemplo:Calcular la densidad, volumen especfico y la gravedad especfica del

metano a 0 psig (14psia) y 60 F.


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MEZCLA DE LOS GASES

A presiones y temperaturas relativamente bajas, los sistemas se

comportan en forma ideal, por lo cual se cumplen las ecuaciones

siguientes:

La composicin de una mezcla de gases (gas natural) se expresageneralmente en porcentajes por mol, porcentaje (o fraccin) por

volumen o porcentaje por peso.


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Para los gases reales, cuando Z se aproxima a la unidad el

porcentaje en moles es igual al volumen %. La composicin molar de

un gas multicomponentes no cambia con la presin o temperatura

siempre que todos los componentes permanezcan en la fase gaseosa

.

El porcentaje (o fraccin) por mol es igual al porcentaje (o fraccin)

por volumen. Esto se deduce de la ley de Avogadro, ya que el

volumen de cualquier componente en una mezcla ser proporcional

al nmero de moles de tal componente.


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Ejemplo:Conversin de porcentaje por mol (o volumen) a porcentajepor peso del mismo gas.

El peso molecular de la muestra de gas es 19.028 lbs./lbmol


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PESO MOLECULAR APARENTE Ma O PESO MOLECUL.AR DEMEZCLAS Mm

El peso molecular de las mezclas gaseosas se encuentra

dividiendo la suma de los pesos de los componentes entre el

nmero de moles o bien encontrando la sumatoria de los

pesos moleculares por la fraccin molar.

Ejemplo:

Calcular el peso molecular aparente del aire, mezcla

de nitrgeno, oxigeno y argn, en la siguiente

proporcin: N2= 78%; O2= 21%; A= 1%


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Tomando el aire como base, la gravedad del gas de la muestra

anterior calculado por la tabla ser:

Si se conoce la gravead especfica de los componentes, ygi la gravedad

especfica de la mezcla puede calcularse por:

GAS REAL

Es aquel que se comporta tal como se presenta en la naturaleza y en

las operaciones diarias. La ecuacin de estado que intentan

representar su comportamiento toma en cuenta la desviacin conrespecto a la idealidad, que no es ms que el factor de

compresibilidad Z. La ecuacin masgeneral para estos es PV = nZRT.


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CONTENIDO DE LQUIDO GPM EN UNA MUESTRA DE GAS,GRAVEDAD ESPECFICA DEL GAS

En base a la composicin de una muestra se calcula la cantidad de

lquido de hidrocarburos que se pueden extraer de mil pies cbicos

de gas medidos a condiciones Standard

PODER CALORIFICO DEL GAS

El Poder Calorfico parcial de cada uno de los componentes permite

obtener el poder calorfico total de la muestra, y mediante AGA 5 se

computa la energa a condiciones de proceso. Del mismo modo se

puedenobtener otras variables tales como la densidad a 1 Atm y 15

C

El poder calorfico del gas es equivalente a su calidad, y porconsiguiente a su valor econmico. De all la importancia de sumedicin


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