CAPITULO 3

Propiedades Fsicas del Gas Natural unidad II

PROPIEDADES FSICAS DEL GAS NATURAL2.1 INTRODUCCINEl clculo de las propiedades fsicas del gas natural y sus condensados representa la base para la elaboracin de los proyectos tcnicos. Estas propiedades se pueden calcular a un nivel riguroso por medios computarizados o por medio de frmulas, correlaciones, graficas o cartas con un nivel de aproximacin aceptable. De todas formas se recomienda el uso de mtodos manuales cuando no hay disponibilidad de medios computarizados.En el presente capitulo se ha recopilado una seleccin de informacin sobre el calculo de las propiedades fsicas de varias fuentes y trabajos de investigadores del rea que contiene informacin fidedigna para efectuar clculos manuales.2.2 TABLAS DE CONSTANTES FSICAS

Para ejecutar los clculos de propiedades fsicas se requiere informacin del gas mismo a tratar. Existen dos maneras de efectuar los clculos:1) Clculos composicionales:En este tipo de clculos se requiere la composicin del gas, es decir, el anlisis cromatogrfico, debidamente verificado y normalizado. La condicin de normalizacin comprende los siguientes supuestos:

La sumatoria de las fracciones molares de los componentes es igual a la unidad.

Se tienen que declarar todos los componentes del gas, incluyendo el H2S y H2O que usualmente se miden por otro tipo de anlisis o clculos. El H2S y sus similares sulfurados se miden usualmente en ppm, v se deben transformar a fraccin molar y normalizar en la composicin. El agua a veces no se declara en los anlisis en base seca, se debe calcular el contenido de agua y, de la misma forma, incorporarlo al anlisis, a continuacin mostramos un ejemplo de normalizacin:Ejemplo: * Si tenemos un gas de la siguiente composicin (Hipottica) en fracciones molares:C1=0.8 C2=0.1 C3=0.1 (Resultado del anlisis cromatogrfico, que no considera el contenido de agua, es decir, est en base seca) y un contenido de agua de H2O=0.0014. Realizar la normalizacin.Respuesta:Tenemos que agregar el agua a la composicin respetando las proporciones de C1,C2 y C3 entre s.El factor = 1 - 0.0014 = 0.9986Multiplicamos cada fraccin molar por el factor:C1 = 0.8*0.9986 = 0.7988C2 = 0.1*0.9986 = 0.0999C3= 0.1*0.9986 = 0.0999De tal forma que la composicin normalizada sera:C1=0.7988C2=0.0999C3=0.0999H2O=0.0014La sumatoria de las fracciones molares es igual a 12) Clculos no composicionales

Los clculos no composicionales no requieren necesariamente la composicin detallada, basta con valores de la gravedad especfica, densidad o grados API para estimar las caractersticas del gas.Las tablas de constantes fsicas muestran las principales propiedades fsicas de los compuestos puros y de otras sustancias qumicas para los anlisis composicionales relacionadas con el rubro (Tablas 2-1 a 2-6). La fuente es el GPSA Electronic Data Book.2.3 CLCULO DE LA COMPRESIBILIDAD DE GASES

Cuando trabajamos con gases a presiones bajas, las correlaciones de gases ideales tienen una exactitud generalmente satisfactoria. Si las presiones son elevadas las correlaciones ideales puede generar errores hasta de cerca del 500%. El factor de compresibilidad es la correccin necesaria en las condiciones de proceso para poder describir con exactitud el comportamiento del gas.Muchas de las aplicaciones requieren ecuaciones de estado desarrolladas por mtodos iterativos. Hay otras correlaciones que presentan una exactitud conveniente para los clculos de ingeniera, una de ellas es la ecuacin de estado de los gases, que se expresa de la forma siguiente:

PV = ZmRT / MW = ZnRTMW

= Peso Molecular del gas, Lb/Lbmol

P

= Presin del gas, Lpca Psia

T

= Temperatura del gas, oR

Z

= Factor de compresibilidad

R

= Constante universal de los gases, 10.73 Lpca .ft3 / oR Lb-mol

m

= Masa del gas, Lb

El factor Z es un parmetro adimensional e intensivo, es decir, independiente de la cantidad de materia considera pero dependiente la composicin, temperatura y presin del gas. La densidad del gas puede ser calculada por medio de la ecuacin modificada de la ecuacin de estado de los gases:

Donde:MW = Peso Molecular del gas

P

= Presin del gas, Lpca Psia

T

= Temperatura del gas, oR

Z

= Factor de compresibilidad

10.73 = es la constante universal de los gases, 10.73 Lpca .ft3 / oR Lbmol

= Densidad del gas, Lb/ft3Para mezclas de gases

La ecuacin de estado de los gases se puede aplicar con el clculo de un peso molecular aparente segn la regla de Kay:

MW = MWi*yiDespus de realizar el clculo del peso molecular del gas, se hace el clculo de la Gravedad Especfica (G), mediante la siguiente ecuacin:

= MWm/ MWaire

Donde:

MWaire = 28,9625 lbs/lbs-molDe la misma forma se pueden calcular las propiedades seudocrticas y seudoreducidas de la presin y temperatura:

Temperatura seudocrtica: Tsc = (yi * Tci)

Presin seudocrtica: Psc = (yi * Pci)

Temperatura seudoreducida: Tsr = T / (yi * Tci) = T / TscPresin seudoreducida: Psr = P / (yi * Pci) = P / Psc

Donde:

yi = Fraccin molar de cada componente

P = Presin del gas (operacin), Lpca Psia

T = Temperatura del gas (operacin) , oR

Pci = Presin crtica de cada componente, Lpca Psia

Tci = Temperatura crtica de cada componente, oREjemplo No. 1

Determinar las propiedades Seudocrticas, Seudoreducidas y el Peso Molecular del gas con la composicin de la tabla siguiente.

Datos:

P = 500 psia(35,15 kg/cm2)

T = 150 F = 610 R(70,56 C)TABLA 2-7Componente Fraccin Molar,yiTemperatura Crtica de cadacomponenteTci , RTemperatura Seudocrtica,Tsc, R(yi * Tci)PresinCrtica de cadacomponentePci , RPresinSeudocrtica,Psc, R(yi * Pci)Peso Molecularde cada componente, MWPeso Molecularde la mezcla,(yi * MW)

CH40,8319343,0285,34667,0554,8816,04313,346

C2H60,0848549,646,61707,860,0230,0702,550

C3H80,0437665,729,09615,026,8844,0971,927

iC4H100,0076734,15,58527,94,0158,1230,442

nC4H100,0168765,312,86548,89,2258,1230,976

iC5H120,0057828,84,72490,42,8072,1500,411

nC5H120,0032845,52,71488,11,5672,1500,231

nC6H140,0063913,35,75439,52,7786,1770,543

y = 1 Tsc = 392,66 Psc = 662,13MWm = 20,426

Solucin:Tsc = 392,66 R( -55 C)

Psc = 662,13 psia(46,54 kg/cm2)Tsr = =

Psr = =

MWm= 20,426 lbs/lbs-mol

= MWm/ MWaire = 20,426/28,9625 = 0,7052Ejemplo No. 2

Determinar las propiedades Seudocrticas, Seudoreducidas y el Peso Molecular para un Gas Natural, que cuenta con la composicin de la tabla siguiente.Datos:

Contenido de H2S = 4 ppm (Se asume en especificaciones).

P = 400 psia(28,12 kg/cm2)

T = 200 F = 660 RTABLA 2-8Componente Fraccin Molar,yiTemperatura Crtica de cadacomponenteTci , RTemperatura Seudocrtica,Tsc, R(yi * Tci)PresinCrtica de cadacomponentePci , RPresinSeudocrtica,Psc, R(yi * Pci)Peso Molecularde cada componente, MWPeso Molecularde la mezcla,(yi * MW)

N20,003100227,20,70492,81,5328,0130,087

CO20,057900547,431,691069,561,9244,0102,548

H2S0,000004672,10,00313000,0134,0820,000

CH40,861097343,0295,36667,0574,3516,04313,815

C2H60,072300549,639,74707,851,1730,0702,174

C3H80,005100665,73,40615,03,1444,0970,225

iC4H100,000200734,10,15527,90,1158,1230,012

nC4H100,000100765,30,08548,80,0558,1230,006

iC5H120,000100828,80,08490,40,0572,1500,007

nC5H120,000100845,50,08488,10,0572,1500,007

y = 1 Tsc = 371,28 Psc = 692,38MWm = 18,881

Solucin:Tsc = 371,28 R

Psc = 692,38 psia(48,68 kg/cm2)Tsr

= =

Psr

= =

MWm = 18,881 lbs/lbs-mol

= MWm/ MWaire = 18,881/28,9625 = 0,652El factor Z (Factor de desvo) se puede calcular por el mtodo de Standing de la Figura 2-1 (Fuente: GPSA Figura 23-4).

Para determinar el valor de Z, se debe ingresar a la siguiente grfica, usando los valores de Temperatura Seudoreducida y la Presin Seudoreducida. La Fig. 2-1 conocida como mtodo de Standing es una de las ms utilizadas para el clculo de factor de compresibilidad.Se pueden apreciar valores del factor de compresibilidad mayores y menores a la unidad. Los valores cercanos a la unidad se alcanzan a presiones moderadas y temperaturas cercanas a las condiciones normales, en las regiones lejanas a las condiciones ideales los valores de Z varan acentuadamente para compensar las variaciones con el comportamiento ideal.Ejemplo No. 3

Hallar el valor del factor de desvo Z, para el gas de Carrasco usado en el Ejemplo 2.

TSR = 1,777

Z = 0,968

PSR = 0,578

Adems, tambin se puede realizar un clculo rpido por medio de las Fig 2-2, 2-3 y 2-4, donde no se requieren determinar las temperaturas y presiones reducidas.

Estas grficas arrojan resultados directos asumiendo un peso especifico y temperaturas y presiones seudoreducidas tipo, cabe decir que tan slo son valores aproximados, ya que se manejan datos que son asumidos para los clculos respectivos.Ejemplo No. 4

Hallar el valor del factor de desvo Z, mediante las figuras 2-2 a la 2-4, asumiendo valores para el gas natural usado en el Ejemplo 2.

Datos:

MWm = 18,881 lbs/lbs-mol

P = 400 psia

T = 200 F = 660 R

Resultado: (Usando Figura 2-2) Z = 0,967Por efecto del contenido de gases cidos el factor Z puede sufrir variaciones, para estimar el comportamiento se realiza una correccin con gases cidos de hasta el 85%. Este factor llamado Factor de Ajuste de Temperatura Crtica, es una funcin de las concentraciones de CO2 y H2S en el gas cido.La correccin se aplica a la temperatura seudocrtica, mediante la siguiente correlacin:

Tc = Tc - Y a la presin mediante la expresin:

Siendo B, la fraccin molar de H2S.Para calcular el valor del factor de ajuste, se maneja la siguiente grfica, ingresando con los valores de los porcentajes de los contaminantes CO2 y H2SEjemplo No. 5Para el siguiente gas cido, calcular el factor de desvo Z, tomando en cuenta la correccin por contenido de gases cidos, usando el mtodo de ajuste de temperatura crtica.Datos:P = 1000 psia

(70,31 kg/cm2)T = 100 F = 560 R(37,78 C)TABLA 2-9Componente Fraccin Molar,yiTemperatura Crtica de cadacomponenteTci , RTemperatura Seudocrtica,Tsc, R(yi * Tci)PresinCrtica de cadacomponentePci , RPresinSeudocrtica,Psc, R(yi * Pci)Peso Molecularde cada componente, MWPeso Molecularde la mezcla,(yi * MW)

CO20,10547,454,741069,5106,9544,0104,401

H2S0,20672,1134,411300260,0034,0826,816

N20,05227,211,36492,824,6428,0131,401

CH40,60343,0205,80667,0400,2016,0439,626

C2H60,05549,627,48707,835,3930,0701,504

y = 1 Tsc = 433,79 Psc = 827,18MWm = 23,747

Solucin:Mediante la Fig. 2-5, se puede calcular el factor , ingresando a la misma, con el porcentaje de H2S que tiene un valor de 20% y el porcentaje de CO2 que es 10%.

= 29,8Posteriormente se realiza las correcciones de Tcy Pc.

Tc = 433,9 - 29,8 = 404,1 R

Pc = 762,2 psiaTsr = =

Psr = =

Segn Figura 2-1, se tiene:

Z = 0,831Para el caso de gases y lquidos de hidrocarburos, se pueden estimar las propiedades seudocrticas a partir de las siguientes grficas.Se debe definir si el clculo se desea para un condensado o para gases, ya que las grficas presentan diferentes curvas para cada tipo diferente de hidrocarburo. Para el uso de la figura, primero se deben establecer si el gas que se esta manejando, cumple o no con las limitaciones de la figura. Para el clculo de las propiedades seudo crticas, se debe ingresar con la gravedad especfica del gas, llegando a la curva de condensado o a la de gases varios.Las propiedades seudocrticas de gases y sus condensados se pueden calcular grficamente, esto facilita varios tipos de clculos. Mediante las Fig. 2-6, Fig. 2-7 y Fig. 2-8, se pueden determinar las propiedades seudocrticas como funcin de la gravedad especfica. Para la aplicacin de este clculo existen limitaciones por el contenido de gases como el Nitrgeno con el 5% en volumen, el CO2 con el 2% en volumen y el H2S con el 2% en volumen.

Ejemplo No. 6Calcular las propiedades seudocrticas de un gas que tiene una gravedad especfica de 0,85, usando la Figura 2-6.Resultado:

Tsc =437,5 R(-30,09 C)

Psc =612,3 psia(40,05 kg/cm2)Con las siguientes grficas, se pueden calcular de manera rpida, las propiedades seudocrticas de lquidos, ingresando con los valores de peso molecular, API o gravedad especfica del lquido.

Para calcular el API del lquido, se usa la siguiente ecuacin:

Donde:

= Gravedad especfica del lquidoObsrvese que lquidos ms livianos que el agua, < 1.0, tienen un API mayor a 10, y lquidos ms pesados que el agua, tienen un API menor a 10.

El agua, con = 1.0, tiene un API = 10.Mediante las Figuras 2-7 y 2-8, se pueden calcular los valores de API, a partir de la gravedad especfica y viceversa.2.4 CLCULO DE DENSIDADESLa densidad es necesaria para determinar los volmenes que ocupan ciertas porciones de masas de hidrocarburos. A continuacin tenemos la Figura 2-9 que sirve para calcular la gravedad especfica de algunas gasolinas y mezclas de hidrocarburos voltiles en funcin de las temperaturas.La relacin entre la gravedad especfica y la densidad para gases y lquidos es la siguiente:Gravedad especfica del gas = Densidad del gas / Densidad del aireGravedad especfica del liquido = Densidad del liquido / Densidad del agua

Las grficas que se presentan a continuacin son las publicadas en el GPSA, habiendo seleccionado las ms importantes, adems se presentan algunos ejemplos de clculo con composiciones de gas tipo para poder apreciar su incidencia en los resultados.Ejemplo No. 7

Mediante la Figura 2-9, calcular la gravedad especfica, de los siguientes lquidos saturados, a una temperatura de 100 F. a) Iso butano, b) Iso pentano y c) Benceno.Solucin: Ingresando a la grfica, con la temperatura de 100 F, se sube en la grfica, hasta llegar a las curvas de los diferentes lquidos especificados.Iso butano: = 0,540 ; Iso pentano: = 0,611 y Benceno: = 0,861. La grfica 2-10, realiza la correccin de la gravedad especfica medida en condiciones de temperatura estndar a 60 F, para otra temperatura desead

Ejemplo No. 8

Mediante la Figura 2-10, calcular la gravedad especfica de un lquido a una temperatura de 400F, siendo que este lquido tiene una gravedad especfica a 60F, de 0,68.

Solucin:

Ingresando a la grfica, con la temperatura de 400F, se sube en la misma, hasta llegar a la curva de gravedad especfica 0,68 a 60F, obteniendo el siguiente valor:

= 0,448 (@ 400F)Para algunos hidrocarburos comunes en el gas y condensados las densidades liquidas a 60 F se pueden corregir para el calculo a temperaturas diferentes.Ejemplo No. 9Mediante la Figura 2-11, calcular la densidad (g/ml), de los siguientes lquidos saturados, a una temperatura de 100F:

Propano.

N - Butano.

Gasolina Natural.

Solucin:

Ingresando a la grfica, con la temperatura de 100F, se sube en la grfica, hasta llegar a las curvas de los diferentes lquidos especificados.

Propano:

= 0,4725

N - Butano :

= 0,5590

Gasolina Natural: = 0,67102.5 CLCULO DE LA PRESIN DE VAPOREl GPSA publica una carta que calcula las presiones de vapor de hidrocarburos lquidos en funcin de la temperatura (Figura 23-20). Ver la Figura 2-12 y sus ejemplos de clculo.Ejemplo No. 10Mediante la Figura 2-12, calcular la presin de vapor del Propano a una temperatura de 100 F y del n-decano a 500 F.

Resultado:

Propano:Pv = 200 psia.

n-decano:Pv = 92 psia.2.6 CLCULO DE LA VISCOSIDAD DE HIDROCABUROS LQUIDOS Y GASEOSOSLa viscosidad de gases parafnicos en condiciones de presin de una atmsfera y a cualquier temperatura, se puede calcular mediante la Figura 2-13.Para el clculo de las viscosidades, se debe ingresar a la figura a la temperatura deseada y subir en la misma hasta llegar a la curva del hidrocarburo lquido, obteniendo el valor de la viscosidad en centipoises.Ejemplo No. 11Calcular la viscosidad del n-butano, a una temperatura de 200 F, utilizando la figura 2-13.Resultado: A la temperatura de 200 F y una atmsfera, el n-butano tiene una Viscosidad de 0,082 centipoises.Algunos gases presentan en su composicin, elementos cidos, los cuales deben ser tomados en cuenta al momento de calcular la viscosidad del gas; por lo cual se usan las correcciones de composicin de nitrgeno, gas carbnico y sulfrico de hidrogeno en funcin de su peso molecular y la temperatura, manejando una presin de 1 atmsfera (Fuente GPSA, Fig 23.22).Ejemplo No. 12

Hallar la viscosidad del Gas Natural descrito en el Ejemplo No. 2TABLA 2-10Componente Fraccin Molar,yiPeso Molecularde cada componente, MWPeso Molecularde la mezcla,(yi * MW)

N20,00310028,0130,087

CO20,05790044,0102,548

H2S0,00000434,0820,000

CH40,86109716,04313,815

C2H60,07230030,0702,174

C3H80,00510044,0970,225

iC4H100,00020058,1230,012

nC4H100,00010058,1230,006

iC5H120,00010072,1500,007

nC5H120,00010072,1500,007

y = 1MWm = 18,881

Datos:

T = 300 F (149 C)

P = 1 atm.

Solucin:

= MW/MWaire = 18,881/28,9625 = 0,652De la grfica: gl = 0,014054 cp.Correccin por contaminantes:

g = gl + CN2 + CH2S + CCO2

De la grfica:

CN2 = 0,000025 cp.

CH2S = 0,000000008611 cp.

CCO2 = 0,000264 cp.

g = 0,014054 + 0,000025 + 0,000000008611 + 0,000264

g = 0,014343 cp.Finalmente en la Figura 2-15, se puede calcular la viscosidad de gases en funcin de la temperatura, presin y gravedad especfica del gas.Ejemplo No. 13Hallar la viscosidad del Gas Natural descrito en el Ejemplo No. 2, usando la Figura 2-15.

Datos:

T = 300 F (149 C)

P = 14,7 psia = 1 atm.

= 0,652

Resultado:

Segn la grfica:g = 0,0145 cp.2.9 CALCULO DEL GPM (Galones de lquidos C3+ por mil pies cbicos de gas medios en condiciones normales) El valor del GPM del gas es muy importante para realizar estimaciones de la factibilidad de los proceso de extraccin de lquidos, proyectos de produccin de GLP y gasolinas naturales. Este parmetro se mide a partir del propano y mas pesados. A continuacin mostramos una tabla publicada por ICONSA SA que muestra el clculo directo a partir de informacin composicional de las muestras. Clculo del contenido de lquidos en una muestra de gas naturalTABLA 2-11ComponenteFraccin molar , yiFactor de conversinGPM

H2O

H2S

N2

C1

CO2

C2

C327,4816

i-C432,626

n-C431,4433

i-C536,1189

n-C536,1189

i-C641,3897

C641,0157

C746,002

C851,0516

C956,1354

C1061,2298

= =

Tambin se pueden calcular los GPM (C2+) y GPM (C1+) de acuerdo a las necesidades del proceso.Ejemplo No. 18Calcular el GPM (Galones de C3+ por Mil Pies Cbicos), de un Gas Natural, que presenta la composicin de la siguiente tabla.TABLA 2-12ComponenteFraccinmolar , yiFactor deconversinGPM

H2O0

H2S0

N20,0131

C10,8655

CO20,0011

C20,0697

C30,032427,48160,89040384

i-C40,009832,6260,3197348

n-C40,004431,44330,13835052

i-C50,001536,11890,05417835

n-C50,001736,11890,06140213

i-C6041,38970

C60,000641,01570,02460942

C70,000246,0020,0092004

C8051,05160

C9056,13540

C10061,22980

= 1 = 1,49787946

GPM 2.12 CONTENIDO DE AGUA DEL GAS NATURAL

El contenido de agua en el gas es una de las caractersticas que debe conocer el ingeniero con la mayor seguridad. De ello depende la garanta de que los procesos se realicen sin mayores problemas. Los depsitos de agua en la tubera, la formacin de hidratos, la corrosin del tubo y dems instalaciones se minimizan cuando se deshidrata el gas hasta los niveles necesarios para evitar los problemas operativos.En ocasiones, el contenido de gases cidos introduce errores que porcentualmente pudieran ser apreciables. Esa desviacin puede ser significativa cuando se trabaja en el diseo de plantas de deshidratacin o endulzamiento. Por eso se agregan al libro las figuras para medir el contenido de agua en el dixido de carbono y en el sulfuro de hidrgeno.

Segn norma, la cantidad mxima permisible de agua en el gas es 7 lb de agua/milln de pies cbicos estndar. Si el valor es mayor se debe realizar la deshidratacin para extraer la cantidad de agua necesaria.El tema de deshidratacin del gas se trata con detalle en el Tomo II de esta serie, con las tcnicas y procedimientos de acuerdo a los estndares industriales.FIG. 2-26. Contenido de agua de los hidrocarburosEjemplo No. 20

Clculo de la cantidad de agua en el siguiente gas dulce, usando el mtodo de Mcketta - Wehe:

Datos:

MW = 26 lb/lb-mol

T = 150 F

(65,6 C)

P = 1000 psia(70,31 kg/cm2)

Porcentaje de slidos totales en la salmuera = 3%De la Fig. 2-26:

W =220 lb de H2O /MMscf

Cg =0.98

W = (220) * (0,98) = 216 lb de H2O/MMscf (correccin por peso molecular)

Cs =0.93

W = 220 * (0.93) = 205 lb de H2O/MMscfEjemplo No. 21Clculo de la cantidad de agua del anterior gas dulce, usando el mtodo de Bukacek.Datos:

MW = 26 lb/lb-mol

T = 150 F

(65,6 C)

P = 1000 psia(70,31 kg/cm2)

Porcentaje de slidos totales en la salmuera = 3%

Ecuacin:

De Tabla 2-13:

A = 177 000

B = 43,2

W = 220,2 lb/MMscf

Ejemplo No. 22Clculo de la cantidad de agua en un gas natural cido, haciendo la correccin de los contaminantes presentes en el gas:Datos:

Contenido de H2S = 4 ppm.

P = 1000 psia(70,31 kg/cm2)

T = 160 F

(71,11 C)TABLA 2-14Componente Fraccin Molar,yiPeso Molecularde cada componente, MWPeso Molecularde la mezcla,(yi * MW)

N20,00310028,0130,087

CO20,05790044,0102,548

H2S0,00000434,0820,000

CH40,86109716,04313,815

C2H60,07230030,0702,174

C3H80,00510044,0970,225

iC4H100,00020058,1230,012

nC4H100,00010058,1230,006

iC5H120,00010072,1500,007

nC5H120,00010072,1500,007

y = 1MWm = 18,881

Solucin:MWm = 18,881 lbs/lbs-mol

= MWm/ MWaire = 18,881/28,9625 = 0,652

De la grfica del mtodo de Mcketta - Wehe:

W = 242 lb/MMscf

Cg = 0,99W =242 * (0.99)=239,6 lb/MMscfClculo de fracciones:

yHC = yCH4 + yC2H6 + yC3H8 + yiC4H10 + y nC4H10 + y iC5H12 + y nC5H12 + yN2yHC = 0,942096

yCO2 = 0,057900

yH2S = 0,000004

Clculo de la cantidad agua en cada contaminante (CO2 y H2S):

W CO2 = 360 lb de H2O/MMscfW H2S = 562 lb de H2O/MMscf

Wt = W * yHC + W CO2 * yCO2 + W H2S * W H2SWt = 239,6 * 0,942096 + 360 * 0,057900 + 562 * 0,000004

Wt = 246,572 lb de H2O / MMscf2.14 CASO DE ESTUDIO 1.- Propiedades Fsicas de un Gas Natural de Amrica Latina.Los valores de las propiedades calculadas para Campo Carrasco Bolivia por los mtodos desarrollados en las diversas partes de este captulo, son las siguientes:

Datos:

P = 400 psia

T = 200 F = 660 RTABLA 2-17Comp. Fraccin Molar,yiTemperatura Crtica de cadacomponenteTci , RTemperatura Seudocrtica,Tsc, R(yi * Tci)PresinCrtica de cadacomponentePci , RPresinSeudocrtica,Psc, R(yi * Pci)Peso Molecularde cada componente, MWPeso Molecularde la mezcla,(yi * MW)

N20,003100227,20,70492,81,5328,0130,087

CO20,057900547,431,691069,561,9244,0102,548

H2S0,000004672,10,00313000,0134,0820,000

CH40,861097343,0295,36667,0574,3516,04313,815

C2H60,072300549,639,74707,851,1730,0702,174

C3H80,005100665,73,40615,03,1444,0970,225

iC4H100,000200734,10,15527,90,1158,1230,012

nC4H100,000100765,30,08548,80,0558,1230,006

iC5H120,000100828,80,08490,40,0572,1500,007

nC5H120,000100845,50,08488,10,0572,1500,007

y = 1Tsc = 371,28Psc = 692,38MWm=18,881

Tsc

= 371,28 R

Psc

= 692,38 psia

Tsr

= =

Psr

= =

MWm= 18,881 lbs/lbs-mol

= MWm/ MWaire = 18,881/28,9625 = 0,652TSR = 1,777

Z = 0,968

PSR = 0,578Viscosidad del gas en las siguientes condiciones:

T = 300 F

P = 1 atm.

g = 0,014343 cp.Los valores de las mismas propiedades de campo Carrasco calculadas por el simulador comercial HYSYS, el cul es utilizado en la industria petrolera, son los siguientes:

Tsc

= 371,84 R

Psc

= 697,6 psia

MWm= 18,8804 lbs/lbs-mol

= 0,6519Z

= 0,966

Viscosidad del gas en las siguientes condiciones:

T = 300 F

P = 1 atm.

g = 0,015340 cp.Conclusiones.

Los valores calculados de las propiedades fsicas, mediante los mtodos desarrollados en este captulo, presentan una pequea variacin de error con los valores obtenidos del Simulador Hysys, alrededor del orden del 0,1 %, exceptuando el valor hallado de la viscosidad, que presenta un error mayor al 5%. De todas formas el resultado es aceptable con fines de ingeniera.2.15 CASO DE ESTUDIO 2.-

Propiedades fsicas comparativas de algunos gases de Latinoamrica

Los diferentes tipos de gases presentan tambin diferentes valores en la evaluacin de las propiedades fsicas. En el presente caso de estudio analizamos cuatro tipos de gases de algunos yacimientos de Bolivia, Venezuela y Colombia. El yacimiento de Cuisiana que presenta un contenido algo elevado de CO2 y condensables, el gas de Carrasco en Bolivia que tiene caractersticas ms livianas en comparacin con el anterior y bajos contenidos de CO2. Tambin se muestran dos anlisis de gases Venezolanos: el de Gurico Libre, un yacimiento de gas libre con un elevadsimo contenido de CO2 y bajo GPM y el de Oriente libre con contenido alto de CO2 y propiedades intermedias.La Tabla 2.18 nos muestra de manera comparativa algunos gases de Latinoamrica y en la Tabla 2.19 resumimos los resultados de las principales propiedades fsicas de estos gases.TABLA 2-18 Anlisis de Algunos Gases de Latinoamrica% Molar

Comp.Cuisiana(Colombia) Carrasco (Bolivia) Oriente Libre (Venezuela) Guarico Libre (Venezuela)

CO2 50.9612.515.6

N2 0.651.400.10.1

He 0.03---

O2 ----

C1 78.3287.1276.983.5

C2 9.406.935.80.6

C3 3.892.372.50.1

iC4 0.810.320.50.1

nC4 0.990.470.6-

iC5 0.340.130.3-

nC5 0.240.120.2-

C6 0.190.070.2-

C7+ 0.140.040.4-

Total 100100100100

GPM 2.000.151.480.058

M 21.2718.8822.2820.57

Nota. En estos anlisis no se reporta el contenido de H2S, los valores absolutos son bajos en porcentaje molar y se miden en ppm, y en este caso asumimos que no producen un error muy apreciable.Para calcular las propiedades utilizamos el simulador comercial HYSYS que es un software de mucha utilidad en los clculos petroleros. En las siguientes tablas mostramos los resultados de las principales propiedades a las condiciones referenciales de 600 Psia y 100 oF. La Tabla 2-19 a 2-22 muestran los resultados:TABLA 2-19 Propiedades del Gas Natural del campo Carrasco - Bolivia(P = 600 Psia ; T=100 oF)

Conclusiones:

Analizando los resultados tenemos que el Gas de Oriente Libre ya presenta la formacin de condensados a las condiciones de 600 Psia y 100 oF, mientras que los otros tres continan en fase vapor.Por otra parte, los pesos moleculares aparentes presentan al gas de Carrasco como el ms liviano mientras que al gas de Cuisiana como el ms pesado.

La presin parcial de CO2 un gas no debera exceder de 30 Psia para evitar el riesgo de corrosin por CO2 segn las recomendaciones. En este caso en las muestras de Cuisiana, Oriente libre y Gurico libre tienen riesgos de corrosin por CO2, mientras que el gas de Carrasco tiene una baja probabilidad de corrosin.Las variaciones del factor Z para gases reportan desde 0.88 a 0.91, en cambio las corrientes de condensado reportan a Z con un valor de 0.2, el cul es propio de los lquidos.

La tensin superficial del lquido en el caso de Oriente libre tiene un valor de 13.11 dyn/cm, en los otros casos se encuentran en fase gaseosa y no se tiene el lquido para calcular esta propiedad.

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_1242345470.unknown

_1242353891.unknown

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_1242357544.unknown

_1242363385.unknown

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