0-Generalidades

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Universidad Nacional de Ingeniería. Ingeniería de Gas Natural y Condensados II Módulo 0: General. H:\GasII\Clases\0 - Generalidades\0-Generalidades.wpd INDICE: 1. INTRODUCCIÓN................................................................ 2 2. COMPOSICIÓN DEL GAS NATURAL................................................ 2 3. LEY DE BOYLE.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4. LEY DE GAY-LUSSAC............................................................ 4 5. LEY DE DALTON................................................................ 5 6. LEY DE AMAGAT............................................................... 6 7. ECUACIÓN DE ESTADO DE UN GAS PERFECTO O IDEAL................................ 7 a. Ejemplo de Aplicación:............................................ 9 8. ECUACIÓN DE VAN DER WAALS................................................... 9 9. MEZCLAS DE GASES Y SUS PROPIEDADES.......................................... 10 10. COMPOSICIÓN DE UNA MEZCLA DE GAS.......................................... 10 11. PESO MOLECULAR APARENTE DE UNA MEZCLA DE GAS.............................. 10 a. Ejemplo:....................................................... 11 Page 1 of 12

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  • Universidad Nacional de Ingeniera.Ingeniera de Gas Natural y Condensados IIMdulo 0: General.H:\GasII\Clases\0 - Generalidades\0-Generalidades.wpd

    INDICE:

    1. INTRODUCCIN.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

    2. COMPOSICIN DEL GAS NATURAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

    3. LEY DE BOYLE.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

    4. LEY DE GAY-LUSSAC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

    5. LEY DE DALTON. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

    6. LEY DE AMAGAT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

    7. ECUACIN DE ESTADO DE UN GAS PERFECTO O IDEAL.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7a. Ejemplo de Aplicacin:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    8. ECUACIN DE VAN DER WAALS.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    9. MEZCLAS DE GASES Y SUS PROPIEDADES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    10. COMPOSICIN DE UNA MEZCLA DE GAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    11. PESO MOLECULAR APARENTE DE UNA MEZCLA DE GAS.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10a. Ejemplo:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

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  • 1. INTRODUCCIN

    El gas natural es una mezcla de gases de hidrocarburos e impurezas, cuyo origen est en latransformacin de productos orgnicos enterrados en pocas pretritas (del orden de millones deaos), sometidas a grandes presiones y temperaturas.

    Existe la teora que postula que hay reservorios de gas cuyo origen es primordial, es decir su formacines coincidente con la formacin de la tierra, como una concentracin de gas metano y en mucha menorcantidad el etano.

    Los principales gases componentes del gas natural son metano, etano, propano, y butano, pequeas2 2cantidades de pentanos, hexanos, heptanos, octanos, y los gases ms pesados, (H S, He y CO ) en

    cantidades menores al 2% en su conjunto.

    Las impurezas encontradas en el gas natural incluyen dixido de carbono, sulfuro de hidrgeno,nitrgeno, vapor de agua, y los hidrocarburos ms pesados.

    Normalmente, el propano y los fragmentos de los hidrocarburos ms pesados son separados para unproceso adicional debido a su mayor valor en el mercado como gasolina natural y para mezcla concrudos semi pesados. Normalmente el gas natural que sale a la venta est compuesto principalmentepor una mezcla de metano y etano con algn porcentaje pequeo de propano.

    2. COMPOSICIN DEL GAS NATURAL

    No hay composicin o mezcla que pueda ser reconocido como representativo del gas natural. Cadafuente productora de gas natural tiene su propia composicin particular. Dos pozos del mismoreservorio tienen sus composiciones diferentes. Tambin, cada reservorio de gas natural cambia lacomposicin a lo largo de su vida productiva, generalmente incrementndose el porcentaje de lasfracciones ms livianas y reducindose las ms pesadas. Las muestras de gas producido debe analizarseperidicamente, dado que puede ser necesario cambiar el equipo o metodologa de produccin paraenfrentar econmicamente la nueva composicin de gas.

    En la Tabla 1, se muestra una composicin porcentual tpica representativa de un gas natural.

    3. LEY DE BOYLE

    Sabemos que las molculas de un gas estn mucho ms separadas que las de un lquido o un slido; porconsiguiente, las fuerzas entre ellas son de menor importancia, y su comportamiento de un gas estregido por leyes ms sencillas que las que se aplican a los slidos y a los lquidos.

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  • En 1660, Robert Boyle daba cuenta de uno de los primeros experimentos cuantitativos que se refieren1

    al comportamiento de los gases. Encontr que si se mantiene constante la temperatura de Una masadeterminada de gas mientras su volumen vara entre amplios limites, la presin ejercida por un gas variatambin, de tal modo que el producto de la presin por el volumen permanece muy aproximadamenteconstante. En trminos matemticos: pV = Constante; manteniendo la temperatura y la masaconstantes.

    Esta relacin es conocida como la ley de Boyle (p representa la presin absoluta).

    Si los subndices 1 y 2 se refieren a dos estados diferentes del gas a la misma temperatura, la ley deBoyle puede escribirse tambin como: , estando los estados 1 y 2 a la mismatemperatura.

    El producto pV, aunque permanece aproximadamente constante a una temperatura dada, varia algocon la presin. Por ello es conveniente postular una sustancia imaginaria llamada gas perfecto, la cual,por definicin, obedece exactamente la ley de Boyle a todas las presiones. Los gases reales a bajaspresiones se comportan con mucha aproximacin como gases perfectos.

    La relacin entre la presin y el volumen de un gas perfecto a temperatura constante est representadapor las curvas de la Figura A1, en las cuales se ha puesto V en abscisas y p en ordenadas. Las curvas sonhiprbolas equilteras cuyas asntotas son los ejes de las p y los V. Cada curva corresponde a unatemperatura distinta; esto es, si bien pV = constante a determinada temperatura, dicha constante esmayor al elevarse la temperatura.

    Es conveniente sealar que para poder hablar de la temperatura x de la presin de un gas (o decualquier otro cuerpo) es necesario que todas sus partes estn a La misma temperatura y presin;cuando la presin y temperatura son Las mismas en todo el gas, se dice que dicho gas est en equilibrio.

    Robert Boyle, (Naci en Waterford - Irlanda, 25 de enero de 1627 y muri en Londres - Inglaterra, 31 de1

    diciembre de 1691) fue un filsofo natural, qumico, fsico e inventor.

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  • Por ejemplo, un gas contenido en un depsito calentado directamente por la llama de un mechero enuno de sus lados no est en equilibrio, y carece de sentido hablar de La temperatura del gas.nicamente cuando el gas ha sido abandonado a s mismo durante tiempo suficiente para que latemperatura sea la misma en todas las partes, podemos asignar al gas una temperatura.

    Puede considerarse que cada una de las curvas de la figura A1 representa una transformacinexperimentada por el gas: p. Ej., la transformacin en virtud de la cual el gas es comprimido desde unvolumen grande hasta un volumen ms pequeo en una bomba de bicicleta. Ms adelantedemostraremos que al objeto de mantener la temperatura constante en una comprensin de sta claseseria necesario quitar calor al gas, y, por consiguiente, el proceso tendra que realizarse lentamente paramantener siempre la misma temperatura en todo el fluido. Tal compresin es experimentada Por el gaspasando por una serie de estados, cada uno de los cuales es muy aproximadamente un estado deequilibrio, y se denomina transformacin reversible. A menos que se diga otra cosa, supondremos enlo sucesivo que todas las transformaciones se verifican de este modo; esto es, que en cada etapa de latransformacin el gas se encuentra prcticamente en estado de equilibrio.

    Cualquier transformacin en la cual la temperatura permanece constante sc denomina isoterma, y lascurvas de La figura A1 son las curvas isotermas, o simplemente las isotermas de un gas perfecto.

    4. LEY DE GAY-LUSSAC

    El primer enunciado preciso de la ley que relaciona las variaciones de volumen de un gas con lasvariaciones de su temperatura fue publicado Por Joseph Louis Gay-Lussac , en 1802, anteriormente2

    haban sido llevados a cabo trabajos sabre la materia Por otros muchos investigadores, entre ellosJacques A. C. Charles, cuyo nombre va asociado con frecuencia al de Gay-Lussac en relacin con staley.

    Gay Lussac midi lo que ahora llamaramos coeficiente de dilatacin para cierto nmero de gasesdistintos, y al parecer fue el primero en reconocer que, al efectuar tales medidas con los gases, esesencial mantener la presin constante. Si no se hace esto, las variaciones de volumen originadas porlos cambios de presin no permitirn conocer las variaciones de volumen debidas solo a los cambiosde temperatura.

    La magnitud medida era, por consiguiente, el coeficiente de dilatacin cubica a presin constante. Losresultados experimentales pueden expresarse por la siguiente relacin:

    Ecua. (A2)

    O OSiendo V el volumen a una temperatura de referencia t , y V, el volumen a la temperatura t; Elcoeficiente B es el coeficiente de dilatacin cbica, expresado en grados recprocos. Su valor numrico

    odepende del valor del grado (es decir, centgrado o Fahrenheit) y de la temperatura de referencia t . Si,como es corriente, se toma como temperatura de referencia la de 0 C, la Ec. A2 se convierte en

    OEl smbolo B indica que la temperatura de referencia es la de 0 C. El primer punto de inters es queel volumen es funcin lineal de la temperatura. El segundo, an ms sorprendente, es que el coeficiente

    ode dilatacin, B tiene, muy aproximadamente, el mismo valor para todos los gases. (Comprese esto

    Louis Joseph o Joseph-Louis Gay-Lussac (Naci en Saint-Lonard-de-Noblat, Francia 6 de diciembre de 1778 2

    Muri en Pars, Francia, 9 de mayo de 1850) fue un qumico y fsico francs.

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  • con el hecho de que los coeficientes de dilatacin de los slidos y los lquidos difieren mucho de unasosustancias a otras). Midiendo B para cierto nmero de gases en series de medidas efectuadas a

    diferentes presiones, se encontr que cuanto ms baja es la presin, con tanta mayor aproximacinocoinciden los valores de B para los distintos gases. Extrapolando tales series de medidas hasta la

    presin cero, se obtiene el siguiente valor, comn a todos los gases:

    oB = 0.003660 Por grado centgrado.

    De acuerdo con esto, ampliamos nuestra definicin de gas perfecto y establecemos que, adems deobedecer la ley de Boyle a todas las presiones, debe cumplir la ley de Gay-Lussac, con un coeficiente

    ode B = 0.003 660 Por grado centgrado.

    El valor 0.003660 es aproximadamente igual a 1/273, y los hechos experimentales anteriores seenuncian, con frecuencia, diciendo: el volumen de una masa fija de cualquier gas a presin constanteaumenta en 1/273 de su valor a 0 C por cada grado centgrado que se incremente la temperatura.

    5. LEY DE DALTON

    John Dalton postul que la presin total de un gas es igual a la suma de las presiones ejercidas por las3

    molculas individuales de cada gas componente. Fue un poco ms alla y estableci que cada gasindividual de una mezcla gaseosa puede considerarse en forma hipottica que ejerce una presinparcial.

    Una presin parcial es la presin que se obtendra si esta misma masa de gas individual estuviera solaen el mismo volumen total a la misma temperatura. La suma de esas presiones parciales para la presintotal, o bien:

    1 2 3 4 n tp + p + p + p + ...+ p + = p [A8]

    La ecuacin A8 es la ley de Dalton de la suma de las presiones parciales.

    Para ilustrar la importancia de la ecuacin A8 y su significado de la presin parcial, supngase querealiza su siguiente experimento con gases ideales:

    Se conectan dos tanques de 1.50 m3 de volumen, uno que contiene un gas A a 300 mm Hg y su otro ungas B a 400 mm Hg (ambos gases a la misma temperatura de 20 C). Todo su gas en B se introduce apresin en su tanque A de manera isotrmica. Ahora bien, tiene un tanque de 1.50 m3 de A + B a 700mm Hg.

    Para esta mezcla (en su tanque de 1.50 m3 a 200 C y una presin total de 700 mm Hg) podr decir queel gas A ejerce una presin parcial de 300 mm Hg y que su gas B ejerce una presin parcial de 400 mm.

    Por supuesto no puede colocar un manmetro en su tanque y verificar esta conclusin debido a quesu manmetro indicara la presin total; estas presiones parciales son presiones hipotticas que losgases individuales ejercern y son equivalentes a las presiones que en realidad tendran si seintrodujeran solos en su mismo volumen y a la misma temperatura.

    Se puede suponer que a volumen constante y a temperatura constante la presin es funcin solo del1 1nmero de molculas de gas presente. Si divide la ley de los gases perfectos del componente 1, p V

    John Dalton, (Naci en Eaglesfield, Cumberland (Reino Unido), 6 de septiembre de 1766 - muri en Mnchester,3

    27 de julio de 1844) fue un naturalista, qumico, matemtico y meteorlogo britnico. En 1803 postul la ley de laspresiones parciales, (expansin trmica de los gases), el mismo que es conocida como la Ley de Dalton.

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  • 1 1 2 2 2 2= n R T , entre la del componente 2, p V = n R T , para la misma temperatura y volumen, puedeobtener

    1 2 1 2p /p = n /n

    La cual muestra que la relacin de las presiones parciales es exactamente la misma en forma numricaque la relacin de las moles de los componentes I y 2. De manera semejante dividiendo la ley de los

    t t t tgases ideales del Componente 1 entre la Ley de los gases de todas las molculas, p V = n R T ,obtendrn la ley de presiones parciales de Dalton:

    1 t 1 t 1p /p = n /n = fraccin mol = y [A9]

    La ecuacin A9 muestra que la relacin de la presin parcial de un componente individual con la presintotal es numricamente igual que la relacin de las moles del componente individual con las molestotales.

    Teniendo en cuenta este principio, si se conoce la fraccin mol de un componente gaseoso individualen una mezcla gaseosa y si se conoce la presin total, se podr calcular la presin parcial de estecomponente del gas al generalizar la ecuacin A9:

    t 1 tp = y p ; en la que i representa cualquier componente.

    6. LEY DE AMAGAT4

    La Ley de volmenes aditivos de Amagat es anloga a la ley de presiones aditivas de Dalton. Amagatestableci que el volumen total de una mezcla gaseosa es igual a Ia suma de los volmenes de loscomponentes gaseosos individuales si se midieran a la misma temperatura y a la misma presin totalde todas las molculas.

    Los volmenes de esos componentes individuales a la misma temperatura y presin se conocen con elnombre de volmenes parciales (o algunas veces volmenes de componentes puros) de loscomponentes individuales, y matemticamente se expresan como la frmula A10.

    1 2 3 4 n tV + V + V + V + ...+ V + = V (Ecua. A10)

    Razonando del mismo modo que en nuestra explicacin de presiones parciales, a la misma temperaturay presin, el volumen parcial solo es funcin del nmero de molculas del gas componente individualpresente en la mezcla gaseosa, o bien

    1 2 1 2 1 t 1 t 1V /V = n /n y tambin p /p = n /n = fraccin mol = y

    la cual muestra que la relacin de los volmenes parciales, de manera numrica es exactamente Iomismo que la relacin de las moles de los componentes 1 y 2, o que la relacin de las moles delcomponente i con las moles totales.

    iLa ecuacin mostrada A10 establece el principio, que: fraccin volumen = fraccin mol = Y para un gasideal.

    mile Hilaire Amagat (Naci en Saint-Satur, 2 de enero de 1841 - Muri en Saint-Satur, 15 de febrero de 1915)4

    fue un fsico francs; En 1880 public la Ley de Amagat, tambin llamada la Ley de los Volmenes Parciales.

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  • 7. ECUACIN DE ESTADO DE UN GAS PERFECTO O IDEAL

    Podemos ahora combinar las leyes de Boyle y Gay-Lussac para obtener una sola ecuacin que relacionela presin, el volumen y la temperatura de un gas perfecto. El razonamiento se comprender mejor conayuda de un diagrama en el plano pV.

    Las coordenadas del punto 1 en la figura A3 representan la presin y el volumen de cierta masa de unO ogas perfecto, que se halla a la presin P = 1 atm y a la temperatura t = 0 C.

    1El punto 2 es otro cualquiera en el cual la presin es p, el volumen, V y la temperatura, T de 30 C;consideremos una transformacin, representada Por las lineas gruesas, en la cual el gas se expandeprimero desde su estado inicial a otro estado (punto 3) a la misma presin, pero a la temperatura t, ydespus se comprime isotrmicamente hasta el punto 2.

    Puesto que los puntos 1 y 3 estn a la misma presin, se deduce, de la ley de Gay-Lussac:

    3 0 oV = V (1+B t)

    Dada que los puntos 3 y 2 estn a la misma temperatura, se deduce, de la ley de Boyle:

    0 3pV = p V

    Cuando el valor de V3 deducido de la Ec. Anterior se sustituye en sta ecuacin se obtiene:

    0 0 opV = p V (1+B t); que puede escribirse:

    0 0 o opV = p V B (t+1/B ) (A4)

    0 0 o 0La expresin p V B puede calcularse del modo siguiente: la presin P es 1 atm. = 1,013 x 10 dina/cm2.6

    0La temperatura es t0 = 0 C y el volumen V es, por consiguiente, el volumen ocupado por el gas a 1 atmy 0C (condiciones normales).

    Es sabido que, en condiciones normales, una molcula-gramo de cualquier gas ocupa un volumen de22.415 litros, o sea 22,415 cm3 (aproximadamente, 22400 cm3), por consiguiente, si la masa del gascomprende n molculas-gramo, su volumen ser Vo = n x 22.4 litros = n x 22 400 cm3. Por tanto, enunidades cgs se tendr:

    0 0 op V B = 1.013 x 10 x n x 22400 x 0.00366 = n x 8.31 x 10 dinas.cm/C, o ergios/C6 7

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  • y en un sistema mixto en el cual la unidad de presin sea 1 atm y la unidad de volumen el litro:

    0 0 op V B = 1 x n x 22.4 x 0.00366 = n x 0.08207 atm.litro/C.

    Los coeficientes 8.31 x l0 y 0,08207 son iguales para todos los gases; su valor numrico queda7

    determinado por las unidades elegidas. Ambos se representan por la letra R, conocida como constanteUniversal de los gases perfectos; tiene diferentes valores, segn sean las unidades que se tomen; amodo de ejemplo, se da la siguiente tabla con algunos de stos valores.

    o oConsideremos ahora la expresin encerrada entre parntesis o sea (t+1/B ), puesto que B son gradosocentgrados recprocos, 1/B ser grados centgrados y representa una temperatura. La adicin de esta

    temperatura a la temperatura centgrada t equivale a expresar las temperaturas en una nueva escalaocuyo punto cero se encuentra 1/B grados por debajo del cero centgrado, pero en La cual el intervalo

    unidad de temperatura es el mismo que en la escala centgrada.

    Las temperaturas correspondientes a esta escala se denominan temperaturas centgradas absolutas otemperaturas Kelvin, y se representan por la letra T

    Luego la Ec. A4 se escribe como se muestra en la Ec. A5:

    [A5]

    En la cual, si P est en atmsferas, V en litros, n en moles-gramo y T en grados Kelvin, ser R = 0.08207atm.litro/mol. K; mientras que Si P est en dinas/cm2, V en cm3, n en moles-gramo y T en grados Kelvin,resulta para R el valor 8.31 x l0 ergios/mol. K. La Ec. A5 se conoce con el nombre de ecuacin de estado7

    de los gases perfectos.

    Obsrvese que en la discusin anterior nada excluye la existencia de temperaturas ms bajas que elcero de la escala Kelvin. De la Ec. A5 resulta que el volumen de un gas perfecto mantenido a presinconstante se anulara a la temperatura correspondiente al cero de la escala Kelvin, o bien la presin deun gas perfecto mantenido a volumen constante se hara cero a dicha temperatura.

    Estas consecuencias, de por s, no implican que no pudieran alcanzarse temperaturas ms bajas. Laverdadera significacin de que el cero absoluto ha de considerarse como el limite de las temperaturasobtenibles, solo puede revelarse Por razonamientos basados en el segundo principio de latermodinmica.

    El nmero de moles n en una masa de gas es igual a la masa m del gas dividida por su masa molecular.Si representamos esta ltima por M, se tiene: n = m/M, por consiguiente, podemos escribir:

    Por definicin, la densidad del gas, es = m/V, y las formas posibles de la ecuacin A5 son:

    p = RT/M o tambin, = pM/(RT)

    Se ve que la densidad de un gas depende de su presin y de su temperatura tanto como de su masamolecular; por consiguiente, al disponer en tablas las densidades de los gases debe especificarse latemperatura y la presin.

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  • El volumen molecular se define como el volumen por mol, V/n, y se representa por v, con lo cual,utilizando esta magnitud, la Ec. A5 se transforma en:

    pv = RT [A6]

    Puede obtenerse una forma ms conocida de la ecuacin de los gases perfectos escribiendo la Ecu. A5en la forma:

    pV/T = nR. [A7]

    Si a una masa determinada de gas se le hace experimentar una transformacin cualquiera, el segundomiembro de la Ee. A7 tendr el mismo valor en todos los pasos del proceso. Por consiguiente, si lossubndices 1 y 2 se refieren a dos estados cualesquiera:

    1 1 1 2 2 2p V /T = p V /T

    a. Ejemplo de Aplicacin:

    Se tiene dos balones de gas: A y B conectados por una tubera con una vlvula de paso; cuyo volumenes despreciable; las composiciones de los respectivos gases se muestran en la tabla adjunta.

    Si la mezcla de gas A est a 3.5 atm, de presin manomtrica, a una temperatura de 25C, con una masade 41 grs. y la mezcla B, a 125 mm Hg. de presin manomtrica, 25F y 0.13 libras de masa; se pidedeterminar la presin del sistema en mmHg. (Considerando comportamiento ideal) cuando se abre lavlvula y se interconectan ambos recipientes. (Descartar los cambios posteriores de temperatura porexpansin y/o compresin de los gases).

    Rpta: 1,320.22 mmHg.

    8. ECUACIN DE VAN DER WAALS

    Postulada en 1,873 por van der Waals, que lleva su nombre, toma en consideracin el volumen efectivode las molculas del gas y una constante particular, independiente de la presin y temperatura a queest sometido el gas, siendo solamente funcin de la naturaleza del gas, matemticamente se presenta:

    Siendo:

    a = Constante particular de cada gas, independiente de P y T.

    b = Volumen efectivo de las molculas de un mol de gas.

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  • En la determinacin de los pesos moleculares, esta ecuacin, cuando se conocen los valores a y b, nosda una mayor concordancia entre los valores calculados y los observados de los mismos, razn por lacul es muy utilizada.

    9. MEZCLAS DE GASES Y SUS PROPIEDADES

    Los Ingenieros del gas natural invariablemente tratan con mezclas de gas y raramente con gases de unsolo componente y dado que el gas natural es una mezcla de compuestos de hidrocarburos y porqueesta mezcla es variada en los tipos as como las cantidades relativas del compuesto, las propiedadesfsicas globales variarn.

    Las propiedades fsicas globales de un gas natural determinan la conducta del gas bajo las variascondiciones del proceso; si la composicin de la mezcla de gas es conocida, las propiedades fsicasglobales pueden establecerse de las propiedades fsicas de cada componente puro, se usa la regla deKay para mezcla de gases.

    Las propiedades fsicas que son muy tiles en el gas natural son: El peso molecular, el punto deebullicin, el punto de congelacin, la densidad, la temperatura crtica, la presin crtica, el calor devaporizacin, y calor especfico.

    La tabla l-A (B y C) es una tabulacin de los factores fsicos y constantes de varios hidrocarburos, otrosproductos qumicos afines, y un poco de gases comunes, presentados por GPSA Engneering Data Bookmuestra los factores fsicos y las constantes adicionales para los hidrocarburos de parafnicos desde elmetano hasta el n-decano, incluso el iso-butano e iso-pentano.

    10. COMPOSICIN DE UNA MEZCLA DE GAS

    La composicin de una mezcla del gas natural puede expresarse como la fraccin molar, fraccin devolumen, o fraccin de peso de sus componentes. stos tambin pueden expresarse como el por cientomolar, porcentaje de volumen, o porcentaje del peso multiplicando los valores fraccionarios por 100.La fraccin de volumen esta basado en volmenes de componente de gas medidos a las condicionesnormales, para que la fraccin de volumen sea equivalente a la fraccin molar.

    La fraccin molar se define matemticamente:

    Ec.1

    Donde:

    iy = fraccin molar del componente i

    in = Numero de moles del componente i

    iSumatoria de n , es el nmero total de moles de todos los componentes de la mezcla.

    De razonamientos anlogos se encuentra la fraccin en volumen y/o la fraccin en peso.

    11. PESO MOLECULAR APARENTE DE UNA MEZCLA DE GAS

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  • Aunque, en un sentido estricto, una mezcla de gas no tiene un nico peso molecular, se comporta comosi lo tuviera. As, el concepto de peso molecular promedio o representativo es bastante til para una

    amezcla de gases. El peso molecular aparente representativo de una mezcla de gases (M ), es una pseudapropiedad de la mezcla y se define como:

    Ec. 2

    iy = Fraccin molar del componente.

    iM = Peso Molecular del componente.

    En todas las formulas, las leyes de gas se pueden aplicar para mezclas de gases, asimismo el pesomolecular promedio en lugar del peso molecular para un solo componente.

    a. Ejemplo: En la tabla MEZCLA DE GASES, se presenta una muestra de gas, y la determinacin desus principales propiedades como son el peso molecular aparente y la presin y temperaturacrticas. ste procedimiento se utilizar a lo largo del desarrollo del presente curso.

    Bibliografa:

    1. Fsica General, Sears Zemansky, Edit. Aguilar.

    2. Ingeniera aplicada de Yacimientos petrolferos, Ed, TECNOS, B.C. Craft y M. F. Hawkins. Jr.

    3. "Natural Gas Production Engineering". Chi U. Ikoku, 1992. Krieger Publishing Company, Malabar,Florida USA.

    4. "Balances de Materia y Energa". David M. Himmelblau, 1988 Ediciones Prentice HallHispanoamericana S. A. Mxico, Mxico.

    5. "Fundamentos de Fisicoqumica", Samuel H. Maron y Carl F. Prutton, 1992. Editorial Limusa. MxicoD.F., Mxico.

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  • Ing. Federico Daz M.

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    1. INTRODUCCIN2. COMPOSICIN DEL GAS NATURAL3. LEY DE BOYLE4. LEY DE GAY-LUSSAC5. LEY DE DALTON6. LEY DE AMAGAT7. ECUACIN DE ESTADO DE UN GAS PERFECTO O IDEAL a. Ejemplo de Aplicacin:

    8. ECUACIN DE VAN DER WAALS9. MEZCLAS DE GASES Y SUS PROPIEDADES10. COMPOSICIN DE UNA MEZCLA DE GAS11. PESO MOLECULAR APARENTE DE UNA MEZCLA DE GAS a. Ejemplo: