8/19/2019 exposicion # 2 fluidos

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Desarrollo del tema.(melissa)El área limitada por la curva de burbujeo y la curva de rocío (envolvente) en el

diagrama de fases de un sistema multi componente (Figura 1), define las

condiciones para que el gas y el líquido se presenten en equilibrio. as cantidades

y composiciones de la me!cla son diferentes en distintos puntos dentro de la

regi"n de dos fases.

FIGURA 1. Envolvente de Fases.

El equilibrio vapor#líquido se aplica para determinar el comportamiento de

me!clas de $idrocarburos en la regi"n de dos fases, y para calcular las

concentraciones y las composiciones de cada fase a las condiciones de presi"n y

temperatura dentro de la regi"n de dos fases.

SOLUCIONES IDEALES(ANGEL)

Ley de Raoult.- Esta ley está basada en e%perimentos reali!ados en el a&o de

1'', y establece que la presi"n parcial de un componente en la fase vapor es

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igual a la fracci"n molar de dic$o componente en la fase líquida, multiplicada por

la presi"n de vapor del componente puro es decir*

Ecuación 1

 P j= x j P v j

+onde*

 P j=¿  resi"n parcial del componente j en el gas, en equilibrio con un líquido

cuya composici"n es x j .

 P v j=¿  resi"n de vapor que el componente j ejerce a la temperatura de

inter-s.

 x j=¿ Fracci"n molar del componente j en fase líquida.

(CICEÑA) Ley de Dalton.- Esta ley define que la presi"n parcial de un

componente en una me!cla gaseosa, es decir*

Ecuación 2

 PJ = yJ  P

+onde*

 PJ =¿ resi"n parcial del componente j

 yJ =¿ Fracci"n molar del componente j en fase vapor.

resi"n del sistema.

 /l combinar estas dos leyes igualando las presiones parciales, se obtiene una

ecuaci"n que relaciona las composiciones de las fases líquido vapor en equilibrio, a

la presi"n y temperatura del sistema, es decir*Ecuación 3

 y  j

 x j=

 P vj

 P

(ARAN!A)Desarrollo de e"ua"iones #ara "$l"ulos de e%uili&rio 'as-li%uido.

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ara determinar los valores x j , y  j  la ecuaci"n (0) debe combinarse con otra que

relacione estas cantidades, la cual puede desarrollarse a partir de un balance de

materia para el componente j. onsid-rese una etapa de separaci"n, definida como

una condici"n a la cual el aceite y el vapor alcan!an el equilibrio, a las condiciones

de presi"n y temperatura e%istentes en el separador que se ilustra en la Figura 2*

FIGURA 2. Procesos de separación instantánea.

+e un cálculo de equilibrio de fases se pueden obtener las fracciones de las fases

vapor y líquido en la me!cla, además de las composiciones de cada una de las

fases. on las siguientes ecuaciones se puede calcular las composiciones de las

fases gas y líquido de una me!cla en equilibrio*Ecuación 4

∑J =1

n

 X  j=∑J =1

n Z J n t 

n L+ PVJ 

 P  nV 

=1

oni-ndola en t-rminos deY  j , se tiene*

Ecuación 5

∑J =1

n

 y  j=∑J =1

n Z J nt 

nv+  P

 PVJ n L

=1

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ara encontrar la soluci"n de las dos ecuaciones anteriores, se requiere de un

proceso de ensaye y error. Este proceso puede ser simplificado si se toma como

base un mol de alimentaci"n al sistema, de tal manera que*

Ecuación

n L=n L

nt ; nV =

nV 

n t ; n L+nV =1

+e esta forma, las ecuaciones (3) y (4) se puede e%presar como*

Ecuación !

∑J =1

n

 X  j=∑J =1

n Z J 

1+nV (   P PVJ −1)=1

Ecuación "

∑J =1

n

 X  j=∑J =1

n Z J 

1+n L(   P PVJ −1)=1

(RIDA) C$l"ulo de la #resin en el #unto de &ur&u*a #ara una solu"in

l+%uida ideal.

El punto de burbuja, es el punto en el cual la primera burbuja de gas se forma.

ara prop"sitos prácticos, la cantidad de gas es despreciable. Es decir, quenv=0  

yn L=nt  mientras que la presi"n sería igual a la burbuja    P= Pb . 5ustituyendo

esto en la ecuaci"n (4), resulta*

Ecuación #

∑J =1

n Z J 

 Pb P vj

=1

Ecuación 1$

 Pb=∑ j= I 

n

 PVjZ  j

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a resi"n de 6urbujeo tambi-n conocida como resi"n de 5aturaci"n es la

presi"n a la cual el crudo líquido libera la primera burbuja de gas previamente

disuelto en -l. 5e denota como Pb. 7odos los yacimientos de $idrocarburos poseen

gas natural en soluci"n. / veces el crudo está saturado con gas al momento de ser

descubierto, lo que significa que el petr"leo está reteniendo todo el gas que puede a

temperatura y presi"n del yacimiento, estando así en su punto de burbuja.

8casionalmente, el crudo esta sub saturado, en este caso, la presi"n del yacimiento

es menor a la presi"n a la cual la primera burbuja de gas comien!a a generarse. /sí

pues*

• 5i un yacimiento se encuentra a presiones por encima de la resi"n de

6urbujeo se dice que se está en presencia de un ,a"imiento Su&

saturado, por consiguiente el yacimiento no presentara gas libre.

Ecuación 11

 P y> Pb

• 5i por el contrario se encuentra a presiones por debajo de la presi"n de

burbujeo se denominará ,a"imiento Saturado, y el mismo tendrá una capa

de gas.

Ecuación 12

 P y

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Com#onente Com#osi"in ra""in molar ropano :.1:

n#6utano :.2':

n#entano :.11:

5oluci"n*

Com#onentes Com#osi"in

ra""in molar 

 z j

/resin de

0a#or a 1234

 Pvj

 z j P vj

C 3 :.1: 04: 210.4

nC 4 :.2': 1:4 2

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FIGURA 3. %arta de co& para calcular presiones de vapor de para'nas nor(ales.

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FIGURA 4. %arta de co& para calcular presiones de vapor de para'nas iso(ericas.