PROPIEDADES DE LOS

FLUIDOS

PROPIEDADES DE LOS

FLUIDOS II

Definiciones Bsicas

Flujo: Una cantidad de materia que se encuentra enmovimiento.

Flujo Monofsico: Una cantidad de materia en una sola fase que seencuentra en movimiento.

Flujo Multifsico: Una cantidad de materia en ms de una fase que seencuentra en movimiento.

Fase: Es una cantidad de materia homognea en todas suspartes; es decir parte de un sistema que difiere, en suspropiedades intensivas, de la otra parte del sistema.Cuando estn presentes ms de una fase, las fases estnseparadas una de otra por los lmites de fase llamadosinterfases. Las fases de la materia son slida, lquida ygaseosa.

Propiedad: Cualquier caracterstica de un sistema que puede sermedida o calculada. La temperatura y la presin sonejemplos de propiedades que pueden ser medidas; laenerga interna y el factor de compresibilidad sonpropiedades que pueden ser calculadas.

Propiedades Extensivas:

Son las propiedades de un sistema que dependen de lacantidad total de materia del sistema. Por ejemplo: masa,volumen, energa interna, contenido de calor, energa libre,capacidad calorfica.

Propiedades Intensivas:

Son las propiedades de un sistema que NO dependen de lacantidad total de materia del sistema. Por ejemplo: densidad,tensin superficial, viscosidad, conductividad trmica,presin, temperatura.

Densidad: Es la relacin entre la masa de un cuerpo y el volumen queste ocupa:

V

m

La unidad en el sistema SI de la densidad es elkg/m

Masa: Es la cantidad de materia contenida en una sustancia.

Peso: Es la fuerza con que un cuerpo es atrado hacia el centro de latierra.

W=mg La unidad en el sistema SI del peso es elNewton = kg.m/s

Peso Especfico:

Volumen Especfico:

Es el peso de la unidad de volumen de una sustancia:

Es el volumen de la unidad de masa de una sustancia:

Densidad Relativa: Es la relacin entre la densidad de un fluido y la densidadde un fluido estndar. Para los lquidos el fluido estndares el agua y para los gases es el aire.

agua

liq

liq

aire

gas

gas

Como la densidad depende de la temperatura, siemprese debe hacer referencia a las temperaturas dereferencia.

Los valores de referencia de densidad ms utilizados en ingeniera son:

- La densidad del agua a 4 C = 1000 kg/m

- La densidad del aire a 0 C = 1.29 kg/m

Sin embargo, para la industria petrolera la densidad de referencia msutilizada es la del agua a 60F = 0.999 g/mL

Entonces , para el aceite crudo el parmetro ms utilizado de referencia dedensidades es la Densidad Relativa 60F/60F:

F6 0 @

F6 0 @

agua

o

o

Esta densidad relativa es utilizada para definir los diferentes tipos deaceite, por medio de un parmetro que se denomina Gravedad API:

5.1 3 15.1 4 1

F6 0 / 6 0

o

A P I

Gas Disuelto: Es el conjunto de hidrocarburos que a condicionesestndar (@ c.s.) constituyen un gas, pero que formanparte de la fase lquida a condiciones de yacimiento (@c.y.).

Relacin de Solubilidad:

Es la cantidad de gas que se encuentra disuelto en elaceite @ c.s.

Condiciones Estndar:

Son las condiciones definidas por los reglamentos depases y estados para efectuar la medicin de volmenesde hidrocarburos. En Mxico estas condiciones son:Presin = 14.69 lb/pg2 (101.33 KPa, 1.033 kg/cm2, 1 atm)y T = 60 F (15.56 C, 288.71 K)

Correlacin: Es un conjunto de datos experimentales, obtenidomediante mediciones de campo o laboratorio al que se leajusta una ecuacin o conjunto de ecuaciones empricas oexperimentales (tambin se puede representar en formagrfica), la cual representa un fenmeno.

Aceite Bajosaturado: Es el aceite que se encuentra a una presin mayor que supresin de burbuja y, por lo tanto, no se ha desprendidogas del mismo.

Aceite Saturado: Es el aceite que se encuentra a una presin menor que supresin de burbuja y, por lo tanto, se encuentranpresentes dos fases en equilibrio, una lquida y unagaseosa.

A). Correlacin de Standing (1947).

Correlaciones para el Calculo de la Presin de Burbuja o de Saturacin (Pb)

Esta correlacin establece las relaciones empricas observadas entre la presinde burbuja y el factor de volumen del aceite, en funcin de la relacin desolubilidad, las densidades del gas y del aceite producido, la presin y latemperatura.

La correlacin se estableci para 22 sistemas de aceites y gases producidos enCalifornia (U.S.A.) y para otros sistemas de crudo de bajo encogimiento,simulando una separacin instantnea en dos etapas a 100 F. La primeraetapa se realiz a una presin de 250 a 450 lb/pg abs y la segunda etapa a lapresin atmosfrica.

Pb = Presin de burbuja en lb/plg2

T = Temperatura del sistema en RRs = Relacin de solubilidad en pie

3/Bl

B). Correlacin de Lasater

En 1958 Lasater encontr una correlacin entre dos parmetro a los quedenomin factor de presin de burbuja y fraccin molar de gas en elsistema. Propuso calcular la Presin de burbuja mediante las siguientesecuaciones:

Mo = Peso molecular del aceite en el tanque de almacenamiento

Ygas = Fraccin molar del gas en solucino = Densidad relativa del aceiteRs = Relacin de solubilidad, pie/Bl

Pb = Presin de burbuja, lb/plgg = Densidad relativa del gasT = Temperatura, R

C). Correlacin de Vsquez y Beggs (1980).

Para establecer estas correlaciones se usaron mas de 6000 datos de RS , Bo y o , adiferentes presiones y temperaturas. Como el valor de la densidad relativa del gases un parmetro de correlacin importante, se decidi usar un valor de dichadensidad relativa normalizada a una presin de separacin de 10 lb/pg2 man. Porlo tanto, el primer paso para usar estas correlaciones consiste en obtener el valorde la densidad relativa del gas a dicha presin.

Los valores de las constantes C1 , C2 y C3 dependen del rango de Gravedad API enque se encuentre el aceite:

La gravedad especfica del gas a condiciones de separacin se obtiene por:

D). Correlacin de Oistein Glaso (1980)

Esta correlacin fue establecida utilizando muestras de aceite producido en elMar del norte, donde predominan los aceites de tipo voltil. Por lo que, elclculo de Pb depende si es un aceite tipo voltil o aceite negro.

Pb = Presin de burbuja en lb/plg2

T = Temperatura del sistema en RRs = Relacin de solubilidad en pie

3/Bl

Para aceites voltiles Glaso recomend que el exponente de temparatura autilizar sea 0.13 en lugar de 0.172.

Para ajustar la presin de burbuja por presencia de gases no hidrocarburos,Glaso propuso el clculo de varios factores de correccin:

Donde:

YN2 = Fraccin molar de Nitrgeno en el gas de superficieT = Temperatura, F

YCO2 = Fraccin molar de Bixido de Carbono en el gas de superficieT = Temperatura, F

YH2S = Fraccin molar de cido Silfhdrico en el gas de superficieT = Temperatura, F

E). Correlacin de Al-Marhoun (1988).

Esta correlacin se desarroll usando 160 presiones de burbuja determinadasexperimentalmente a partir de 69 anlisis PVT de mezclas de hidrocarburos;para estimar la presin de burbuja se propuso la siguiente expresinmatemtica:

Pb = Presin de burbuja en lb/plg2

T = Temperatura del sistema en RRs = Relacin de solubilidad en pie

3/Bl

El error relativo promedio reportado para esta correlacin es 0.03 % y unadesviacin estndar de 4.536 %, comparada con los datos experimentalesusados para su desarrollo.

Un aspecto importante de esta correlacin es que los datos experimentalesusados para su desarrollo contemplaron la presencia de gases nohidrocarburos, en los rangos : 0.0-3.89 % mol de N2, 0.0-16.38% mol de CO2 y0.0-16.13% mol H2S

F). Correlacin de Petrosky y Farshad (1993).

Esta correlacin matemtica se desarroll usando 81 anlisis PVT de aceitescrudos del Golfo de Mxico, proponiendo el clculo de la presin de burbuja conla siguiente expresin:

El parmetro F se calcula por:

Pb = Presin de burbuja en lb/plg2

T = Temperatura del sistema en FRs = Relacin de solubilidad en pie

3/Bl

El error relativo promedio reportado para esta correlacin es de -0.17 % u unadesviacin estndar de 4.18 % comparada con los datos experimentalesusados para su desarrollo.

En el desarrollo de esta correlacin tambin se contemplaron la presencia degases no hidrocarburos, en los rangos : 0.0-3.72 % mol de N2 y 0.0-0.79 % molde CO2.

G). Correlacin de Kartoadmodjo y Schmidt (1994)

Esta correlacin matemtica se desarroll utulizando 5392 puntos de datosobtenidos de 740 muestras de crudos del Sud-Este de Asia (Indonesia),Norteamrica, Medio Oriente y Amrica Latina, proponiendo la siguienteexpresin para el clculo de Presin de Burbuja:

Pb = Presin de burbuja, lb/plg2

T = Temperatura del sistema, RRs = Relacin de solubilidad, pie

3/Blgc= Densidad relativa del gas corregida a 100 psigg = Densidad relativa de gas a condiciones actuales de separcin

Psep = Presin del separador, lb/plg2

Tsep = Temperatura del separador, F

Las constantes C1, C2, C3 y C4 se toman de acuerdo a la gravedad API delaceite de la siguiente tabla: