gas1

2.3 CÁLCULO 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 corrección necesaria en las condiciones de proceso para poder describir conexactitud el comportamiento del gas.
Muchas de las aplicaciones requieren ecuaciones de estado desarrolladas por métodos iterativos. Hay otras correlaciones que presentan una exactitud conveniente para los cálculos de ingeniería, una de ellas es la ecuación de estado de los gases, que se expresa de la forma siguiente:
PV = ZnRT / MW = ZnRT
MW = Peso Molecular del gas, Lb/Lbmol
P = Presión delgas, Lpca ó 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 parámetro adimensional e intensivo, es decir, independiente de la cantidad de materia considera pero dependiente la composición, temperatura y presión del gas. La densidad del gas puede ser calculada pormedio de la ecuación modificada de la ecuación de estado de los gases:

Donde:
MW = Peso Molecular del gas
P = Presión del gas, Lpca ó 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
ρ = Densidad del gas, Lb/ft3
Para mezclas de gases
La ecuación de estado de los gases se puede aplicarcon el cálculo de un peso molecular aparente según la regla de Kay:
MW = Σ MWi*yi
Después de realizar el cálculo del peso molecular del gas, se hace el cálculo de la Gravedad Específica (G), mediante la siguiente ecuación:
= MWm/ MWaire
Donde:
MWaire = 28,9625 lbs/lbs-mol
De la misma forma se pueden calcular las propiedades seudocríticas y seudoreducidas de la presión y temperatura:Temperatura seudocrítica: Tsc = Σ (yi * Tci)
Presión seudocrítica: Psc = Σ (yi * Pci)
Temperatura seudoreducida: Tsr = T / Σ (yi * Tci) = T / Tsc
Presión seudoreducida: Psr = P / Σ (yi * Pci) = P / Psc
Donde:
yi = Fracción molar de cada componente
P = Presión del gas (operación), Lpca ó Psia
T = Temperatura del gas (operación) , oRPci = Presión crítica de cada componente, Lpca ó Psia
Tci = Temperatura crítica de cada componente, oR

Ejemplo No. 1
Determinar las propiedades Seudocríticas, Seudoreducidas y el Peso Molecular del gas con la composición de la tabla siguiente.
Datos:
P = 500 psia (35,15 kg/cm2)
T = 150 °F = 610 °R (70,56 ºC)
TABLA 2-7
Componente
Fracción Molar,
yi
Temperatura
Críticade cada
componente
Tci , °R
Temperatura
Seudocrítica,
Tsc, °R
(yi * Tci)
Presión
Crítica de cada
componente
Pci , °R
Presión
Seudocrítica,
Psc, °R
(yi * Pci)
Peso Molecular
de cada
componente, MW
Peso Molecular
de la mezcla,
(yi * MW)
CH4
0,8319
343,0
285,34
667,0
554,88
16,043
13,346
C2H6
0,0848
549,6
46,61
707,8
60,02
30,070
2,550
C3H8
0,0437
665,729,09
615,0
26,88
44,097
1,927
iC4H10
0,0076
734,1
5,58
527,9
4,01
58,123
0,442
nC4H10
0,0168
765,3
12,86
548,8
9,22
58,123
0,976
iC5H12
0,0057
828,8
4,72
490,4
2,80
72,150
0,411
nC5H12
0,0032
845,5
2,71
488,1
1,56
72,150
0,231
nC6H14
0,0063
913,3
5,75
439,5
2,77
86,177
0,543

y = 1

Tsc = 392,66

Psc = 662,13

MWm = 20,426

Solución:

Tsc= 392,66 °R ( -55 ºC)
Psc = 662,13 psia (46,54 kg/cm2)
Tsr = =
Psr = =
MWm = 20,426 lbs/lbs-mol

= MWm/ MWaire = 20,426/28,9625 = 0,7052

Ejemplo No. 2
Determinar las propiedades Seudocríticas, Seudoreducidas y el Peso Molecular para un Gas Natural, que cuenta con la composición de la tabla siguiente.

Datos:
Contenido de H2S = 4 ppm (Se asume en...