Flujo de gases

Flujo de Gases

Flujo de Gases
Comportamiento del gas

P
Volumen Volumen

n . R .T . z V= P

T

- Composicional

Z (P, T, fluido)
- Gravedad especifica

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Comportamiento del gas en una tubería P1 P2

P1 > P2

Volumen Q= Tiempo
El gas se expande dentro de la tubería

n . R .T . z V= P
El caudal de operación es variable

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Flujo del gas enuna tubería
Norma Venezolana COVENIN 3568-1:2000 - Másico

Flujo de gas

- Molar - Volumétrico

Operación

Q (P, T)

Condiciones de referencia

Q (MMPCED, SCFM, m3/h) Condiciones de referencia
Sistema Internacional Temperatura 288,15 K (15 °C) y Presión 101,325 kPa (760 mm Hg) Sistema Inglés: Temperatura 60 °F y Presión 14,6959 psia (760 mm Hg)

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Diferencia entrecaudal de operación y estándar Si el flujo de gas es 100 MMPCED ¿Realmente circula ese flujo de gas a través de la tubería?
Condiciones estándar PCE= 14,7 psia TCE = 60 °F = 520 °R QCE = XX MMPCED
Se aplica la ecuación de gas para ambas condiciones

Condiciones de operación PCO TCO QCO Conocido Calculado

PCE .QCE PCO .QCO = TCE . zCE TCO . zCO

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Caída de presión en unatubería
Dependencia con la Densidad

El flujo de gas en tuberías es mas complejo que el liquido

m P.PM ρg = = V R.T .z
No es recomendable para fluidos compresibles

V .L . f hf = 2. D . gc

2

La ecuación de Darcy se aplica donde la densidad es esencialmente constante

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Caída de presión en una tubería
Para predecir el flujo de gas en tuberías se utilizan correlacionesempíricas basadas en una formula general

⎛ Tb Q = C. ⎜ ⎝ Pb
Donde =
Q = Flujo de gas C = Constante Pb = Presión base Tb = Temperatura base P1 = Presión aguas arriba

⎞⎡ P −P d ⎤ ⎥ ⎟⎢ ⎠ ⎢ γ g . zprom .T . f . L ⎥ ⎣ ⎦
2 1 2 2 5
P2 = Presión aguas abajo d=Diámetro interno T = Temperatura L=Longitud de la tubería f = Factor de fricción

(

)

0,5

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Formula General paraGases

⎛ Tb Q = C. ⎜ ⎝ Pb

⎞⎡ P −P d ⎤ ⎥ ⎟⎢ ⎠ ⎢ γ g . zprom .T . f . L ⎥ ⎣ ⎦
2 1 2 2 5

(

)

0,5

A partir esta ecuación se generaron varias correlaciones

Consideraciones de la formula general Cambio de energía cinética se desprecia Temperatura constante Sin cambio de elevación

1 f

Se desarrollaron varias ecuaciones a partir de la formula general en función del factor defricción

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Ecuaciones para el flujo de Gases
Las correlaciones investigadas por los diferentes autores caen dentro de cuatro clasificaciones
El coeficiente de fricción es una constante numérica Pole Rix El coeficiente de fricción es función del diámetro Spitglass Unwin Weymouth Oliphant

1 f

El coeficiente de fricción es función del numero de Reynold Pole Panhandle A Panhandle BBlasius Mueller Lees El coeficiente de fricción es función del numero de Reynold y el diámetro de la tubería Fritzsche

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Ecuaciones para el Flujo de Gases Ecuación de Weymouth
La ecuación esta dentro de la segunda clasificación, ya que el coeficiente de fricción de es una función del diámetro interno de la tubería:

0,008 f = 0,333 d

Si se sustituye en la ecuación general,se obtiene:
0,5

⎛ Tb Q = ( 433,5 ) . ⎜ ⎝ Pb
Nota:

⎡ ⎤ ⎞ P −P ⎥ ⎟.E . ⎢ ⎢ ( s.g.) . Lm .Tprom . zprom ⎥ ⎠ ⎣ ⎦
2 1 2 2

.d 2,667

γ = s.g.

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Ecuaciones para el Flujo de Gases Ecuación de Panhandle A:
El factor de fricción puede expresarse en función del número de Reynolds, en virtud de la siguiente relación empírica.

1 = ( 6,872 ) N Re0,0730 f

Si se sustituye enla ecuación general, se obtiene:

⎛ Tb Q = (435,87 ). ⎜ ⎜P ⎝ b
Nota:

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

1, 0788

⎡ ⎤ P −P .E.⎢ ⎥ 0 ,853 ⎢ (s.g.) . L m .Tprom . z prom ⎥ ⎣ ⎦
2 1 2 2

0 , 5392

.d 2, 6182

γ = s.g.

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Ecuaciones para el Flujo de Gases Ecuación de Panhandle B:
El factor de fricción puede expresarse en función del número de Reynolds, en virtud de la siguiente relación...