gases

Capítulo 2

CAPÍTULO 2 CAÍDAS DE PRESIÓN EN DUCTOS

2.1 Fundamentos
Entender las causas de las caídas de presión y el por qué se presentan es un factor clave
en el diseño de ductos. El objetivo es conseguir que los fluidos puedan ser transportados
de manera eficiente por todo el sistema, lo que implica tomar en cuenta las propiedades
del fluido que se está manejando, las fasesinvolucradas y el equipo de proceso, ya que el
flujo debe pasar a través de tuberías de diferentes diámetros, válvulas, estranguladores,
separadores y compresores o bombas.
2.1.1 Propiedades de los fluidos
Las propiedades de los fluidos que son transportados en los ductos juegan un papel muy
importante en el cálculo de las caídas de presión, ya que intervienen como parámetros en
todas las ecuaciones deflujo y de variación de presión. Aunque el valor de estas
propiedades en la mayoría de los casos puede ser medido directamente, mediante un
sistema de muestreo y análisis, esto puede resultar tardado y costoso, porque se necesita
conocer el resultado en diversos puntos y a las condiciones dadas; es por eso que se
utilizan correlaciones para poder calcular los valores de una manera mássencilla.
A continuación se presenta una descripción de las propiedades más importantes de
acuerdo al tipo de fluido:
Propiedades del Gas
Densidad relativa del gas ( )
Se distinguen tres tipos de densidades relativas del gas, la densidad relativa del gas
producido, la del gas disuelto y, por último, la del gas libre.
La densidad relativa del gas producido se puede calcular utilizando la siguienteecuación:
=

&

Donde n = número de etapas de separación.
= densidad relativa del gas a la salida del separador.
J = gasto de gas a la salida del separador.
22

Capítulo 2

Mientras que para calcular la densidad relativa del gas disuelto puede utilizarse la
correlación de Katz:
= 0.25 + 0.2°˓˜H + ˞ ˲ 10 (0.6874 − 3.5864°˓˜H)
Donde ˞ es la relación de solubilidad gas-aceite.
Parael gas libre, el cálculo se hace con la siguiente ecuación:
=

˞

− ˞
˞−˞

Donde R es la relación gas/líquido.
Factor de Volumen del gas (˔ )
Si partimos de la ecuación de los gases reales obtenemos la siguiente expresión para
calcular el factor de volumen del gas:
˔ =

0.02825 I (ˠ + 460)
˜

Donde T es la temperatura del fluido en [°R]
Z es el factor de compresibilidad del gas.P es la presión en [

Densidad del gas libre (

]

)

Ya conociendo el factor de volumen del gas podemos calcular la densidad del gas libre de
la siguiente manera:
=

0.0764
˔

23

Capítulo 2

Factor de Compresibilidad del gas (Z)
Para calcular el factor Z o factor de compresibilidad del gas hay que calcular primero las
propiedades pseudocríticas del mismo. El procedimientose hace utilizando las curvas
correspondientes y tomando en cuenta el tipo de gas del que se trata.
Así, para gas húmedo:
ˠ = 238 + 210
= 740 − 100

˜
Para gas superficial:
ˠ

= 167 + 316.67
= 702.5 − 50

˜

También es necesario obtener el valor de las propiedades pseudoreducidas del gas, lo que
se logra con las siguientes expresiones:
ˠ

=

ˠ + 460
ˠ

˜ =
Ahora, suponiendoun valor de Z, calculamos

˜
˜
=

".$

y después calculamos Z con la

siguiente ecuación:
I = 1 + ˓1 +

Donde
A1= 0.31506
A2= -1.0467
A3= -0.5783

$

+

%

F

+ ˓4 +

'

F

$

+ ˓5˓6



F+



F (1 + ˓8

$ )(exp

(−˓8

$

))

A4= 0.5355
A7= 0.68157
A5= -0.6123
A8= 0.68446
A6= -0.10489

24

Capítulo 2

Se trata de un método iterativoen el que con un valor supuesto de Z se calcula
y con
ese valor, más las propiedades pseudocríticas y pseudoreducidas, utilizamos la ecuación
de Z. Comparamos el valor calculado con el supuesto y seguimos iterando hasta que sean
iguales o se cumpla la tolerancia establecida.
Cuando hay presencia de otros gases, como ˕˛$ y H$ ˟, es necesario corregir las
propiedades pseudocríticas del gas...