Ingenieria del gas natural

INGENIERIA DEL GAS NATURAL

1 -. GENERALIDADES SOBRE EL GAS NATURAL. El gas natural es una mezcla de hidrocarburos, la mayoría de bajo peso molecular, que puede estar en estado gaseoso o líquido en el yacimiento pero al traerlo a superficie y despresurizarlo está en estado gaseoso, aunque acompañado con líquido y por lo tanto es necesario separarlos para manejar de manera independiente ambasfases. El principal componente del gas natural normalmente es el metano pero el rango de hidrocarburos presente es bastante amplio. Dada su naturaleza gaseosa la caracterización y manejo del gas natural se hace con procedimientos desarrollados con base en la teoría de los gases y esto permite definir con relativa facilidad sus propiedades físicas y los procedimientos para llevarlo a los requisitosde calidad que exigen los consumidores. 1.1 GAS IDEAL Para analizar las propiedades físicas del gas natural se debe empezar por estudiar el caso más sencillo de un gas, o sea un compuesto puro que a presión y temperatura ambiente se encuentre en estado gaseoso; este tipo de fluido tradicionalmente se considera como gas ideal. Un gas ideal cumple con las siguientes condiciones: Ocupa todo el volumendisponible en el recipiente donde está almacenado. El volumen de las moléculas comparado con el volumen total es despreciable. No hay interacciones del tipo gravitacional, eléctrico o electromagnético entre moléculas. Los choques entre las moléculas son completamente elásticos o sea que no hay transferencia de energía.

Estas cuatro condiciones se conocen como los postulados de la teoríacinética de los gases. Con base en la teoría cinética de los gases se han podido establecer algunas leyes conocidas como leyes de los gases ideales entre las cuales se puede mencionar: • Ley de Boyle: El volumen de una cantidad (masa) dada de gas a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión; o sea

P =

constante volumen

(1.1)

• Ley de Charles (Gay Lussac): Cuando setrabaja con gases a bajas presiones el volumen ocupado por una cantidad dada de gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura; o sea

V = constante*T

(1.2)

Esta misma ley también se puede enunciar como: a presiones bajas y manteniendo el volumen constante, para una cantidad dada de gas la presión es directamente proporcional a la temperatura; o sea

1

P=constante* T(1.3)

En su primera forma se conoce como Ley de Charles y en su segunda forma como Ley de Gay-Lussac. • Ley de Avogadro: Bajo las mismas condiciones de presión y temperatura, volúmenes iguales de gases ideales contienen el mismo número de moléculas.

1.1.1 Ecuación de Estado para un Gas Ideal Con base en las ecuaciones (1.1) - (1.3) se puede llegar a una relación entre presión, volumen,temperatura y cantidad de gas conocida como la ecuación de estado para un gas ideal y la cual presenta la siguiente forma:

PV = nRT
donde: P:

(1.4)

Presión absoluta a la que se encuentra el gas, la cual por definición es la presión que indica el registrador de presión más la atmosférica del lugar, medidas ambas en las mismas unidades.. Volumen que ocupa el gas, el cual por definición degas ideal es el mismo volumen del recipiente. : Cantidad de gas dada en moles. Por definición una mol es el peso molecular expresado en unidades de masa; de esta forma se habla de una libra mol (lb.mol) como el peso molecular expresado en libras y un gramo mol (g.mol) como el peso molecular expresado en gramos. Constante universal de los gases, su valor depende de las unidades usadas pero para unsistema de unidades dado es una constante, aunque tiene dimensiones.

V: n

R T:

:

Temperatura absoluta la cual es igual al valor que indica el registrador de temperatura del gas más una constante que depende de las unidades en que se registre la temperatura del gas. Si la temperatura se mide en °F la temperatura absoluta se obtiene de T = °F + 460 y se da en grados Rankine; si la...