Introducción a La Termodinámica de Hidrocarburos.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TERMODINMICA DE HIDROCARBUROS
DOCENTE:
ING. Mara Carolina Ruiz Caas ING. QUMICA, MSc (C)
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
PROPSITO DEL CURSO
Exponer los conceptos bsicos de la Termodinmica.
Estudiar el comportamiento de una sustancia pura y de mezclas de hidrocarburos.
Aplicar los principios de la primera y segunda ley de la termodinmica a la solucin de problemas propios de la industria de los hidrocarburos.
Asimilar los conceptos termodinmicos mediante el uso de software comercial.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TERMODINMICA DE HIDROCARBUROS
Docente: Ing. Mara Carolina Ruiz Caas
E-mail: [email protected],
Oficina: 131 Edif. Jorge Bautista
Horario de Consulta:
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
MODULO I: Comportamiento de fases
MODULO II: Ecuaciones de Estado (EOS)
MODULO III: Primera Ley de la Termodinmica
MODULO IV: Segunda Ley de la Termodinmica
CONTENIDO DE LA ASIGNATURA
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Clases magistrales.
Talleres
Revisiones bibliogrficas
Manejo de software de simulacin de procesos: Aspen Hysys
Lectura de textos y artculos tcnicos en ingls
METODOLOGA DE LA ASIGNATURA
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Primer parcial = 20%
Segundo parcial = 20%
Tercer parcial = 20%
Cuarto parcial = 20%
Quices y talleres = 15%
Asistencia = 5%
EVALUACIN DE LA ASIGNATURA
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Sustancias Puras
Diagramas de fase para una sustancia pura
Sistemas binarios
Sistemas ternarios y multicomponentes
MDULO I: COMPORTAMIENTO DE FASES
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Gas ideal
Mezcla de Gases Ideales
Comportamiento de Gases Reales
Ecuaciones de estado
MDULO II: ECUACIONES DE ESTADO (EOS)
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Postulados
Tipo de Sistemas
Variables de estado
Calor Trabajo
Cambios de energa en sistemas abiertos y cerrados
Propiedades termodinmicas
MDULO III: PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Postulados
Entropa
Ciclos termodinmicos
Mquina trmica, refrigeradores, bombas
Procesos reversibles
Aplicaciones
MDULO IV: SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
CONTENIDO DEL CURSO
MDULOS ACTIVIDADES FECHAS HORAS
Comportamiento de fases
Sustancias puras
Diagramas de Fase para una sustancia pura
Sistemas binarios
Sistemas ternarios y multicomponentes Mircoles 20 de Junio 2
Clase 1: Repaso Jueves: 21 de Junio 2
Tercer Previo 2
Ecuaciones de Estado - EOS
Gas Ideal Miercoles: 27 de Junio 2
Mezcla de Gases Ideales Miercoles: 25 de Julio 2
Comportamiento de Gases Reales Jueves: 26 de Julio 2
Ejercicios Miercoles: 1 de Agosto 2
Segundo Previo Jueves: 2 de Agosto 2
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
CONTENIDO DEL CURSO MDULOS ACTIVIDADES FECHAS HORAS
Primera Ley de la Termodinmica
Sistemas (abiertos - cerrados) Miercoles: 8 de Agosto 2
Variables de estado Jueves: 9 de Agosto 2
Calor - Trabajo Miercoles: 15 de Agosto 2
Cambios de energa en sistemas abiertos y cerrados
Jueves: 16 de Agosto 2
Manejo de tablas y propiedades termodinmicas
Miercoles: 22 de Agosto 2
Ejercicios Primera Ley de la termodinmica Jueves: 23 de Agosto 2
Tercer Previo Miercoles: 29 de Agosto 2
Segunda Ley de la Termodinmica
Segunda Ley de la termodinmica Jueves:30 de Agosto 2
Entropa Miercoles: 5 de Septiembre 2
Ciclos termodinmicos Jueves: 6 de Septiembre 2
Mquina trmica, refrigeradores, bombas Miercoles: 12 de Septiembre 2
Procesos Reversibles Jueves: 13 de Septiembre 2
Aplicaciones Miercoles: 19 de Septiembre 2
Ejercicios Jueves: 20 de Septiembre 2
Cuarto Previo Lunes: 1 de Octubre 2
TOTAL 46
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TERMODINMICA DE HIDROCARBUROS
MODULO I:COMPORTAMIENTO DE FASES
(SUSTANCIA PURA)
Docente:
Ing. Mara Carolina Ruiz Caas
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DEFINICIN TERMODINMICA
La termodinmica es la ciencia que estudia los cambios en los sistemas fsicos en los que interviene el calor, el intercambio de energa en sus diversas formas, su interaccin con los equipos, las propiedades de la materia y el uso racional de la energa.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
El principal inters en el estudio del comportamiento de fases, es determinar las condiciones de temperatura y presin para las cuales las diferentes fases pueden existir.
COMPORTAMIENTO DE FASES
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
FASE Es un arreglo molecular distinto, homogneo en todas partes y que se
separa de las dems por medio de superficies de frontera fcilmente identificables (lmites).
Hay tres fases principales: slida, lquida y gaseosa.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Sustancia Pura
Sustancia que tiene una composicin qumica fija.
No puede separarse en otras sustancias por ningn medio fsico.
La mezcla de diferentes elementos o compuestos qumicos tambin es una sustancia pura, siempre que la mezcla sea homognea.
La mezcla de dos o ms fases de una sustancia pura sigue siendo una sustancia pura, siempre que la composicin qumica de las fases sea la misma.
N2 Aire
El nitrgeno y el aire gaseoso son sustancias puras
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Clasificacin de las propiedades Fsicas
PROPIEDADES FSICAS
INTENSIVAS
Independientes de la cantidad de materia
Volumen especfico
Punto de Fusin
Punto de ebullicin Densidad
Factor de compresibilidad
EXTENSIVAS
Dependen de la cantidad de materia
Masa Volumen Inercia
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Fase de Una Sustancia Pura
Gas Total desorden; mucho espacio vacio; las molculas tienen completa libertad de movimiento.
Slido Arreglo ordenado; Las molculas estn en posiciones fijas; las molculas ests cerca la una de la otra.
Lquido Desorden; los grupos de molculas o cluster presentan movimiento libre con relacin a otros grupos, las molculas estn cerca.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DIAGRAMA DE FASE P-T
Temperatura
P
r
e
s
i
n
Pc
Tc
Curva de sublimacin
Curva de fusin
Curva de presin de vapor
Punto crtico
Fluido supercrtico
Slido Lquido
Vapor
A temperatura constante: P > Pv, fase lquida sola. P = Pv, empieza a liberarse gas. P< Pv, solo existe la fase gaseosa
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DIAGRAMA DE FASE P-T
Equilibrio: Se presenta cuando las propiedades permanecen uniformes y constantes, situacin que se da en un sistema fsico cuando todos los factores exteriores y/o procesos internos no producen cambios de presin, temperatura u otras variables macroscpicas. Presin de vapor (Psat): Es la presin, para una temperatura dada, en la que la fase lquida y el vapor se encuentran en equilibrio termodinmico. Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados slido, lquido y gaseoso. Agua: 273.1598 K (0.0098 C) y P = 611,73 pascales (6,1173 milibares, 0,0060373057 atm). Punto crtico: Presin y temperatura en las cuales las propiedades del gas y liquido son idnticas. Agua = 218 atm y 374C.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DIAGRAMA P-V
Punto de burbuja
Punto de roco
L
q
u
i
d
o
Gases
Lquido y gas
Diagrama tpico presin volumen para una sustancia pura, mostrando dos lneas isotermas
Punto de roco: Estado de un sistema completamente gaseoso que esta en equilibrio con una cantidad infinitesimal de lquido.
Punto de burbuja: Estado de un sistema (P y T) completamente lquido que est en equilibrio con una cantidad infinitesimal de gas.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DIAGRAMA T-V
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DEFINICIONES Lquido saturado: Lquido en equilibrio con vapor a una presin y temperatura dadas. En el caso de sustancias puras, es el estado del lquido correspondiente al punto de burbujeo.
Vapor saturado: Vapor en equilibrio con un lquido, a una presin y temperatura dadas. En el caso de sustancias puras, es el estado de vapor correspondientes al punto de roco. Mezcla saturada lquido- vapor: Es aquella en la cual las fases lquida y vapor coexisten en equilibrio en estos estados.
Vapor sobrecalentado: Es aquel que no est a punto de condensarse. Lquido comprimido o lquido subenfriado: Lquido que est alejado del punto de saturacin, es decir no est a punto de evaporarse (subsaturado).
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TABLA DE PROPIEDADES FSICAS Por debajo de la T Saturacin ser solo lquido Por encima de la T de Saturacin ser vapor
Por debajo de la P de vapor ser Gas Por encima de la P de Vapor ser Liquido
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TEMPERATURA VS VOLUMEN
Punto Crtico
Liquido saturado
Vapor saturado
T C
374.14
0.003155 v, m3/kg
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DEFINICIONES Presin de vapor: Es la presin que ejerce la fase de vapor en el
recipiente que lo contiene, cuando el lquido y el vapor de un componente puro se encuentran en equilibrio a determinadas condiciones de presin y temperatura.
Curva de punto de roco: Lugar geomtrico de los puntos de presin
y temperatura al cual se forma la primera gota de lquido, al pasar un sistema del estado de vapor al estado de dos fases. Comnmente se denomina Curva de Roco.
Curva del punto de Burbujeo: Lugar geomtrico de los puntos de
presin y temperatura al cual se forma la primera burbuja, al pasar un sistema del estado lquido, al estado de dos fases. Comnmente se denomina Curva de Burbujeo.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Aparecen las lneas de burbuja y de roco.
Punto crtico: donde el lquido y el gas tienen las mismas propiedades.
El rea dentro del domo indica las condiciones en las cuales las dos fases coexisten
DOMO DE SATURACION
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
CALIDAD
Lg
g
nn
nx
+=
( ) Lg vxxvv += 1
x es la fraccin molar de la fase gas (conocida como calidad)
Para un punto de saturacin dado por las coordenadas (Psat , Tsat) se cumple:
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DOMO DE SATURACIN
Punto Crtico
Regin de vapor sobrecalentado
Regin saturada de lquido
vapor
Regin de lquido
comprimido
P
v
Regin de lquido
comprimido
Punto Crtico
Regin de vapor sobrecalentado
Regin saturada de lquido
vapor
T
v
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
EFECTOS DE CALOR QUE ACOMPAAN LOS CAMBIOS DE FASES DE SUSTANCIAS PURAS
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DIAGRAMA DENSIDAD - TEMPERATURA
A una T de saturacin dada un lquido saturado presentar una mayor densidad que un vapor saturado por lo tanto un volumen especfico menor.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DIAGRAMA DENSIDAD - TEMPERATURA
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
ECUACIN DE CLAUSIUS-CLAPEYRON
)( MLMgv
VVTLv
dTdP
= RTVPgMV
=)( Mgv
VTLv
dTdP
=
2RTLvP
dTdP vv
=
= 2TdT
RLv
dTdPv
11ln CTR
LvPv +
=
0.0010
0.0012
0.0014
0.0016
0.0018
10
20
50
100
200
500
1000
T1
Temperatura-
,R-1
P
r
e
s
i
n
d
e
V
a
p
o
r
,
p
s
i
a
1-Ecuacin Clapeyron 2-Suponiendo 3-Ley Gas Ideal
4- Combinando 3 y 1
5-Integrando 6-Solucion
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
GRFICOS DE COX
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DIAGRAMA P-V-T
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TABLAS TERMODINMICAS
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TABLAS TERMODINMICAS
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TABLAS TERMODINMICAS
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Un recipiente que tiene un volumen de 5 ft contiene 30 lbm de una mezcla de agua lquida y vapor en equilibrio a una presin de 1600 psi.
Calcule:
- El volumen y la masa del liquido
- El volumen y la masa del vapor
EJEMPLO
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Thermodinamics of Hydrocarbon Reservoir. Abbad Firrozabadi. 1990
Fundamentos de Termodinmica. Van Wylen
Introduccin a la termodinmica en ingeniera Qumica. Smith, Van ness, Abbot.
Introduccin a la termodinmica con algunas aplicaciones en ingeniera. Jorge A Rodrguez
McCain. Properties of Petroleum Fluids
GPSA
BIBLIOGRAFA
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TERMODINMICA DE HIDROCARBUROS
MODULO I:COMPORTAMIENTO DE FASES
(MEZCLAS DE DOS COMPONENTES)
Docente:
Ing. Mara Carolina Ruiz Caas
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
MEZCLA DE DOS COMPONENTES
DIAGRAMAS DE FASE
Clasificar los yacimientos.
Describir el comportamiento de fases de los fluidos
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
DIAGRAMA P-T
Tct
Pcb
Envolvente de fases (BCA): Regin en la que coexisten las dos fases.
Lnea de puntos de burbuja (AC): Separa la regin lquida de la regin de dos fases.
Lnea de puntos de roco (BC): Separa la regin gaseosa de la regin de dos fases.
Lneas de calidad: Representan porcentajes iguales de volumen de lquido.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Diagrama Metano - Etano DIAGRAMA DE FASES DE MEZCLAS DE METANO Y ETANO
0
100
300
400
500
600
800
200
700
900
1000
P
r
e
s
i
n
,
p
s
i
a
-260
-220
-180
-140
-100
-60
-20
20
60
100
Temperatura, F
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Determine la temperatura crtica y la presin crtica de una mezcla de 50.02% de metano y 49.98% de etano (porcentajes molares). Tambin determine la presin de burbuja y la presin de roco de esta mezcla a -20F
EJEMPLO
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
SOLUCIN DIAGRAMA DE FASES DE MEZCLAS DE METANO Y ETANO
0
100
300
400
500
600
800
200
700
900
1000
P
r
e
s
i
n
,
p
s
i
a
-260
-220
-180
-140
-100
-60
-20
20
60
100
Temperatura, F
Condiciones Crticas:
Tc = 15 F
Pc = 957psia
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
SOLUCIN DIAGRAMA DE FASES DE MEZCLAS DE METANO Y ETANO
0
100
300
400
500
600
800
200
700
900
1000
P
r
e
s
i
n
,
p
s
i
a
-260
-220
-180
-140
-100
-60
-20
20
60
100
Temperatura, F
Presiones @ -20F:
Pb = 842 psia
Pr = 339 psia
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
MEZCLAS BINARIAS
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Condensacin Retrograda
Una reduccin de presin isotrmica para T Tc, zona de condensacin retrograda, esta reduccin de presin isotrmica provocar el paso de gas a lquido.
Esta regin se da entre la Tc y la cricondentrmica.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
P
r
e
s
i
n
Temperatura
Gas
Lquido
1
2
3
100
50
75
25
0
% Vol. liquido
C Pd
Pd
P1
P2
P3
La regin de condensacin retrgrada ocurre a temperaturas entre la crtica y la cricondentrmica. Una situacin retrgrada similar ocurre cuando la temperatura es cambiada a presin constante entre la presin crtica y la presin cricondenbrica.
Condensacin Retrograda
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Determine el rango de temperatura en el cual la condensacin retrograda puede ocurrir para una mezcla de 50.02% de metano y 49.98% de etano (porcentajes molares).
DETERMINACIN DEL RANGO DE CONDENSACIN RETROGRADA
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
SOLUCIN DIAGRAMA DE FASES DE MEZCLAS DE METANO Y ETANO
0
100
300
400
500
600
800
200
700
900
1000
P
r
e
s
i
n
,
p
s
i
a
-260
-220
-180
-140
-100
-60
-20
20
60
100
Temperatura, F
La condensacin retrograda ocurrir entre la temperatura crtica, 15F y la cricondentrmica, 24 F.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Diagrama P-V
Presin desciende a medida que el proceso va desde el punto de burbuja al punto de roco.
Isotermas no son horizontales
Descenso de presin causado por variacin en la composicin del liquido y el gas Volumen especfico
Pto. burbuja
Pto. roco
P
r
e
s
i
n
Gas
Lquido y gas
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Punto crtico
Mezcla 47.6 % peso de n-C5 y 52.4 % peso de n-C7.
P
r
e
s
i
n
,
p
s
i
P
u
n
t
o
d
e
B
u
r
b
u
j
a
Volumen, pie3/lbm
DIAGRAMA P-V
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Considere una mezcla de 47,6 porcentaje en peso de n-pentano y 52,4 porcentaje en peso de n-heptano y calcule:
Volumen especfico del lquido en el punto de burbuja a 400F.
Volumen especfico del gas en su punto de roco a 400F.
ESTIMACIN DE VOLMENES ESPECFICOS
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Solucin
De la figura se lee el volumen del lquido en el punto de burbuja a 400F y 332 psia. V. Lquido = 0.036 pc/Lb
Punto critico
P
u
n
t
o
d
e
b
u
r
b
u
j
a
400
300
200 P
r
e
s
i
n
,
p
s
i
Volumen, pc/lb
0,1 0,2 0,3 0,4
332
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
De la figura se lee el volumen del gas en el punto de roco a 400F y 275 psia. V. Gas = 0.249 pc/Lb
Punto critico
P
u
n
t
o
d
e
b
u
r
b
u
j
a
400
300
200
P
r
e
s
i
n
,
p
s
i
Volumen, pc/lb
0,1 0,2 0,3 0,4
275
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Diagrama Presin Composicin
Por debajo del domo se encuentra en fase gaseosa.
Por encima se ubica la fase lquida
Zona de mezclas, condiciones de P y composicin para las que coexisten las fases gas y lquido
COMPOSICIN P
R
E
S
I
N
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Temperatura
P
r
e
s
i
n
Vapor
Lquido
2 Fases
P1V
T = Ta CP1
CP2
P1V
P2V P2
V
X1 , Y1 Ta
DIAGRAMA PRESIN - COMPOSICIN
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
COMPOSICIN DE HIDROCARBUROS
icomponentedelmolecularPesoicomponentedelMasaicomponentedeMoles =
i
ii Mw
mn =
La composicin puede ser expresada en base en peso o en base molar.
Para el modelamiento composicional se usa la base molar.
Los pesos moleculares de componentes puros se encuentran en tablas, y para productos qumicos no definidos el peso molecular se determina a partir de correlaciones.
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Diagrama P - T
Temperature
P
r
e
s
s
u
r
e
2-phases
x1, y1
Pa
Pa
CP1
CP2
T1s T2s
T2s
T1s
0 1
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
The Properties of Petroleum Fluids. William D. MacCain
Thermodinamics of Hydrocarbon Reservoir. Abbad Firrozabadi. 1990
Principios de termodinmica para ingenieros John R. Howell & Richard 0. Buckius. McGraw Hill
Fundamentos de Termodinmica. Van Wylen Introduccin a la termodinmica en ingeniera
Qumica. Smith, Van ness, Abbot. Introduccin a la termodinmica con algunas
aplicaciones en ingeniera. Jorge A Rodrguez
BIBLIOGRAFA
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TERMODINMICA DE HIDROCARBUROS
MODULO I:COMPORTAMIENTO DE FASES
(DIAGRAMAS TERNARIOS)
Docente:
Ing. Mara Carolina Ruiz Caas
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Cada vrtice representa el 100% de cada componente.
Componente ms liviano va al vrtice superior, el ms pesado va al inferior izquierdo.
Graficar en trminos de porcentaje molar.
El lado opuesto al vrtice de cada componente, representa el 0%.
DIAGRAMAS TERNARIOS Livianos
Pesados Intermedios
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Ubicar en el diagrama ternario, el punto para el que una mezcla tiene la siguiente composicin molar:
A : 30 %
B : 20 %
C : 50 %
DIAGRAMAS TERNARIOS
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
A
C B
A: 30 %
B: 20 %
C: 50 %
DIAGRAMAS TERNARIOS
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Diagrama Ternario Mezcla
Lnea Punto Burbuja
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Diagramas Ternarios
2313
=
=
ii
iiv
xyxzf
viliti nnn +=
vilii fyfxz +=321
321
ttt
vvvv
nnn
nnnf++
++=
( ) vivii fyfxz += 1
Representacin cuantitativa del equilibrio de fases
molesdetotalNmerovapordemolesdeNmero
n
nft
vv ==
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Lnea Punto Burbuja
Diagrama Ternario Mezcla
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Diagramas Ternarios
C1 C1 C1 C1
C3 C3 C3 C3 nC5 nC5 nC5 nC5 P= 1040 psia P= 1500 psia P= 2000 psia P= 2350 psia
Lquido Lquido
Lquido
Lquido
2-Fases 2-Fases
2-Fases
C1 C1 C1 C1
C3 C3 C3 C3 nC5 nC5 nC5 nC5 P= 200 psia P= 380 psia P= 500 psia P= 14.7 psia
Gas
Lquido Lquido Lquido
2-Fases 2-Fases 2-Fases
Evolucin de una mezcla de metano (C1), propano (C3) y n-pentano (C5) a 160 F para diferentes presiones
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Determine la composicin y la cantidad de gas/liquido formado cuando 6 lb mol de una mezcla de metano, propano y n-pentano se llevan al equilibrio a 160F y 500 psi. La mezcla contiene 50% de metano, 15% de propano y 35 % de n-pentano.
Ejercicio
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Solucin
1.Grafique la composicin en un diagrama ternario para la temperatura y presin dadas (punto 1).
Metano
Propano n-Pentano 0,2 0,4 0,6 0,8
0,2
0,4
0,6
0,8 0,2
0,4
0,6
0,8
Gas
P = 500 psi T = 160 F
Liquido
1
2
2. Lea la composicin del gas en equilibrio en el punto de burbuja (punto 2):
74 moles de metano
14 moles de propano
12 moles de n-pentano
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Solucin
Metano
Propano n-Pentano 0,2 0,4 0,6 0,8
0,2
0,4
0,6
0,8 0,2
0,4
0,6
0,8
Gas
P = 500 psi T = 160 F
Liquido
1
2
3. Lea la composicin del equilibrio liquido en el punto de burbuja (punto 3):
13 moles de metano
17 moles de propano
70 moles de n-pentano
3
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Solucin
4.Calcule la fraccin de mezcla que es gas:
Metano
Propano n-Pentano 0,2 0,4 0,6 0,8
0,2
0,4
0,6
0,8 0,2
0,4
0,6
0,8
Gas
P = 500 psi T = 160 F
Liquido
1
2
3
pulg1,07
pulg0,65gasdeFraccion =
totaleslbmol
gasdelbmol 0,607gasdeFraccion =
lbmol) (0,607)(6gasdeCantidad =
lbmol 3,6gasdeCantidad =
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Solucin
5.Calcule la fraccin de mezcla que es liquido.
plg1,07
plg0,42lquidodeFraccion =
totaleslbmol
lquidodelbmol0,393lquidodeFraccion =
( )( )lbmol60,393lquidodeCantidad =lbmol2,4lquidodeCantidad =
Metano
Propano n-Pentano 0,2 0,4 0,6 0,8
0,2
0,4
0,6
0,8 0,2
0,4
0,6
0,8
Gas
P = 500 psi T = 160 F
Liquido
1
2
3
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Composicin de los fluidos de yacimiento
CCCC7777++++
CCCC2 2 2 2 CCCC6666
70%70%70%70%
70%70%70%70%
40%40%40%40%
40%40%40%40%
12,5%12,5%12,5%12,5%
12,5%12,5%12,5%12,5%
90%90%90%90%
AAAA
DDDD
CCCC
BBBB
EEEE
AAAA:::: GASCONDENSADO
BBBB:::: ACEITE VOLTIL
CCCC:::: ACEITE NEGRO
DDDD:::: ACEITE DE BAJA MERMA
EEEE:::: GAS SECO
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Estructura Qumica de los Hidrocarburos
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Cambell
Propiedades de los fluidos. McCain
Ingeniera de Yacimientos. Craft
GPSA
Tarek Amhed.
Bibliografa
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
TERMODINMICA DE HIDROCARBUROS
MODULO I:COMPORTAMIENTO DE FASES
(DIAGRAMAS TERNARIOS)
Profesora:
Ing. Mara Carolina Ruiz Caas
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Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
Efecto de la composicin;
Efecto de la fraccin pesada C7+;
efecto de las impurezas.
Aplicacin de los envolventes de fase:
Comportamiento del yacimiento,
CONTENIDO
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MEZCLAS MULTICOMPONENTES
Temperatura
P
r
e
s
i
n
Punto Cricondenbrico
Lneas de Calidad
Punto Cricondentrmico
Curva de puntos de burbuja
Curva de puntos de rocio
Punto crtico
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CONDENSACIN RETROGRADA
-
Docente: Mara Carolina Ruiz Caas
PUNTO CRITICO
El punto critico tambin puede estar a la derecha del cricondenbarico,
La mayora de mezclas gaseosas presentan el punto critico a la izquierda del punto CB.
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PUNTO CRITICO
Temperatura
P
r
e
s
i
n
(
p
s
i
a
)
Gas seco
Gas hmedo
Condensado
Voltil I
Voltil II
Aceite negro
Puntos crticos
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APLICACIONES
COMPORTAMIENTO DE YACIMIENTO
BOMBEO DE LIQUIDOS
TUBERIA A ALTAS PRESIONES
REFRIGERACION
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COMPONENTES TPICOS DE FLUIDOS DE YACIMIENTO GAS NATURAL
HIDROCARBURO Metano Etano
Propano Butanos Pentanos Hexanos
Heptanos+ NO HIDROCARBUROS
Nitrgeno Dixido de Carbono
Sulfuro de Hidrgeno Helio
70-98 % 1-10%
Trazas-5 % Trazas - 2% Trazas -1 % Trazas - % Trazas - %
Trazas -15 % Trazas -5 % Trazas -3 %
ms de 5 %, usualmente Trazas o nada
GAS DE UN POZO QUE PRODUCE TAMBIEN PETROLEO LIQUIDO HIDROCARBURO
Metano Etano
Propano Butanos Pentanos Hexanos
Heptanos+ NO HIDROCARBUROS
Nitrgeno Dixido de Carbono
Sulfuro de Hidrgeno Helio
45-92 % 4-21 % 1-15 % -7 %
Trazas -3 % Trazas -2 %
0-1 %
Trazas -ms de 10 % Trazas -4 %
0- Trazas-6 % Nada
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IDENTIFICACIN DE LOS FLUIDOS DE YACIMIENTO EN EL CAMPO
ACEITE NEGRO
ACEITE VOLTIL
GAS RETROGRADO
GAS RICO GAS SECO
Produccin inicial relacin gas-lquido
< 1.750 1.750- 3.200 > 3.200 > 15.000
Gravedad API de lquido inicial en el tanque
< 45 > 40 > 40 Por encima de 70
No hay lquidos
Color de lquido en el tanque
Oscuro Colores claros Colores ms claros
Transparente No hay lquidos
ANLISIS DE LABORATORIO
ACEITE NEGRO
ACEITE VOLTIL
GAS RETROGRAD
O
GAS RICO GAS SECO
Cambio de fase en el yacimiento
Punto de burbuja
Punto de burbuja
Punto de Roco No hay cambio de
fase
No hay cambio de fase
% molar del heptano plus
> 20 % 20-12,5 < 12,5 < 4 < 0,7
Factor volumtrico de formacin del aceite en el punto de burbuja
< 20 % > 20 -- -- --
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COMPONENTE ACEITE NEGRO
ACEITE VOLTIL
GAS CONDENSADO
GAS RICO GAS SECO
C1 48,83 64,36 87,07 95,85 86,67 C2 2,75 7,52 4,39 2,67 7,77 C3 1,93 4,74 2,29 0,34 2,95 C4 1,60 4,12 1,74 0,52 1,73 C5 1,15 3,97 0,83 0,08 0,88 C6 1,59 3,38 0,60 0,12
C7+ 42,15 11,91 3,80 0,42
MWC7+ 225 181 112 157
GOR 625 2000 18200 105000 - API DE TANQUE 34.3 50,1 60,8 54,7 -
LQUIDO COLOR
Pesado Negro
Medio Naranja
Liviano Agua Blanco
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