Presentacion 3. PROPIEDADES FISICAS DEL GAS NATURAL

PROPIEDADES
FISICAS DEL
GAS NATURAL
ING. ANA CLAUDIA SAAVEDRA
Propiedades Físicas del Gas Natural
 El cálculo de las propiedades físicas del gas natural y sus
condensados representa la base para la elaboración de los
proyectos técnicos.
 Estas propiedades se pueden calcular a un nivel riguroso por

medios computarizados o por medio de fórmulas,
correlaciones, graficas o cartas con un nivel de aproximación
aceptable.
 Para los cálculos de propiedades físicas se requiere
información del gas a tratar.
 Existen dos maneras de efectuar los cálculos:
1) Cálculos composicionales
2) Cálculos no composicionales
1. Cálculos composicionales
Se requiere la composición del gas, el análisis cromatográfico,

(verificado y normalizado).
La condición de normalización comprende los siguientes supuestos:
 La sumatoria de las fracciones molares de los componentes es

igual a la unidad.
 Se tienen que declarar todos los componentes del gas,

incluyendo el H2S y H2O que usualmente se miden por otro tipo
de análisis o cálculos.
El H2S y sus similares sulfurados se miden

usualmente en ppm, y se deben transformar a
fracción molar y normalizar en la composición.
El agua a veces no se declara en los análisis en

“base seca”, se debe calcular el contenido de
agua y de la misma forma, incorporarlo al
análisis.
 Ejemplo: Si tenemos un gas de la siguiente composición
(hipotética) en fracciones molares :
C1 = 0.8
C2 = 0.1
C3 = 0.1
y un contenido de agua de H2O = 0.0014. Realizar la

normalización.
Solución: Tenemos que agregar el agua a la composición

respetando las proporciones de C1,C2 y C3 entre sí.
El factor =1 - 0.0014 =0.9986

Multiplicamos cada fracción molar por el factor:
C1=0.8*0.9986= 0.7988
C2=0.1*0.9986=0.0999
C3=0.1*0.9986=0.0999
De tal forma que la composición normalizada sería:
C1=0.7988
C2=0.0999
C3=0.0999
H2O=0.0014
La sumatoria de las fracciones molares es igual a 1
2. Cálculos no composicionales
No requieren necesariamente la composición

detallada, basta con valores de la gravedad
específica, densidad o grados API para estimar las
características del gas.
Propiedades Físicas del Gas
Natural TABLA 2-1 Constates Físicas de Compuestos Puros
Las tablas de constantes

físicas muestran las
principales propiedades
físicas de los compuestos
puros y de otras
sustancias químicas para
los análisis
composicionales
relacionadas con el
rubro.
 CÁLCULO DE LA COMPRESIBILIDAD DE GASES
Cuando trabajamos con gases a presiones bajas, las

correlaciones de gases ideales tienen una exactitud
satisfactoria.
Si las presiones son elevadas las correlaciones ideales puede
generar errores.
El factor de compresibilidad es la corrección necesaria en las

condiciones de proceso para poder describir con exactitud
el comportamiento del gas.
Hay otras correlaciones que presentan 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 = ZmRT / MW = ZnRT
MW = Peso Molecular del gas, Lb/Lbmol

P = Presión del gas, 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, pero

dependiente la composición, temperatura y presión del gas.
La densidad del gas puede ser calculada por medio de la

ecuación modificada de la ecuación de estado de los gases:
MW * P

10.73 * T * Z
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 aplicar con el

cálculo de un peso molecular aparente según la regla de Kay:
MW = Σ MWi*yi
Una vez realizado el cálculo del peso molecular del gas, se hace el
cálculo de la Gravedad Específica (G), mediante la siguiente
ecuación:
γ g = 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) , oR
Pci = 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
T = 150 °F = 610 °R
Presión Peso
Temperatura Presión
Fracción Crítica de Molecular Peso Molecular
Temperatura Seudocrítica, Seudocrítica,
Componente Molar, cada de cada de la mezcla,
critica Tsc, °R Psc, psia
yi componente componen (yi * MW)
(yi * Tci) (yi * Pci)
Pci, Psia te, MW
CH4 0,8319 Tci , °R 667,0 554,88 16,043 13,346

285,62
C2H6 0,0848 343,34 707,8 60,02 30,070 2,550
46,64
C3H8 0,0437 550,07 615,0 26,88 44,097 1,927
29,10
iC4H10 0,0076 527,9 4,01 58,123 0,442
665,92 5,58
nC4H10 0,0168 734,41 548,8 9,22 58,123 0,976
12,86
iC5H12 0,0057 765,51 490,4 2,80 72,150 0,411
4,72
nC5H12 0,0032 828,96 488,1 1,56 72,150 0,231
2,71
nC6H14 0,0063 845,7 439,5 2,77 86,177 0,543
5,74
y= 1 911,8 Tsc = 392,97 Psc = 662,15 MWm = 20,426
Solución:
Tsc = 392,97 °R
Psc = 662,15 psia
T 610
Tsr = =  1,552
T pc 392,97
P 500
Psr = =  0,755
Ppc 662,15
MWm = 20,426 lbs/lbs-mol
 g = MWm/ MW = 20,426/28,9625 = 0,7052

aire
Ejemplo No. 2
Determinar las propiedades Seudocríticas, Seudoreducidas y el Peso
Molecular para un Gas Boliviano, del campo Carrasco, con la composición
de la tabla siguiente.
Datos:
Contenido de H2S = 4 ppm (Se asume en especificaciones).
P = 400 psia
T = 200 °F = 660 °R
Resultado:
Fracción Molar,
Componente Tsc = 371, 6238 °R
yi
N2 0,003100
Psc = 692,377379 psia
CO2 0,057900
H2S 0,000004
Tsr = 1,776
CH4 0,861097
C2H6 0,072300
Psr = 0,5777
C3H8 0,005100
iC4H10 0,000200
nC4H10 0,000100
MW = 18,877696 lb/lb-mol
iC5H12 0,000100
nC5H12 0,000100
γg = 0,651793
y= 1
El factor Z o Factor de desvío se puede calcular por el método

de Standing , usando los valores de Tsc y Psc.
Los valores cercanos a la unidad se alcanzan a presiones

moderadas y temperaturas cercanas a las condiciones
normales, en las regiones lejanas a las condiciones ideales los
valores de Z varían acentuadamente para compensar las
variaciones con el comportamiento ideal.
Ejemplo No. 3
Hallar el valor del factor de desvío Z, para el gas de
Carrasco usado en el Ejemplo 2.
TSR = 1,777
Z =
0,968
PSR = 0,578
 También se puede realizar un cálculo rápido por

medio de las Fig 2-4, 2-5 y 2-6, donde no se
requieren determinar las temperaturas y presiones
reducidas.
 Estas gráficas arrojan resultados directos

asumiendo un peso especifico, temperaturas y
presiones seudoreducidas tipo, cabe decir que
tan sólo son valores aproximados, ya que se
manejan datos que son asumidos para los
cálculos respectivos.
Ejemplo No. 4
Hallar el valor del factor de desvío Z, asumiendo valores para el
de Carrasco usado en el Ejemplo 2.
Datos:
P = 400 psia
T = 200 °F = 660 °R
Resultado: (Usando Figura 2-5)

Z = 0,967
 Por efecto del contenido de gases ácidos el factor Z puede sufrir variaciones.
Para estimar el comportamiento se realiza una corrección con gases ácidos

de hasta el 85%. Este factor llamado “Factor de Ajuste de Temperatura
Crítica”, ε es una función de las concentraciones de CO2 y H2S en el gas
ácido.
La corrección se aplica mediante la siguiente correlación:
A la temperatura seudocrítica:
Tsc´ = Tsc - ε
A la presión mediante la expresión:

PscTsc´
Psc´ 
Tsc  B´(1  B´)
Siendo B’, la fracción molar de H2S.
Los valores de CO2 y H2S deben estar en porcentaje molar.

FIG. 2-7
Ejemplo No. 5
Para el siguiente gas ácido, calcular el factor de
desvío Z, tomando en cuenta la corrección por
contenido de gases ácidos, usando el método de
ajuste de temperatura crítica.
Datos:
P = 1000 psia
T = 100 °F = 560 °R
Ejemplo No. 5
Temperatura Presión Peso

Temperatura Presión Peso
Fracción Crítica de Crítica de Molecular
Seudocrítica, Seudocrítica, Molecular
Comp. Molar, cada cada de cada
Tsc, °R Psc, psia de la mezcla,
yi componente componente (yi * Pci) componente,
(yi * Tci) (yi * MW)
Tci , °R Pci , psia MW
CO2 547,73 1069,5 44,010
0,10 54,773 106,95 4,401
H2S
0,20 672,4 1300 34,082 6,816
134,48 260,00
N2
0,05 227,51 492,8 11,375 24,64 28,013 1,401
CH4 0,60 343,34 667,0 206,004 400,20 16,043 9,626
C2H6 0,05 550.07 707,8 27,503 35,39 30,070 1,504

Tsc = Psc = MWm =
y= 1 434,1355 827,18 23,747
Solución:
Mediante la Fig. 2-7, se puede calcular el factor ε,
ingresando con el porcentaje de H2S que tiene un
valor de 20% y el porcentaje de CO2 que es 10%.
ε = 29,8
Posteriormente se realiza las correcciones de Tc´

y Pc´.
Tc´ = Tc - ε
Tc´ = 434,1355 - 29,8 = 404,336 °R
Pc´ = 762,031 psia
Tsr = T = 560
Tpc  1,3857
404,136
Psr = =
P 1000
 1,313
Ppc 761.5989
Según Figura 2-3, se tiene:

Z = 0,829
 Para gases y líquidos de hidrocarburos, se estiman las

propiedades seudocríticas partiendo por definir si el cálculo
se desea para un condensado o para gases.
Para el uso de la figura, primero se deben establecer si el gas

que se esta manejando, cumple o no con las limitaciones de
la figura.
Para el cálculo de las propiedades seudocríticas, se debe

ingresar con la gravedad específica del gas, llegando a la
curva de condensado o a la de gases varios.
En la Fig. 2-8 y Fig. 2-9 se pueden determinar las

propiedades seudocríticas como función de la
gravedad específica.
Existen limitaciones por el contenido de gases como

el Nitrógeno con el 5% en volumen, el CO2 con el 2%
en volumen y el H2S con el 2% en volumen.
Ejemplo No. 6
Calcular las propiedades seudocríticas de un gas

que tiene una gravedad específica de 0,85.
FIG. 2-8
RESULTADO:
Tsc = 436,5 °R
Psc = 661,0 psia

 Ingresando con los valores de peso molecular, °API o
gravedad específica del líquido, se pueden calcular de
manera rápida, las propiedades seudocríticas de líquidos.
Para calcular el °API del líquido, se usa la siguiente

ecuación:
141,5
 API   131,5
Donde: 0
 o = Gravedad específica del líquido
Obsérvese que líquidos más livianos que el
agua,
 o < 1.0, tienen un °API mayor a 10, y líquidos más
pesados que el agua, tienen un °API menor a 10.
El agua, con w = 1.0, tiene un °API = 10.
FIG. 2-9
FIG. 2-10
4. CÁLCULO DE DENSIDADES
La densidad es necesaria para determinar los volúmenes que

ocupan ciertas porciones de masas de hidrocarburos.
La relación entre la gravedad específica y la densidad para gases y

líquidos es la siguiente:
Gravedad específica del gas = ρ gas / ρ aire
Gravedad específica del liquido = ρ liquido / ρ agua

Ejemplo No. 7
Calcular la gravedad específica, de los siguientes líquidos

saturados, a una temperatura de 100 °F.
a) Iso butano
b) Iso pentano
c) Benceno
FIG. 2-11
a) Iso butano = 0,540
b) Iso pentano = 0,611
c) Benceno: = 0,861
 Se puede realizar la corrección de la gravedad

específica medida en condiciones de
temperatura estándar a 60 °F, para otra
temperatura deseada.
Ejemplo No. 8
Mediante la Figura 2-12, calcular la gravedad

específica de un líquido a una temperatura de
400°F, siendo que este líquido tiene una gravedad
específica a 60°F, de 0,68.
FIG. 2-12
Solución:
Ingresando a la gráfica, con la temperatura

de 400°F, se sube en la misma, hasta llegar a
la curva de gravedad específica 0,68 a 60°F,
obteniendo el siguiente valor:
 o = 0,478 (@ 400°F)
 Para algunos hidrocarburos comunes en el gas y

condensados las densidades liquidas a 60°F se
pueden corregir para el calculo a temperaturas
diferentes.
Ejercicio No. 2
Mediante la Figura 2-13, calcular la

densidad (g/ml), de los siguientes
líquidos saturados, a una
temperatura de 100°F:
a) Propano.
b) N - Butano.
c) Gasolina Natural.
5. CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE VAPOR
El GPSA publica una carta que calcula las presiones

de vapor de hidrocarburos líquidos en función de la
temperatura.
Ejemplo No. 10
Mediante la Figura 2-14, calcular la presión de vapor

del Propano a una temperatura de 100°F y del n-
decano a 500°F.
FIG. 2-14
Resultado:
Propano: Pv = 200 psia

n-decano: Pv = 92 psia
6. CÁLCULO DE LA VISCOSIDAD DE HIDROCABUROS

LÍQUIDOS Y GASEOSOS
La viscosidad de gases parafínicos en condiciones de

una atmósfera de presión y a cualquier temperatura,
se puede calcular mediante Figuras.
Ejemplo No. 10
Calcular la viscosidad del n-butano, a una

temperatura de 200 ° F, utilizando la figura 2-15.
Resultado:
Para el cálculo de las viscosidades, se debe ingresar a la figura a la

temperatura deseada y subir en la misma hasta llegar a la curva del
hidrocarburo líquido, obteniendo el valor de la viscosidad en centipoises.
A la temperatura de 200 °F y una atmósfera, el n-

butano tiene una Viscosidad de 0,084 centipoises.
FIG. 2-15
 Algunos gases presentan en su

composición, elementos ácidos, los
cuales deben ser tomados en cuenta al
momento de calcular la viscosidad del
gas; por lo cual se usan las correcciones
de composición de nitrógeno, gas
carbónico y sulfúrico de hidrogeno en
función de su peso molecular y la
temperatura, manejando una presión de
1 atmósfera.
FIG. 2-16
Ejemplo No. 11
Hallar la viscosidad del Gas de Carrasco.
Fracción Molar,
Peso Molecular Peso Molecular Datos:
Componente de cada de la mezcla,
yi
componente, MW (yi * MW)
T = 300 °F
N2 0,003100 28,013 0,087 P = 1 atm.
CO2 0,057900 44,010 2,548
H2S 0,000004 34,082 0,000
CH4 0,861097 16,043 13,815
C2H6 0,072300 30,070 2,174
C3H8 0,005100 44,097 0,225
iC4H10 0,000200 58,123 0,012
nC4H10 0,000100 58,123 0,006
iC5H12 0,000100 72,150 0,007
nC5H12 0,000100 72,150 0,007
y= 1 MWm = 18,881
Solución:
g = MW/MWaire = 18,881/28,9625 = 0,652
De la gráfica: µa = 0,014054 cp.
Corrección por contaminantes:
µg = µa + CN2 + CH2S + CCO2
De la gráfica (fig. 2-16):
CN2 = 0,000025 cp.
CH2S = 0,000000008611 cp.
CCO2 = 0,000264 cp.
µg = 0,014054 + 0,000025 + 0,000000008611 + 0,000264
µg = 0,014343 cp.
 Se puede calcular la viscosidad de gases en

función de la temperatura, presión y
gravedad específica del gas.
Ejercicio 3. Hallar la viscosidad del Gas de

Carrasco del Ejemplo anterior, usando la Figura
2-17.
Datos: T = 300 °F
P = 14,7 psia = 1 atm.
 g = 0,652
FIG. 2-17
Resultado:
Según la gráfica:
µg = 0,0145 cp.
 La Figura 2-18, ayuda a calcular la

viscosidad del gas a partir de las
propiedades seudoreducidas, para hallar
los valores a presiones diferentes de la
atmosférica y a diferentes temperaturas.
 Adicionalmente en las siguientes gráficas

(Fig. 2-19) se pueden estimar las
viscosidades en función de la temperatura
de algunos gases contaminantes del gas
natural.
Ejemplo No. 13
Determinar la viscosidad de un gas de peso molecular 22 lb/lb-mol a una presión

de 1000 psia y una temperatura de 100 °F (560 °R) . Sabiendo que Tc = 409 °R y
Pc = 665 psia.
Solución:
 g = MW/MWaire = 22/28,9625 = 0,76
De la figura 2-16: µA = 0,0105 cp.
TR = T/ Tc = 560/409 = 1,37
PR = P/ Pc = 1000/665 = 1,50
De la figura 2-18:   1,21

A
µ = 1,21 * 0,0105
µ = 0,0127 cp.
7. CÁLCULO DE LA CONDUCTIVIDAD
TÉRMICA DE HIDROCARBUROS
La conductividad térmica para mezclas de gas

natural a temperaturas elevadas puede ser
calculada para presión atmosférica y luego
corregida a la presión de operación. (figuras 20 y 23)
Ejemplo No. 14
Calcular la conductividad térmica del gas de

composición de Carrasco usado en los ejemplos
anteriores a una temperatura de 400°F usando la Figura
20.
Dato: MW = 18,881 lb/lb-mol
Resultado:
kA = 0,0332 Btu/[(hr*sq ft * °F)/ft]

FIG. 2-20
 Las figuras 2-22 y 2-23, sirven para

realizar el cálculo de la conductividad
térmica de diferentes componentes
tanto gaseosos como líquidos,
ingresando a las mismas con la
temperatura y el peso molecular o la
gravedad específica.
Ejemplo No. 15
Hallar la conductividad térmica de un gas con un peso molecular de
25 lb/lb-mol a una temperatura de 300 °F (760 °R) y una presión de 700
psia.
Datos: Tc = 440 °R , Pc = 660 psia.
Solución:
kA = 0,0248 Btu/[(hr*sq ft * °F)/ft]
De la figura 23-31, a 300°F:
TR = (760 ) / 440 = 1,73

PR = 700 / 660 = 1,06 De la figura 23-32:
k/kA = 1,15
k = 1,15 * 0,0248
k = 0,0285 Btu/[(hr*sq ft * °F)/ft]
8. CÁLCULO DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL DE HIDROCABUROS
La tensión superficial de los condensados del gas natural se

estiman con la Fig. 23.
Ejemplo No. 16
Hallar la tensión superficial del n-octano a una temperatura de

200 ° F.
Solución:
Se ingresa en la figura con la temperatura deseada,

en este caso 200°F, luego se sube en la misma hasta
llegar a la curva del n-octano, en el lado izquierdo
de la figura se obtiene el valor de la tensión
superficial de este hidrocarburo.
De la figura 23-38: σ = 15 dinas/cm

FIG. 2-24
 En el caso de tener una mezcla de componentes,

el cálculo de la tensión superficial, se hará primero
calculando las tensiones superficiales de cada
elemento dentro de la mezcla, para luego usar la
siguiente ecuación para calcular la tensión
superficial total.
9. CALCULO DEL GPM

(Galones de líquidos C3+ por mil pies cúbicos de gas medidos en
condiciones normales)
El valor del GPM del gas es muy importante para realizar estimaciones de la
factibilidad de los proceso de extracción de líquidos, proyectos de
producción de GLP y gasolinas naturales.
Este parámetro se mide a partir del propano y mas pesados.
Se cuenta con una tabla publicada por ICONSA SA. que muestra el cálculo
directo a partir de información composicional de las muestras.
* También se pueden calcular los GPM (C2+) y GPM (C1+) de acuerdo a las
necesidades del proceso.
Cálculo del contenido de líquidos en una muestra de gas natural

TABLA 2-10
Fracción Factor de
Componente GPM
molar , yi conversión
H2O
H2S
N2
C1
CO2
C2
C3 27,4816
i-C4 32,626
n-C4 31,4433
i-C5 36,1189
n-C5 36,1189
i5 - C6 41,3897
C6 41,0157
C7 46,002
C8 51,0516
C9 56,1354
C10 61,2298
∑= ∑=
Ejemplo No. 17
Calcular el GPM (Galones de C3+ por Mil Pies Cúbicos), de un gas

boliviano, del Campo Porvenir.
Fracción Factor de
Componente GPM
molar , yi conversión
H2O 0
H2S 0
N2 0,0131
C1 0,8655
CO2 0,0011
C2 0,0697 GPM =
C3 0,0324 27,4816 0,89040384 1,49787946
i-C4 0,0098 32,626 0,3197348
n-C4 0,0044 31,4433 0,13835052
i-C5 0,0015 36,1189 0,05417835
n-C5 0,0017 36,1189 0,06140213
i – C6 0 41,3897 0
C6 0,0006 41,0157 0,02460942
C7 0,0002 46,002 0,0092004
C8 0 51,0516 0
C9 0 56,1354 0
C10 0 61,2298 0
∑= 1 ∑= 1,49787946
10. PORCENTAJE DE IMFLAMABILIDAD DE LOS HIDROCABUROS
La Fig. 2-25 publicada por ICONSA S.A. reporta los límites de

inflamabilidad aproximados de varios hidrocarburos puros.
En el caso del gas natural el comportamiento es muy similar al

metano con alguna tendencia hacia el comportamiento del
etano.
Es muy importante calibrar los medidores de atmósferas

peligrosas a valores inferiores al mínimo como factor de
seguridad.
FIG. 2-25
Ejemplo No. 18
Calcular la Razón de Capacidad Calorífica, del gas

proveniente del Campo Víbora del Oriente de
territorio boliviano, a una temperatura de 200°F.
El peso molecular del gas es MW = 19,2756 lb/lb-

mol.
11. RAZÓN DE CAPACIDAD CALORÍFICA
FIG. 2-26
Resultado:
k = Cp/Cv
k = 1,231
CONTENIDO DE AGUA DEL GAS
NATURAL
 El contenido de agua en el gas es una de las

características que debe conocer el ingeniero
con la mayor seguridad. De ello depende la
garantía de que los procesos se realicen sin
mayores problemas.
 Los depósitos de agua en la tubería, la formación

de hidratos, la corrosión del tubo y demás
instalaciones se minimizan cuando se deshidrata
el gas hasta los niveles necesarios para evitar los
problemas operativos.
CONTENIDO DE AGUA DEL GAS NATURAL
 Ejemplo No. 21
Cálculo de la cantidad de agua en el gas del campo de Carrasco gas ácido, haciendo la
corrección de los contaminantes presentes en el gas:
Datos : Contenido de H2S = 4 ppm.

P = 1000 psia
T = 160 °F
Peso Molecular
Peso Molecular
Fracción Molar, de cada
Componente de la mezcla,
yi componente,
(yi * MW)
MW
N2 0,003100 28,013 0,087

CO2 0,057900 44,010 2,548
H2S 0,000004 34,082 0,000
CH4 0,861097 16,043 13,815
C2H6 0,072300 30,070 2,174
C3H8 0,005100 44,097 0,225
iC4H10 0,000200 58,123 0,012
nC4H10 0,000100 58,123 0,006
iC5H12 0,000100 72,150 0,007
nC5H12 0,000100 72,150 0,007
y= 1 MWm = 18,881
Solución:

g = MWm/ MWaire = 18,881/28,9625 = 0,652
De la gráfica del método de Mcketta - Wehe:
W = 280 lb/MMscf
Cg = 0,99
W =280 * (0.99) = 277,2 lb/MMscf
Cálculo de fracciones:
yHC = yCH4 + yC2H6 + yC3H8 + yiC4H10 + y nC4H10 + y iC5H12 + y nC5H12 + yN2
yHC = 0,942096
yCO2 = 0,057900 y H2S = 0,000004

Cálculo de la cantidad agua en cada contaminante (CO2

y H2S):
W CO2 = 360 lb de H2O/MMscf
W H2S = 562 lbde H2O/MMscf
Wt = W * yHC + W CO2 * yCO2 + W H2S * y H2S
Wt = 239,6 * 0,942096 + 360 * 0,057900 + 562 * 0,000004
Wt = 246,572 lbde H2O / MMscf

CÁLCULO DE FASES PARA GASES NATURALES Y
CONDENSADOS
 Un calculo muy común es predecir la formación de condensados del
gas natural en ciertas condiciones de presión y temperatura.
 Con la finalidad de ejecutar los cálculos de fases o cálculos “flash”, se

desarrollaron las siguientes correlaciones.
FIG. 2-33
CONDENSADOS
 La zona dentro de la envolvente de fases muestran que el gas se encuentra

en dos fases: líquido y gas.
 La zona a la derecha de la envolvente de fases muestra que el gas se

encuentra como gas solamente.
 La zona a la izquierda de la envolvente de fases muestra que el gas están

en estado líquido.
 La línea a la izquierda del punto crítico muestra los puntos de saturación de

burbuja, es decir cuando aparece la primera burbuja de gas.
 La línea a la derecha del punto crítico muestra los puntos de saturación de

rocío, es decir cuando aparece la primera gota de líquido.
 Para determinar la zona donde se encuentra la muestra se usan las

correlaciones matemáticas que se muestran en las gráficas.
CONDENSADOS
Planilla : Determinación del estado de una mezcla de hidrocarburos
Presión: lpca
Temperatura: °F
TABLA 2-14
Compon Fracción Constante

Zi/Ki Zi * Ki
ente molar , Zi "Ki"
Si ambas sumatorias resultan
H2S
mayores a la unidad, el gas se
N2
C1 encuentra en estado bifásico,
CO2 los estados se definen de
C2
acuerdo a la Fig. 2-33.
C3
i-C4
n-C4
i-C5
n-C5
C6
C7
C8
C9
C10
∑= ∑= ∑=
CONDENSADOS
Ecuación para el Cálculo de la Separación
Instantánea de los Hidrocarburos
F=L+V F = 1,0 L + V = 1,0
F.z i = moles del componente “i” en la carga.

V.y i = moles del componente “i” en el gas.
L.x i = moles del componente “i” en el líquido
yi
F*z i = L*x i + V*y i Ki  F = 1,0
xi
zi = L*x i zi = x i * (L + V*K)i
zi n n
xi   xi  
zi
 1,0
L  V * Ki i 1 i 1 L  V * Ki
CONDENSADOS
Punto de Burbujeo:
zi = L*x i + V*yi yi
y
Ki  i = 1,0
xi 
xi Ki
Zi = L * ( y)i + V*yi
Ki
zi yi [(
L
Ki )+V]
n n
zi * K i
 y   L V * K
i 1
i
i 1
= 1,0
i
CONDENSADOS
Cuando L = 1,0 y V = 0
n n
y  z *K
i 1
i
i 1
i i  1,0
n n
zi
 xi  
i 1 i 1 L  V * Ki
Punto de rocío: cuando L = 0 y V = 1,0

n n
zi

i 1
xi  
i 1 K i
 1,0
Con estas bases, el cálculo completo de fases se puede realizar desde el punto de
vista composicional.
 Ejemplo.
Realizar la separación instantánea a 600 Lpca y -20
°F, del siguiente gas:
Componente Zi
C1 0,901
CO2 0,0106
C2 0,0499
C3 0,0187
iC4 0,0065
nC4 0,0045
iC5 0,0017
nC5 0,0019
C6 0,0029
C7 0,0023
Σ 1

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PROPIEDADES

 Estas propiedades se pueden calcular a un nivel riguroso por

 Existen dos maneras de efectuar los cálculos:

Se requiere la composición del gas, el análisis cromatográfico,

La condición de normalización comprende los siguientes supuestos:

 La sumatoria de las fracciones molares de los componentes es

 Se tienen que declarar todos los componentes del gas,

El H2S y sus similares sulfurados se miden

El agua a veces no se declara en los análisis en

y un contenido de agua de H2O = 0.0014. Realizar la

Solución: Tenemos que agregar el agua a la composición

El factor =1 - 0.0014 =0.9986

No requieren necesariamente la composición

Las tablas de constantes

 CÁLCULO DE LA COMPRESIBILIDAD DE GASES

Cuando trabajamos con gases a presiones bajas, las

El factor de compresibilidad es la corrección necesaria en las

Hay otras correlaciones que presentan exactitud conveniente para

MW = Peso Molecular del gas, Lb/Lbmol

El factor Z es un parámetro adimensional e intensivo, pero

La densidad del gas puede ser calculada por medio de la

La ecuación de estado de los gases se puede aplicar con el

Donde: MWaire = 28,9625 lbs/lbs-mol

De la misma forma se pueden calcular las propiedades seudocríticas y seudoreducidas de

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

Determinar las propiedades Seudocríticas, Seudoreducidas y el

CH4 0,8319 Tci , °R 667,0 554,88 16,043 13,346

Psc = 662,15 psia

MWm = 20,426 lbs/lbs-mol

 g = MWm/ MW = 20,426/28,9625 = 0,7052

El factor Z o Factor de desvío se puede calcular por el método

Los valores cercanos a la unidad se alcanzan a presiones

 También se puede realizar un cálculo rápido por

 Estas gráficas arrojan resultados directos

Resultado: (Usando Figura 2-5)

Para estimar el comportamiento se realiza una corrección con gases ácidos

La corrección se aplica mediante la siguiente correlación:

A la presión mediante la expresión:

Los valores de CO2 y H2S deben estar en porcentaje molar.

Temperatura Presión Peso

CH4 0,60 343,34 667,0 206,004 400,20 16,043 9,626

C2H6 0,05 550.07 707,8 27,503 35,39 30,070 1,504

Posteriormente se realiza las correcciones de Tc´

Pc´ = 762,031 psia

Según Figura 2-3, se tiene:

 Para gases y líquidos de hidrocarburos, se estiman las

Para el uso de la figura, primero se deben establecer si el gas

Para el cálculo de las propiedades seudocríticas, se debe

En la Fig. 2-8 y Fig. 2-9 se pueden determinar las

Existen limitaciones por el contenido de gases como

Calcular las propiedades seudocríticas de un gas

Psc = 661,0 psia

Para calcular el °API del líquido, se usa la siguiente

La densidad es necesaria para determinar los volúmenes que

La relación entre la gravedad específica y la densidad para gases y

Gravedad específica del gas = ρ gas / ρ aire

kA = 0,0332 Btu/[(hrsq ft °F)/ft]