Diagrama de Fases de Un Componente, Ejemplos.

En un articulo previo habíamos tratado sobre los conceptos básicos de los diagramas de fases para un solo componente. En este articulo mostraremos  algunos ejemplos para una mejor comprensión del tema.

Un diagrama de fases indica las regiones de temperatura y presión donde un determinado componente se encuentra en un estado de la materia (sólido, líquido o gas); así como también las curvas donde se produce el equilibrio entre las diferentes fases. Leer más “Diagrama de Fases de Un Componente, Ejemplos.”

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Sistemas de un Solo Componente

En un sistema de un solo componente, por ejemplo, Agua, Metano, Etano, Dióxido de Carbono, etc., este se presenta en algunas de las fases: solida, liquida o gaseosa dependiendo de las condiciones de presión y temperatura a la cual se encuentre. Leer más “Sistemas de un Solo Componente”

Ejercicio – Composición de Mezclas de Gases

En la industria de hidrocarburos generalmente se expresa la composición de los gases en forma de fracción (o porcentaje) molar. Los componentes son en su mayoría compuestos de hidrocarburos, pueden haber algunos compuestos inorgánicos y algunos elementos como el nitrógeno. A los componentes no hidrocarburos se les conoce como contaminantes, y entre estos se encuentran el nitrógeno,  el dióxido de carbono y el ácido sulfhídrico

En la siguiente tabla se muestra la composición de un gas natural, se puede notar que el componente mas abundante de la mezcla es el metano.

 

Componentes Indicador % Mol
Nitrógeno N2 0.615
Dióxido de Carbono CO2 0.068
Acido Sulfhídrico H2S 0.000
Metano C1 80.495
Etano C2 5.892
Propano C3 5.022
Iso-Butano i-C4 1.339
N-Butano n-C4 2.756
Iso-Pentano i-C5 1.190
N-Pentano n-C5 1.199
Hexano C6 1.011
Heptano y mas pesados C7+ 0.413
Total 100.000

La composición de los gases se utiliza para calcular las propiedades físicas de la mezcla, utilizando las propiedades de los componentes puros y aplicando reglas de mezclado (Mixing Rules), las cuales serán abordadas en futuras entradas.

El ejercicio que se va a realizar con la composición mostrada en la tabla es transformar la composición de % molar a % en peso. vamos a utilizar el sistema de unidades de campo, donde el peso se expresa en libras y los moles en libras-mol.

sabemos que el numero de moles de un componente es igual a su peso entre el peso molecular de dicho componente.

n=\frac{W}{M}

Entonces

W=n \cdot M

Necesitamos conocer el peso molecular de cada componente, los cuales pueden ser conseguidos en tablas de propiedades físicas de gases.

Indicador % Mol Peso Molecular lb/lb-mol W
Peso Molecular X %mol
%W
[2] [3] [4] [5] =[ 3]*[4] [6]=[5]/suma[5]
N2 0.615 28.013 17.228 0.766
CO2 0.068 44.010 2.993 0.133
H2S 0.000 34.080 0.000 0.000
C1 80.495 16.043 1291.381 57.390
C2 5.892 30.070 177.172 7.874
C3 5.022 44.097 221.455 9.842
i-C4 1.339 58.123 77.827 3.459
n-C4 2.756 58.123 160.187 7.119
i-C5 1.190 72.150 85.859 3.816
n-C5 1.199 72.150 86.508 3.845
C6 1.011 86.177 87.125 3.872
C7+ 0.413 102.751 42.436 1.886
Total 100.000 2250.171 100.000

Referencias Bibliográficas

Perez Palacio, R. (1979). Ingenieria de Gas Natural (Propiedades y Comportamiento de Fases). Medellin: Universidad Nacional de Colombia, Medellin.

Propiedades de Los Gases

El gas natural que se encuentra en los yacimientos, bien sea en fase gaseosa o asociado a el petróleo, es básicamente una mezcla de varios compuestos de Carbono e hidrógeno. Estos compuestos de carbono e hidrógeno son denominados hidrocarburos.

Los elementos más predominantes en la mezcla de gases corresponden a los compuestos más livianos de los hidrocarburos, tales como el metano (CH4), el etano (C2H6) y el propano (C3H8), Leer más “Propiedades de Los Gases”