TERMODINÁNIMCA Y MÁQUINAS TÉRMICAS PARA NO ESPECIALISTAS UNIDAD 2: SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA.

...

El aprovechamiento del gas natural va en incremento y uno de los productos que se obtiene es el Gas Licuado de Petróleo (GLP), el mismo que constituye una gran fuente de energía.

Como punto de partida, analizaremos los conceptos fundamentales sobre los gases:

Gas Ideal, fluido en el cual el volumen ocupado por las moléculas es insignificante respecto al volumen ocupado por el fluido total, no hay fuerzas de atracción ni repulsión entre las moléculas o entre las moléculas y el recipiente que lo contiene, y todas las colisiones de las moléculas son perfectamente elásticas, es decir, no hay pérdida de energía interna debido a las colisiones.[7]

La nomenclatura empleada:

V1 = Volumen de gas a condiciones originales, ft3.

V2 = Volumen de gas a las nuevas condiciones, ft3.

T1 = Temperatura absoluta del gas a condiciones originales, ºR.

T2 = Temperatura absoluta del gas a las nuevas condiciones, ºR.

P1 = Presión absoluta del gas a condiciones originales, psia.

P2= Presión absoluta del gas a las nuevas condiciones, psia.

*Presión absoluta = Presión manométrica + Presión atmosférica.

En base a las consideraciones para el cálculo, podemos señalar las siguientes leyes:

Ley de Boyle, A temperatura constante, la presión de un gas ideal es inversamente proporcional a su volumen[8]::

[pic 6]

Ley de Charles y GAY-LUSSAC, A presión constante, el volumen de un gas ideal varía directamente con la temperatura[9]:

[pic 7]

Ley de Charles y GAY-LUSSAC, A volumen constante, la presión varía directamente con la temperatura[10]:

[pic 8]

Ley de Avogadro, bajo las mismas condiciones de temperatura y presión, todos los gases ideales de iguales volúmenes contienen el mismo número de moléculas . El Número de Avogadro: 2.733 x 1026 moléculas en 1 libra-mol o 6.023 x 1023 moléculas/mol.

Ley de los Gases Ideales, presiones cercanas a la atmosférica

[pic 9]

En el caso del gas presente en los yacimientos, se debe realizar una corrección a la ecuación de Gases Ideales mediante el Factor de Compresibilidad del Gas (Z): razón del volumen actual de un gas y su volumen ideal a la misma presión y temperatura[11]

[pic 10]

Si el valor de Z es igual a 1, el gas se comporta como un gas ideal, entre más grande la desviación del valor de Z (mayor o menor a 1), mayor es la desviación del comportamiento del gas respecto a un gas ideal. El valor de Z no es constante y depende de la composición del gas, temperatura y la presión.

Se debe considerar la presión y temperatura reducida, que representan la relación entre la presión y la presión crítica respectiva; en el caso de mezcla de gases se debe considerar las presiones y temperaturas pseudo-reducidas, que están definidas en términos de la presión y temperatura pseudo-críticas.

De acuerdo de la composición del gas, la presión y temperatura pseudo-crítica se pueden determinar usando diagramas empíricos.

Sistema Termodinámico, otro punto importante es la identificación del tipo de sistema:

- Cerrado o masa de control, para una cantidad de sustancia constante[12].

- Abierto o volumen de control, para la cantidad de sustancia que en cada instante esté dentro de un recinto dado[13].

De acuerdo al diseño de las facilidades y equipos que se emplean para el manejo del gas, es decir, se presentan relaciones de intercambio con el ambiente de materia y energía, hablamos de un sistema abierto.

Es de gran importancia en el diseño de las líneas de transporte de gas (pozo – separadores), equipos de separación y facilidades de almacenamiento las consideraciones termodinámicas.

BIBLIOGRAFÍA :

- The Properties of Petroleum Fluids, Second Edition. William D. McCain, Jr.

- Aspectos Escenciales del Gas Natural, Ing. Omar Chambergo Rodríguez.

- Reservoir Engineering Handbook, Third Edition. Tarek Ahmed.

- Natural Gas Production Engineering, Chi U. Ikoku. The Pennsylvania State University, 1992.

- Caracterización Física de Yacimientos, Jesus E. Mannucci. Mannyron Consultores.

- Termodinámica Básica y Aplicada, I. Martinez.

- Termodinámica Sexta Edición, Yunus A. CEngel, Michael A. Boles. Editorial McGraw Hill.

---------------------------------------------------------------