Diagrama De Fase

República Bolivariana De Venezuela

Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica

De La Fuerza Armada Bolivariana

Núcleo Anzoátegui – Extensión Puerto Píritu

Comportamiento de Fases de Hidrocarburos Puros y sus Mezclas.

PROFESOR: BACHILLER:

María Gómez Lourdes Guaina V- 20105213

Díaz Kiskey V- 16450594

CATEDRA: Ingeniería en Gas

Gasotécnia VI Semestre - Sección Única

Sábado 8/12/2012

Comportamiento de Fases de Hidrocarburos Puros y sus Mezclas.

El estudio de las fases en sistema de hidrocarburos se inicio hace muchos años, y se fundamento en el estudio de las mezclas. Tal, como el petróleo y el gas son mezclas de hidrocarburos de una composición química compleja, que se encuentra en un yacimiento a determinadas condiciones de presión y temperatura. Estos parámetros pueden tener una gran amplitud.

El estado de una mezcla de hidrocarburos a condiciones de superficie depende de la composición de la misma en el yacimiento, pero este estado tiene cambios bruscos, debido fundamentalmente a los hidrocarburos producidos. Como, ejemplo se puede mencionar que a la reducción en la presión en el yacimiento trae como consecuencia la variación en las proporciones de gas y líquido existentes en el yacimiento. El principal objetivo del estudio de las fases es llegar a predecir, la composición y las cantidades de las fases en equilibrio del sistema, a cualquier presión y temperatura.

En la Industria Petrolera, el estudio del comportamiento de fases de fluidos es importante a la hora de la descripción y determinación de las propiedades de los mismos. Pero antes de sumergirse completamente en temas como tipos de pruebas realizadas para estudiar dichos comportamientos es necesario conocer algunos fundamentos básicos.

Fase: cualquier parte homogénea y diferente físicamente del sistema en estudio, por ejemplo en el caso de tener un cubo de hielo, agua líquida en cualquier proporción y vapor de agua estaríamos hablando de un sistema de tres fases o trifásico.

Puntos de Burbujeo: puntos en los cuales existe fase líquida con una parte infinitesimal de gas.

Puntos de Rocío: puntos en los cuales existe fase gaseosa con una parte infinitesimal de líquido.

Presión Cricondembárica: máxima presión en la cual coexisten equilibradamente la fase líquida y la fase gaseosa.

Temperatura Cricondentérmica: máxima temperatura en la cual coexisten equilibradamente la fase líquida y la gaseosa.

Condensación Retrógrada: puede ser expresada desde dos ópticas, la condensación de líquido durante expansión de gas a temperatura constante o bien la condensación de líquido durante calentamiento de gas a presión constante.

Punto Crítico: punto en el cual convergen las curvas de rocío y burbujeo.

Una de las formas de mayor precisión del estudio cualitativo de los sistemas de hidrocarburos es a través de los diagramas de fases. Por medio, de los cuales puede conocerse el estado del fluido a determinadas condiciones de presión y temperatura. Luego es, posible determinar cuántas fases están presentes en las condiciones señaladas., y con ello poder predecir una serie de parámetros que tienen una significativa influencia en la caracterización de los hidrocarburos. Esto indica que un diagrama de fases permite definir en que estado físico esta una determinada sustancia, dependiendo de su presión y temperatura. Luego para determinar el estado físico de una sustancia se construye un gráfico colocando, por ejemplo la presión en la ordenada y la temperatura en la abscisa.

En la figura siguiente se observa la presencia del estado sólido, líquido y gas. Al analizar la gráfica se puede deducir que entre la fase sólida y líquida se encuentra la Curva de Fusión, mientras que entre las fases líquido- gas (vapor) se encuentra la curva de vaporización. Y sería lógico encontrar entre las fases sólidas y vapor la curva de sublimación. Pero al aplicar los Diagramas de fases a hidrocarburos, difícilmente se encontrará la fase sólida Hay varios procesos industriales de importancia, tales como destilación, absorción y extracción, entre otras, que ponen en contacto a dos fases entre sí. Las cuales, cuando no están en equilibrio, se efectúa una transferencia de masa. La velocidad de transferencia de cada especie depende de la separación del sistema respecto al equilibrio. El tratamiento cuantitativo de la velocidad de transferencia de masa requiere del conocimiento de los estados de equilibrio (T, P y composición).Por lo general, la mayor parte de los procesos industriales relacionados con hidrocarburos, se puede asegurar, que las fases que coexisten son Vapor / líquido, aunque es posible encontrar otras combinaciones, pero son de poca utilidad en el estudio de hidrocarburos

Diagrama de Fases

Por definición se dice que los diagramas diagrama de fases son representaciones gráficas de las fases que están presentes en un sistema de materiales a varias temperaturas, presiones y composiciones. La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio (condiciones de enfriamiento lento), siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de los materiales. Los diagramas de fases más comunes involucran temperatura versus composición. La información que se puede obtener de los diagramas de fases es:

a.- Conocer que fases están presentes a diferentes composiciones y temperaturas bajo condiciones de enfriamiento lento (equilibrio)

b.-Averiguar la solubilidad, en el estado sólido y en el equilibrio, de un elemento (o compuesto) en otro

c.-Determinar la temperatura a la cual una aleación enfriada bajo condiciones de equilibrio comienza a solidificar y la temperatura a la cual ocurre la solidificación.

d.-Conocer la temperatura a la cual comienzan a fundirse diferentes fases.

Diagrama de Fases Para Hidrocarburos. Estos son de gran utilidad, para el estudio del comportamiento de los hidrocarburos, en especial para el sistema líquido – vapor o líquido- gas. La verdad es que una forma inequívoca de conocer el estado en que se encuentra la mezcla de hidrocarburos en el yacimiento es en base al diagrama de fases, especialmente del tipo presión- temperatura (P-T).

Diagrama de fase presión- temperatura

El gráfico representa una típica situación de un equilibrio de las fases (Líquido - Vapor) de un sistema mono componente puro, estos diagrama muy rara vez se utilizan en petróleo, como es necesario manejarlos. Esto, tiene como significado que las conclusiones que se alcancen son aplicables a un compuesto puro. Se puede observar:

a.- La curva que termina en el punto (1), es la que une los puntos de presión y temperatura en los que pueden coexistir la fase líquida y la fase gaseosa. Este punto corresponde al punto crítico del sistema. Es decir, el punto de máxima temperatura y presión, en donde coexisten en equilibrio el gas y líquido.

b.-La zona de la gráfica identificada como (L), representa el área, donde el componente se encuentra en la fase líquida. Mientras que (G) representa el área, donde el componente se encuentra en fase gaseosa. Tanto en la parte de la gráfica, donde encuentran los puntos (L) y (G). La línea representa una región bifásica en equilibrio. Dentro de la región bifásica, la presión y la temperatura no son independientes, por lo que no puede cambiar sin cambiar la otra también. En la regiones bifásicas el estado del sistema no se puede fijar por la temperatura y presión, sino que queda fijado con el volumen específico () y la presión o la temperatura. Un estado en que comienza a termina un cambio de fase se denomina Estado de Saturación. El término Temperatura de Saturación designa la temperatura a la que el cambio de fase tiene lugar para una presión determinada, llamada presión de saturación a dicha temperatura. Como resulta evidente en un diagrama de fase, para cada presión de saturación hay una única temperatura de saturación, y viceversa.

El análisis del diagrama permite establecer algunas conclusiones Se observa que una vez fijada la temperatura, existe una sola presión de coexistencia entre las dos fases. A presiones mayores a ésta, todo el sistema se encuentra en la fase líquida. Mientras, que si la presión se hace menor al punto señalado todo el sistema se encuentra en fase gaseosa. Algunos autores prefieren llamar Vapor a la fase gaseosa cuando se encuentra a temperaturas inferiores a la temperatura crítica. Esto significa que todavía es posible, que el componente se convierta en líquido, para ello debe ocurrir una compresión isotérmica. Sustentado en el gráfico se deduce lo siguiente:

Cuando se varía en forma isotérmica la presión de un fluido que se encuentra a temperaturas superiores a la temperatura crítica, no se observan cambios de fase en el sistema, por mucho que se aumente o disminuya la presión. Lo que indica, que cuando el componente esta en forma de gas, no es posible formar líquido mediante la compresión de estos gases. Tampoco es posible separar una fase líquida por enfriamiento de un fluido a presiones

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