comportamiento de fases del gas natural

INTEGRATES: GARNICA BARAHONA BETTY
HERRERA ESCOBAR DADWIN
KICAÑO FLORES SONIA
OQUENDO MAURICIO SILVIA
QUENTA GONZALES VICTOR
VALDA BARRIENTOS B. CAROLINA

• Como El Petróleo Y El Gas Natural Son Producidos De
Los Reservorios, Estos Son Susceptibles A Una Serie De
Cambios De Presión, De Temperatura Y De La
Composición.
• Tales Cambios Afectan El Comportamiento
Volumétrico Y De Transporte De Estos Reservorios Y,
Consecuentemente, Los Volúmenes De Petróleo Y Gas
Producidos.
• El Comportamiento De Fases Es Usado Para Seleccionar

DEFINICIONES:
FASE
• Una Parte Homogénea De Un Sistema Que Es
Físicamente Distinta Y Separada De Otras Partes Del
Sistema Por Limites Bien Definidos.
• Es Una Porción Del Sistema Que Tiene Propiedades Intensivas
Homogéneas Y Están Rodeados De Una Superficie Física. Las Fases
Son Sólido, Líquido Y Gas.
LAS FASES MAS IMPORTANTES QUE SE CUBREN EN UN RESERVORIO SON:
FASE LIQUIDA: PETRÓLEOS O CONDENSADOS
FASE GASEOSA :GASES NATURALES
Con Cambios De Presión Y Temperatura Algunos De Estos
Hidrocarburos Simples Pasan De Una Fase A Otra En Forma Parcial O

DEFINICIONES
Las Fases Tienen Propiedades Que Pueden Ser Intensivas O Extensivas.
• LAS PROPIEDADES INTENSIVAS Son Independientes De La Cantidad De
Materia, Como La Densidad, El Factor De Compresibilidad.
• LAS PROPIEDADES EXTENSIVAS Son Dependientes De La Cantidad De
Materia, Como El Volumen Y La Masa.
• LA TEMPERATURA Representa La Medida Física De La Energía Cinética De La
Moléculas De Un Determinado Material En Este Caso Los Hidrocarburos.
• LA PRESIÓN Es Una Reflexión Del Número De Veces Que Las Moléculas Del
Material Colisionan Con Las Paredes Del Recipiente Que Los Contiene, En
Este Caso La Roca Reservorio.
• LAS FUERZAS INTERMOLECULARES Son Aquéllas Relacionadas Con La
Atracción O Repulsión Entre Moléculas Del Material

DIAGRAMA DE FASES
Los elementos químicos y las
sustancias formadas por ellos
salvo algunas excepciones,
pueden existir en tres estados
diferentes: sólido, líquido y
gaseoso en dependencia de las
condiciones de presión y
temperatura en las que se
encuentren y esto se debe
básicamente a las fuerzas
intermoleculares. El diagrama que
representa el tránsito entre estos
estados, se conoce como

DIAGRAMA DE FASES
Definiciones :
• Punto triple:En este punto en la sustancia coexisten en equilibrio los
tres estados, está parcialmente solida, parcialmente líquida y
parcialmente gaseosa. Obsérvese que para valores de presión o
temperatura mas bajas que el punto triple la sustancia en cuestión no
puede existir en estado líquido y solo puede pasar desde sólido a
gaseoso en un proceso conocido como sublimación.
• Punto crítico:El punto C indica el valor máximo de temperatura en el
que pueden coexistir en equilibrio dos fases, y se denomina punto
crítico. Representa la temperatura máxima a la cual se puede licuar el
gas simplemente aumentando la presión. Gases a temperaturas por
encima de la temperatura del punto crítico no pueden ser licuados por
mucho que se aumente las presión. En otras palabras, por encima del

DIAGRAMA DE FASES
Definiciones:
Punto de ebullición
El punto de ebullición de una sustancia, es aquel valor de temperatura
para el cual coexisten en equilibrio, los estados líquido y gaseoso a
determinada presión. Los diferentes puntos de ebullición para las
diferentes presiones corresponderían a la curva BC.
Punto de fusión
El punto de fusión de una sustancia, es aquel valor de temperatura para
el cual coexisten en equilibrio, los estados líquido y sólido a
determinada presión. Los diferentes puntos de fusión para las
diferentes presiones corresponderían a la curva BD

Definiciones :
• 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 Cricondenbárica: 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.

EL OBJETIVO DEL ESTUDIO DE FASES
 ES LLEGAR A PREDECIR, CUANDO SE CONOCE LA COMPOSICIÓN
 CONOCES LAS CANTIDADES DE LAS FASES EN EQUILIBRIO DEL
SISTEMA, A CUALQUIER PRESIÓN Y TEMPERATURA.
EL ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE FASES SE DIVIDE EN DOS
PARTES GENERALES:
CUALITATIVO Y CUANTITATIVO.
EN EL PRIMER CASO, SE ANALIZAN LOS DIFERENTES DIAGRAMAS DE
PRESIÓN-TEMPERATURA, P-T, PRESIÓN-VOLUMEN, P-V,
COMPOSICIÓN, ETC. EN EL SEGUNDO CASO, SE DESARROLLAN
FÓRMULAS Y MÉTODOS PARA CALCULAR LA COMPOSICIÓN Y
CANTIDADES DE LAS FASES DE UN
SISTEMA, A PRESIÓN Y TEMPERATURAS DADAS

EL OBJETIVO DEL ESTUDIO DE FASES
EL COMPORTAMIENTO DE FASE DE LOS HIDROCARBUROS DEL
RESERVORIO PETRÓLEO-GAS NATURAL DEPENDE DE LA
PRESIÓN, DEL VOLUMEN OCUPADO Y DE LA TEMPERATURA.
ESTE COMPORTAMIENTO DE FASE SE DESCRIBE MEDIANTE
MEDICIONES DE LABORATORIO COMO ANALISIS PVT.
PARA COMPRENDER MEJOR EL COMPORTAMIENTO DE FASE DEL
PETRÓLEO (MEZCLA COMPLEJA DE HIDROCARBUROS), SE
COMENZARÁ POR DESCRIBIR EL EQUILIBRIO DE FASE DE UN
HIDROCARBURO PURO, DE UNA MEZCLA BICOMPONENTE Y DE
MEZCLAS MULTICOMPONENTES.

HIDROCARBURO PURO
 SI EL VOLUMEN OCUPADO POR
ETANO SE AUMENTA, DESLIZANDO
EL PISTÓN, LA PRESIÓN DISMINUYE
HASTA QUE APARECE LA PRIMERA
BURBUJA DE GAS (ESTE ES EL PUNTO
DE BURBUJA)
 AUMENTOS POSTERIORES EN EL
VOLUMEN NO ORIGINAN CAMBIOS
EN LA PRESIÓN, SOLO SE VAPORIZA
MÁS LIQUIDO A TEMPERATURA
CONSTANTE.
 ESTA SITUACIÓN SE MANTIENE
HASTA LA TOTAL VAPORIZACIÓN
DEL LÍQUIDO (ESTE ES EL PUNTO DE
ROCIÓ).
 SI SE SIGUE AUMENTANDO EL
VOLUMEN LA PRESIÓN DISMINUYE
HIPERBÓLICAMENTE.

EL COMPONENTE PURO: DIAGRAMA P-V

HIDROCARBURO PURO
SE MUESTRA UNA SERIE DE EXPANSIONES SIMILARES A LA DESCRITA, PERO A
DIFERENTES TEMPERATURAS, LA FIGURA REPRESENTA EL DIAGRAMA
TRIDIMENSIONAL PVT DEL ETANO.
La figura muestra las
condiciones PVT, en las que
el etano forma una fase
liquida, gaseosa o ambas.
El conjunto de los puntos
de burbuja a distintas
temperaturas forma la línea
de burbuja, de igual forma
la línea de rocío.
Ambas se usen en el punto
crítico, donde las
propiedades de las fases
liquida y gaseosa se
asemejan.
Las dos líneas, la de puntos de burbuja y la de puntos de rocio,
se proyectan en el plano PT como una única curva denominada
presión de vapor, que termina en el punto crítico

EL COMPONENTE PURO: CARACTERISTICAS
 A TEMPERATURA FIJA, DOS FASES COEXISTEN A LA PRESION DE VAPOR
 CURVA DE PUNTOS DE ROCÍO Y BURBUJAS COINCIDENTES EN DIAGRAMA
P-T
 MÁXIMA TEMPERATURA PARA DOS FASES: TC
 MÁXIMA PRESIÓN PARA DOS FASES: PC
Punto
critico

DIAGRAMA DE FASES-PARA SISTEMA BINARIO
CUANDO APARECEN VARIAS SUSTANCIAS, LA REPRESENTACIÓN DE LOS CAMBIOS DE
FASE PUEDE SER MÁS COMPLEJA. UN CASO PARTICULAR, EL MÁS SENCILLO,
CORRESPONDE A LOS DIAGRAMAS DE FASE BINARIOS. AHORA LAS VARIABLES A TENER
EN CUENTA SON LA TEMPERATURA Y LA CONCENTRACIÓN, NORMALMENTE EN MASA.
EN UN DIAGRAMA BINARIO PUEDEN APARECER LAS SIGUIENTES REGIONES:
• SÓLIDO PURO O SOLUCIÓN SÓLIDA
• MEZCLA DE SOLUCIONES SÓLIDAS
• MEZCLA SÓLIDO - LÍQUIDO
• ÚNICAMENTE LÍQUIDO, YA SEA MEZCLA DE LÍQUIDOS INMISCIBLES (EMULSIÓN), YA SEA
UN LÍQUIDO COMPLETAMENTE HOMOGÉNEO.
• MEZCLA LÍQUIDO - GAS
• GAS (LO CONSIDERAREMOS SIEMPRE HOMOGÉNEO, TRABAJANDO CON POCAS
VARIACIONES DA ALTITUD).

SISTEMA BINARIO: DIAGRAMA P-T Y P-X-Y

SISTEMAS DE DOS COMPONENTES
LA PARTE
CORRESPONDIENTE A LA
ZONA DE VAPOR Y DE
LÍQUIDO SON
SIMILARES A LAS DE UN
SOLO COMPONENTE. SIN
EMBARGO, LA PARTE
CORRESPONDIENTE A LA
ZONA DE DOS FASES DIFIERE
DE LA DE UN SOLO
COMPONENTE EN EL
SENTIDO QUE LA PRESIÓN
VARIA CON EL VOLUMEN,
AUMENTANDO SU VALOR A
MEDIDA QUE EL SISTEMA
PASA DEL PUNTO
DE ROCÍO AL PUNTO DE
BURBUJA.
Temperatura
Presión 2 fases
x1, y1
Pa
Pa
PC1
PC2
T1
s T2
s
T2
s
T1
s
0 1

ESTO ES DEBIDO A QUE LA COMPOSICIÓN DEL LÍQUIDO Y
DEL VAPOR VARÍA CONTINUAMENTE AL PASAR EL SISTEMA A
TRAVÉS DE LA REGIÓN DE DOS FASES.
EN EL PUNTO DE ROCÍO, LA COMPOSICIÓN DEL VAPOR ES
PRÁCTICAMENTE LA COMPOSICIÓN DEL
SISTEMA, SOLO QUE EXISTE UNA CANTIDAD INFINITESIMAL DE
LÍQUIDO, RICO EN EL VOLÁTIL A MEDIDA QUE SE CONDENSA
MÁS LÍQUIDO, SU COMPOSICIÓN CAMBIA AUMENTANDO EL
COMPONENTE MÁS VOLÁTIL (Y POR CONSIGUIENTE
AUMENTANDO LA
PRESIÓN DE VAPOR) HASTA QUE LA COMPOSICIÓN DEL LÍQUIDO
ES IGUAL A LA DEL SISTEMA EN
EL PUNTO DE BURBUJA.

• ESTUDIEMOS EL
COMPORTAMIENTO DE UNA
MEZCLA TAL COMO LA DE
METANO Y PENTANO AL 50%. EN
LA FIGURA SE MUESTRAN LAS
CURVAS DE PRESIÓN DE VAPOR
DE LOS COMPONENTES PUROS
EN EL PLANO P-T

SE PARTE DE UN ESTADO LÍQUIDO POR ENCIMA DE LA
ENVOLVENTE PUNTO A´, Y SE DISMINUYE LA PRESIÓN.
AL ALCANZAR LA CURVA DE PUNTOS DE BURBUJA, EL
PUNTO A, TIENE TODAVÍA UNA COMPOSICIÓN 50 %
ETANO Y 50 % PENTANO, PERO SI CONTINUA HACIA
ABAJO, LAS PRIMERAS BURBUJAS DE GAS ESTARÁN MAS
ENRIQUECIDAS EN ETANO, EL COMPONENTE MÁS
VOLÁTIL.
A MEDIDA QUE LA PRESIÓN DESCIENDA Y EL GAS SE
LIBERE, EL GAS AUMENTARÁ SU PORCENTAJE EN
PENTANO HASTA QUE SOBRE LA CURVA DE PUNTOS DE
ROCIO SE RECONSTITUYA UN GAS CUYA MEZCLA ES AL
50 %.
LA FORMA DE LA ENVOLVENTE VARÍA SI EL
PORCENTAJE DE ETANO Y PENTANO NO ES DEL 50 %.
Diagrama de fases para una
mezcla 50 % metano y 50 %
pentano.

DIAGRAMA DE FACES-SISTEMA TERNARIO
-HACIENDO VARIAR LA PRESION
C3 C3
nC5 C3
C1
Gas
p=14.7 psia
C1
nC5
2-phase
Liquid
p=380 psia
C3 nC5
C1
C3
2-phase
Liquid
p=500 psia
C1
2-phase
Liquid
nC5
p=1500 psia
2-phase
Liquid
C1
nC5
p=2000 psia
C1
nC5 C3
Liquid
p=2350 psia

LOS SISTEMAS DE HIDROCARBUROS QUE SE PRESENTAN NATURALMENTE EN
YACIMIENTOS
DE PETRÓLEO Y GAS, ESTÁN COMPUESTOS DE UNA GRAN VARIEDAD DE
COMPONENTES, QUE
INCLUYEN NO SÓLO HIDROCARBUROS DE LA SERIE PARAFINADA, SINO
MUCHOS OTROS COMPONENTES DE OTRAS SERIES. EL COMPORTAMIENTO
DE ESTOS SISTEMAS EN LA REGIÓN DE VAPOR-LÍQUIDO,
ES MUY SIMILAR A LOS SISTEMAS BINARIOS. POR SUPUESTO, LOS
DIAGRAMAS BIDIMENSIONALES
DE PRESIÓN-COMPOSICIÓN Y TEMPERATURA-COMPOSICIÓN, YA NO SE
APLICAN EN ESTOS
CASOS. EL COMPORTAMIENTO DE FASES DE SISTEMAS MULTICOMPONENTES
DE HIDROCARBUROS,
DEPENDE DE LA COMPOSICIÓN Y DE LAS PROPIEDADES DE LOS
COMPONENTES INDIVIDUALES.
LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS DIAGRAMAS P-V Y P-T, SON SIMILARES A
LOS DE LOS SISTEMAS
DE DOS COMPONENTES.

EN LA FIGURA SE MUESTRA EL DIAGRAMA P-T PARA UNA MEZCLA
MULTICOMPONENTE CON UNA COMPOSICIÓN ESPECIFICA EN GENERAL. ESTOS
DIAGRAMAS P-T DE MEZCLA MULTICOMPONENTE SIRVEN PARA:
1.- CLASIFICAR LOS RESERVORIOS
2.- CLASIFICAR LA PRODUCCIÓN
NATURAL DE LOS SISTEMAS DE
HIDROCARBUROS
3.- DESCRIBIR EL
COMPORTAMIENTO DE FASE DE LOS
SISTEMAS DE HIDROCARBUROS.

EN GENERAL, LOS RESERVORIOS SON CONVENIENTEMENTE
CLASIFICADOS EN LAS BASES DE LA UBICACIÓN DEL PUNTO QUE
REPRESENTA LA PRESIÓN INICIAL DE RESERVORIO PI, Y LA
TEMPERATURA T CON RESPECTO AL DIAGRAMA DE PRESIÓN-
TEMPERATURA DEL FLUIDO DE RESERVORIO.
POR LO TANTO, LOS RESERVORIOS PUEDEN SER CLASIFICADOS
DENTRO DE BÁSICAMENTE DOS TIPOS QUE SON:
RESERVORIOS DE PETRÓLEO. SI LA TEMPERATURA DEL
RESERVORIO TR, ES MENOR QUE LA TEMPERATURA CRÍTICA TC, DEL
FLUIDO DEL RESERVORIO.
RESERVORIOS DE GAS. SI LA TEMPERATURA DEL RESERVORIO TR,
ES MAYOR QUE LA TEMPERATURA CRÍTICA TC, DEL FLUIDO DEL
RESERVORIO.

En general si la temperatura del reservorio Tr, es mayor que la
temperatura crítica Tc, del sistema de hidrocarburos, el
reservorio es clasificado como un reservorio de gas natural.
Sobre las bases de sus diagramas de fases y las condiciones de
reservorio, los gases naturales pueden ser clasificado en
Gas Condensado – Retrogrado
Gas Condensado Cerca al Punto Critico
Gas Húmedo
Gas Seco

Considere las condiciones iniciales del
reservorio de gas retrógrado, el punto 1 (fase
vapor, presión encima del punto de rocio
Sup.)
A medida que la presión de reservorio
disminuye isotérmicamente, debido a la
producción, desde el punto 1 al punto 2.
Esto provoca que la atracción entre las
moléculas de los componentes livianos y
pesados se vayan distanciando. A medida que
ocurre esto, la atracción entre las moléculas
de componentes más pesados sea más
efectiva y asi el líquido empiece a
condensarse.

Si la temperatura del reservorio Tr está cerca de la Temperatura Crítica Tc.
El comportamiento volumétrico de esta
categoría de gas natural es descrita a través
de la declinación de presión isotérmica (línea
1-3).
Debido a que las líneas de calidad convergen
en el punto crítico, una rápida restitución de
líquidos ocurrirá inmediatamente debajo del
punto de rocío mientras la presión es reducida
al punto 2.
Este comportamiento puede ser justificado por
el hecho de que varias líneas de calidad son
cruzadas muy rápidamente por una reducción
de presión isotérmica.

Se muestra la curva de encogimiento de liquido para reservorios de gas
condensado cerca al punto critico.
En el punto donde los líquidos cesan de restituir y empieza a encogerse otra vez, el
reservorio va de la región retrógrada a la región normal de vaporización.

La temperatura del reservorio Tr, está por encima de la cricondenterma
Tct de la mezcla de HC..
El fluido de reservorio permanecerá siempre en
la región de fase vapor a medida que el
reservorio es depletado isotérmicamente, a lo
largo de la línea vertical A-B.
Mientras el gas producido fluye hacia la
superficie, sin embargo, la presión y la
temperatura del gas declinará. Si el gas entra a
la región de dos fases, una fase líquida
condensará fuera del gas y es producido en los
separadores de superficie.
Por tal razón nunca se integran las dos fases en
reservorio (solo gas)

Los reservorios de gas húmedo son caracterizados por las
siguientes propiedades
Relación gas petróleo entre 60000
y 100000 scf/STB
Gravedad del petróleo en tanque,
mayor 60 oAPI
El líquido es color blanco agua.
A condiciones de separador caen
en la región de las dos fases
Metano entre 75 y 90 % mol

La mezcla de HC existe como gas en el reservorio y en las facilidades de superficie.
El único líquido asociado con el gas de un
reservorio de gas seco es el agua..
Usualmente un sistema que tiene una
relación gas-petróleo mayor que 100000
scf/STB es considerado un gas seco.
El gas es mayoritariamente metano (% C1
>95 %)

ALGUNAS MEZCLAS DE HIDROCARBUROS EXISTEN
NATURALMENTE A UNA TEMPERATURA ENTRE LA CRÍTICA Y
LA CRICONDERTÉRMICA COMO SE OBSERVA EN LA FIG. 1
(ISOTERMA ABD). A LA PRESIÓN DEL PUNTO A, LA MEZCLA
SE ENCUENTRA EN FASE GASEOSA Y AL DISMINUIR LA
PRESIÓN ISOTÉRMICAMENTE SE ALCANZA EL PUNTO DE
ROCÍO. DENTRO DEL ÁREA RAYADA LA DISMINUCIÓN DE
PRESIÓN PRODUCE CONDENSACIÓN EN PARTE DE LA
MEZCLA. A ESTE FENÓMENO SE LE LLAMA CONDENSACIÓN
RETROGRADA ISOTÉRMICA, PARA DIFERENCIARLO DEL
FENÓMENO NORMAL DONDE LA CONDENSACIÓN OCURRE
POR COMPRESIÓN DEL GAS. LA ZONA DE CONDENSACIÓN
RETRÓGRADA ESTÁ DELIMITADA POR LOS PUNTOS DE
MÁXIMA TEMPERATURA DE LAS LÍNEAS DE ISOCALIDAD.
A TEMPERATURAS ENTRE LA CRÍTICA Y LA
CRICONDERTÉRMICA SE OBSERVAN (FIG. 1) DOS
PRESIONES DE ROCÍO: RETRÓGRADA Y NORMAL.
SIGUIENDO LA LÍNEA DE AGOTAMIENTO DE LA PRESIÓN
ABD, A LA PRESIÓN DE ROCÍO RETRÓGRADO (B) LA
CANTIDAD INFINITESIMAL DE LÍQUIDO SE FORMA POR UN

Los fluidos obtenidos en superficie de estos yacimientos, son el resultado de cambios
termodinámicos que sufre la mezcla original de hidrocarburos en su trayectoria desde el
yacimiento hasta el sistema de separación en la superficie.
Cuatro factores físicos controlan el comportamiento de fases de mezclas de
hidrocarburos:
• PRESIÓN
• TEMPERATURA
• ATRACCIÓN MOLECULAR
• REPULSIÓN MOLECULAR

La presión y la atracción molecular tienden a mantener las moléculas juntas, de esta
manera, mientras mayor sean estas fuerzas mayor es la tendencia de los hidrocarburos
a aumentar su densidad.
Las fuerzas de atracción molecular son directamente proporcionales a la masa de las
moléculas e inversamente proporcionales a la distancia entre las mismas.
Temperatura y la repulsión molecular tienden a dispersar las moléculas.
El comportamiento regular de
los hidrocarburos es el de pasar
de fase gaseosa a líquida por
aumento de presión y/o
disminución de temperatura y
el de pasar de fase líquida a
gaseosa por disminución de
presión y/o aumento de
temperatura.

• ES DIFÍCIL IMAGINAR LA "DISOLUCIÓN" DE UN LÍQUIDO EN UN GAS A
PRESIÓN ATMOSFÉRICA PUES EN EL MISMO VOLUMEN EN QUE EL GAS
TIENE APENAS 1 MOLÉCULA, UNA FASE LÍQUIDA PUEDE CONTENER
CIENTOS DE MOLÉCULAS.
• SIN EMBARGO EN LOS GASES A MUY ALTA PRESIÓN (200 Ó MÁS KG/CM2)
LAS DISTANCIAS MOLECULARES SON TAN PEQUEÑAS QUE EL GAS Y EL
LIQUIDO PASAN A TENER CANTIDADES SIMILARES DE MOLÉCULAS POR
UNIDAD DE VOLUMEN Y ES PERFECTAMENTE RAZONABLE ACEPTAR QUE
UNA FASE GASEOSA EN ESAS CONDICIONES PUEDE DISOLVER MOLÉCULAS
MÁS PESADAS.
• POR ESTO CUANDO LA PRESIÓN DISMINUYE POR DEBAJO DE LA PRESIÓN
DE ROCÍO, LAS FUERZAS DE ATRACCIÓN ENTRE LAS MOLÉCULAS LIVIANAS
Y PESADAS DISMINUYE DEBIDO A QUE LAS MOLÉCULAS LIVIANAS SE
APARTAN MUCHO DE LAS PESADAS. YA QUE LA ATRACCIÓN ENTRE LAS
MOLÉCULAS DE LOS COMPONENTES PESADOS SE HACE MÁS EFECTIVA
PRODUCIENDO SU CONDENSACIÓN.

GAS CONDENSADO - RETROGRADO
Si la temperatura del reservorio Tr está entre la Temperatura Crítica Tc y la cricondenterma Tct
del fluido.
Considere las condiciones iniciales del
reservorio de gas retrógrado, el punto 1
(fase vapor, presión encima del punto de
rocio)
A medida que la presión de reservorio
disminuye isotérmicamente, debido a la
producción, desde el punto 1 al punto 2.
Esto provoca que la atracción entre las
moléculas de los componentes livianos y
pesados se vayan distanciando. A medida
que ocurre esto, la atracción entre las
moléculas de componentes más pesados
sea más efectiva y asi el líquido empiece a
condensarse.

Este proceso de condensión retrograda
continua con la disminución de presión
hasta que la condensación de liquido
alcanza su máximo en el punto 3.
Futura reducción en la presión, permite
que las moléculas pesadas comiencen el
proceso normal de vaporización, en el
punto 4.
El proceso de vaporización continúa hasta
que la presión de reservorio alcance la
presión de curva de rocío inferior. Esto
significa que todo el líquido que se formó
debe vaporizarse porque el sistema es
esencialmente todo vapor en el punto de
rocío más bajo.

Las características físicas asociadas a
este categoría son:
Relación gas-petróleo entre 8000 a
70000 scf/STB.
Gravedad del condensado mayor a
50º API
El líquido en el tanque es usualmente
es blanco agua ligeramente
coloreado.
La figura muestra una curva de encogimiento de líquido típico para un sistema de condensado.
En la mayoría de los reservorios de gas condensado, el volumen de líquido de condensado rara
vez excede más del 15 al 19% del volumen poral.

DE ACUERDO CON LA TEORÍA CINÉTICA, HAY UN CONTINUO PASO DE
MOLÉCULAS DE LA SUPERFICIE DEL LÍQUIDO AL ESPACIO LIBRE QUE SE
ENCUENTRA SOBRE ÉL. AL MISMO TIEMPO MOLÉCULAS DE VAPOR
REGRESAN A LA SUPERFICIE DEL LÍQUIDO A UNA RATA QUE DEPENDE
DE LA CONCENTRACIÓN DEL VAPOR. A MEDIDA QUE LA
CONCENTRACIÓN DE MOLÉCULAS DE VAPOR SE INCREMENTA, SE VA
ESTABLECIENDO UNA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO ENTRE EL LÍQUIDO Y
EL VAPOR Y SE LLEGA A ÉL CUANDO LA RATA DE EVAPORACIÓN ES
EXACTAMENTE IGUAL A LA RATA DE CONDENSACIÓN.
LA PRESIÓN EJERCIDA POR LA FASE VAPOR EN EQUILIBRIO CON LA FASE
LIQUIDA SE CONOCE COMO LA PRESIÓN DE VAPOR. LA PRESIÓN DE
VAPOR DE EQUILIBRIO DEPENDE NO SOLO DE LA TEMPERATURA SINO
TAMBIÉN DE LA NATURALEZA DE LOS COMPONENTES Y LA
COMPOSICIÓN EN CADA UNA DE LAS FASES.

• SE HA TOMADO UN COMPUESTO A CUYO PUNTO DE
EBULLICIÓN, CONSTA DE DOS CURVAS QUE TERMINAN EN
PUNTOS IGUALES TA O TB . LA CURVA INFERIOR CORRESPONDE
A LA TEMPERATURA DE EBULLICIÓN DE LA MEZCLA LÍQUIDA EN
FUNCIÓN DE LA COMPOSICIÓN DE LA FASE LÍQUIDA Y LA
CURVA SUPERIOR A LA TEMPERATURA DE CONDENSACIÓN DE
LA MEZCLA GASEOSA EN FUNCIÓN DE LA COMPOSICIÓN DE LA
FASE GASEOSA O DE VAPOR.
• A LA PRIMERA SE LE CONOCE COMO LÍNEA DE PUNTOS DE
BURBUJA MIENTRAS A LA SEGUNDA LÍNEA DE PUNTOS DE
ROCÍO.
• EL MANEJO DE LAS CURVAS ES EL SIGUIENTE: ESTANDO EL
SISTEMA LÍQUIDO - VAPOR EN EQUILIBRIO PARA UNA
TEMPERATURA DADA T , LA COMPOSICIÓN DE LA FASE
LÍQUIDA ES XA FRACCIÓN MOLA DEL COMPUESTO A, LA
COMPOSICIÓN DE LA FASE GASEOSA O FASE VAPOR ES YA
FRACCIÓN MOLAR DEL COMPUESTO A. LAS COMPOSICIONES
TANTO DEL LÍQUIDO COMO DEL VAPOR ESTÁN DEFINIDAS
PARA LOS PUNTOS C Y D.
• EL SIGNIFICADO FÍSICO DE ESTOS PUNTOS ES QUE LA FASE
LÍQUIDA DE UNA COMPOSICIÓN XA, TIENE UNA TEMPERATURA
DE EBULLICIÓN QUE CORRESPONDE A LA DEL PUNTO C Y EL
VAPOR QUE SE ESTÁ DESPRENDIENDO EN ESE MOMENTO
TIENEN UNA COMPOSICIÓN DADA POR EL PUNTO D O SEA YA .

• LOS DIAGRAMAS DE PUNTO DE EBULLICIÓN SON
ESPECÍFICOS PARA UNA PRESIÓN TOTAL DEFINIDA. A
MAYORES PRESIONES LA REGIÓN ENTRE LAS CURVAS DE
LAS DOS FASES SE ESTRECHAN, COMO SE APRECIA EN
LA FIGURA 6-2 PARA LA MEZCLA BINARIA BUTANO -
HEPTANO.
• LA DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LAS CURVAS
IMPLICA PROCESOS FÍSICO - QUÍMICOS BASTANTE
COMPLICADOS; PARA ALGUNOS CASOS, DENTRO DE
CIERTOS RANGOS Y CONSIDERANDO UN
COMPORTAMIENTO IDEAL DE LAS SOLUCIONES SE
PUEDEN DETERMINAR POR APLICACIÓN DE LA LEY DE
RAOULT.
• LA LEY DE RAOULT ESTABLECE QUE PARA UNA
TEMPERATURA DADA, LA PRESIÓN PARCIAL DE UN
COMPONENTE DE UNA MEZCLA IDEAL ES IGUAL A LA
FRACCIÓN MOLAR DE ESE COMPONENTE MULTIPLICADA
POR LA PRESIÓN DE VAPOR EN SU ESTADO PURO A LA
TEMPERATURA DADA.
•
TOMANDO LA SOLUCIÓN O MEZCLA BINARIA DE LOS
COMPUESTO A Y B, LAS PRESIONES PARCIALES PUEDEN

CUALQUIER MEZCLA IDEAL O NO IDEAL, EN CADA UNA
DE LAS DOS FASES PARA QUE ESTÉ EN EQUILIBRIO ES
NECESARIO:
TV = TL
PV = PL
I
V = I
L
L
i
V
i ff ˆˆ 
i
L
i
L
i
L
i
i
V
i
V
i
V
i
xff
yff




ˆ
ˆ
En resumen: Relación fundamental
Donde:

RELACIONES DE EQUILIBRIO LÍQUIDO - VAPOR
FUNDAMENTALES
i
i
V
i
V
i
L
i
L
i
i
x
y
f
f
K 


º
( , , , )
L
i i
i i iV
i
K f P T x y
 
 

P
P
K
o
ii
i


( , )
o
i
i
P
K f P T
P
 
( , , , )
L
i
i i iV
i
K f P T x y

 

Relación Fundamental:
1ª Relación General:
•Presiones bajas y Mezclas Reales:
•Presiones bajas y Mezclas Ideales:
2ª Relación General:

3ª RELACIONES SEMIEMPÍRICAS: KI = F(P, T)
 CORRELACIÓN DE MCWILLIAMS: PARA
HIDROCARBUROS
P, EN PSIAS; T, EN ºR;
CONSTANTES AT Y AP EN TABLA 2-4 (WANKAT)
VÁLIDA PARA: -70 ºC<T<200 ºC ; Y 14.7
PSIA<P<870.1 PSIA
 OTRAS CORRELACIONES
T, EN ºR; PARA UNA DETERMINADA PRESIÓN Y
COMPONENTE
CONSTANTES AI EN HOLLAND
P
a
P
a
Paa
T
a
T
a
K PP
PT
TT 3
2
2
16
2
2
1
lnln 
  3
4
2
321
3/1
/ TaTaTaaTK iiii 
Relaciones de Equilibrio Líquido - Vapor Fundamentales

3ª RELACIONES SEMIEMPÍRICAS: KI = F(P, T)
 CORRELACIÓN DE WHITSON Y TORP: CRITERIO DE PRESIÓN DE
CONVERGENCIA
DONDE:
P = PRESIÓN DEL SISTEMA, PSIG (MANOMÉTRICA)
PK = PRESIÓN DE CONVERGENCIA, PSIG (MANOMÉTRICA)
T = TEMPERATURA DEL SISTEMA, °R
ΩI = FACTOR ACÉNTRICO DEL COMPONENTE I
TCI= TEMPERATURA CRÍTICA DEL COMPONENTE I, ºR
PCI= PRESIÓN CRÍTICA DEL COMPONENTE I, PSIA
MC7+ = PESO MOLECULAR DEL C7
+
ΓC7+ = GRAVEDAD ESPECÍFICA DEL C7
+
A1 = 6124.3049
A2 = –2753.2538
A3 = 415.42049

4ª MÉTODOS GRÁFICOS: GRÁFICOS AGA,
CAMPBELL
( , , )i kK f P T P

POR ECUACIONES DE ESTADO:
SEGÚN:
SE CALCULA POR LAS EC.:
• REDLICH - KWONG
• SOAVE
• PENG - ROBINSON
• BENEDIC- WEB- RUBBIN
• LEE KESLER
Estimación de la Constante de Equilibrio: Ki
( , , , )
L
i
i i iV
i
K f P T x y

 


COEFICIENTE DE FUGACIDAD, PARA LAS
DOS FASES:
REGLA DE MEZCLADO:
Ki, por Ec. de Redlich - Kwong













Z
B
A
A
B
B
B
A
BZZ
B
B iii
i 1ln2)ln()1(ln
 
 
 
 ci
ci
i
ci
ci
i
C
i
ii
C
i
ii
TT
PP
B
TT
PP
A
BxB
AxA
ABZBBAZZ
/
/
08664.0
/
/
42748.0
0)(
5.2
1
2
1
223















Mezclas que forman soluciones ideales

SEGÚN LAS RELACIONES:
RELACIÓN GENERAL: EC. CHAO-
SEADER
PARA P BAJAS:
COEFICIENTE DE ACTIVIDAD :
SE EVALÚA CON LAS ECS.:
• HILDEBRAND, PARA LA EC. DE CHAO-SEADER
• NRTL, PARA MEZCLAS PARCIALMENTE POLARES
• VAN LAAR, PARA MEZCLAS PARCIALMENTE POLARES
• WILSON, PARA MEZCLAS POLARES
• UNIFAC, PARA MEZCLAS POLARES Y NO POLARES (C. GRUPOS)
• UNIQUAC, PARA MEZCLAS POLARES Y NO POLARES (C. GRUPOS)
Ki, para mezclas no ideales
V
i
L
ii
iK


º
P
P
K
o
ii
i



Diagrama de Fases Líquido - Vapor
Mezcla Líquido - Vapor

• EJEMPLO 6-1
• PARA UNA SERIE DE TEMPERATURAS, LAS PRESIONES DE VAPOR DEL BENCENO Y DEL
TOLUENO SE DAN EN LA TABLA SIGUIENTE..SUPONIENDO QUE ESTOS COMPUESTOS
OBEDECEN A LA LEY DE RAOULT Y QUE LA PRESIÓN TOTAL PARA ESTOS LÍQUIDOS ES DE UNA
ATMÓSFERA ELABORAR EL DIAGRAMA DE TEMPERATURA -COMPOSICIÓN PARA ESTE
SISTEMA.

EQULIBRIO VAPOR-LIQUIDO
• SOLUCIÓN: SE APLICAN LAS ECUACIONES (6-4) Y (6-7) PARA
DETERMINAR LAS FRACCIONES MOLARES TANTO EN LA FASE
LÍQUIDA COMO LA FASE VAPOR.
• SE PARTE DE LA TEMPERATURA A LA CUAL SE REPORTAN LOS
VALORES DE LOS DOS COMPUESTOS
• PARA 180°F, PA = 811 Y PB = 314
• APLICANDO LA ECUACIÓN ( 4-4 ) : XA PO
A + (1 - XA ) PO
B
• XA 811 + ( 1- XA ) 314 = 760 ===È X = 0,897
• CON LA ECUACIÓN (6-7) :
•

• CALCULANDO EN FORMA SIMILAR PARA LAS
DEMÁS TEMPERATURA OBTENEMOS LA
SIGUIENTE TABLA:

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