En esta ocasión abordare un tema de gran importancia para
nosotros los petroleros, el comportamiento de los fluidos petroleros y en
específico la mezcla de gases, esto es de vital importancia ya que sabremos el
tipo de tuberías, el tipo de lodos, equipos superficiales de almacenamiento y de proceso, que ocuparemos al momento de obtener el hidrocarburo. Para
ello traigo un problema el cual ayudara a comprender mejor el tema.
Calcular
la composición en fracción mol de la mezcla que se presenta en la siguiente
tabla, considerando un comportamiento ideal. Además, calcular el peso molecular
aparente, densidad del gas, densidad relativa y volumen específico.
Componente Composición
Metano 0.8100
Etano 0.1010
Propano 0.0510
n-Butano 0.0380
El
problema pide
- la composición en fracción mol,
- peso molecular aparente,
- densidad del gas,
- densidad relativa y
- volumen específico.
a)
para obtener la composición en fracción mol utilizamos
Donde mi es la composición de la mezcla, Mi es el peso del componente, ni es el número de moles del componente i
.
Donde yi es
la fracción mol del componente i y n es el total de moles en la mezcla.
b)
para obtener el peso molecular aparente utilizamos
Donde Ma es el peso molecular aparente
c)
para la densidad del gas utilizamos
Como estamos trabajando con un gas ideal M cambia por Ma y se utiliza p=14.696 psi T= 60 °F y R=10.732.
d)
para la densidad relativa utilizamos
Donde yg es la densidad relativa del gas, pg es la densidad del gas, paire es la densidad del aire y Maire es la masa del aire
e)
para el volumen específico se utiliza
Donde v es el volumen específico, V es el volumen, M es la masa, R es la constante universal de los gases, T es la temperatura, p es la presión. Como se considera un gas ideal
se tiene que utilizar p=14.696 psi T= 60 °F y R=10.732
import
pandas as pd
#
Composición de la mezcla de Hidrocarburos
#Calcular
la composición en fracción mol de la mezcla que se presenta en la siguiente
tabla, considerando un comportamiento ideal
#
Además calcular el peso molecular aparente, densidad del gas, densidad relativa
y volumen especifico
"""Componente
Metano 0.8100
Etano 0.1010
Propano
0.0510
n-Butano
0.0380 """
Datos_Entrada
= [0.8100, 0.1010, 0.0510, 0.0380] # Datos de la tabla
Datos_Peso
= [16.0430,30.0700,44.0970,58.1230] #
Datos de la masa molar
Diccionario
= {"Composicion":Datos_Entrada,"Mi":Datos_Peso} # Hacemos
un diccinoario, el cual tendra la llave y los datos que nesecitamos
df
= pd.DataFrame(Diccionario) #
El diccionairo lo convertimos en una dataframe con la finalidad de facilitar la
operación de los datos
if
df["Composicion"].sum() == 1: #
Está condicional tiene como finalidad confirmar que la suma de todos los componentesde
la mezcla sea 100% o en su defecto 1
#
Si la composición no cumple con la condición entonces se normaliza
pass
else:
df["Composicion"] =
df["Composicion"]/df["Composicion"].sum()
df["ni"]
= df["Composicion"]/df["Mi"] #
ni = wi/Mi
df["yi"]
= df["ni"]/df["ni"].sum() #
yi=ni/n | n es la suma de ni
#
Masa aparente en este caso las unidades son lbm/lbm-mol
Ma
= (df["yi"]*df["Mi"]).sum()
#
Densidad del gas, considerando que es un gas ideal las unidades son lbm/ft3
Pg
= (14.696*Ma)/(10.732*520) #
Condiciones Ideales presión = p = 14.696 psi , temperatura = t = 60 °F + 460 =
520 °R
#
Densidad relativa
Y
= Ma/28.96 #
La masa del aire es de 28.96, el resultado es adimensional
#
Volumen especifico
u
= (10.732*520)/(14.696*Ma) #El
volumen especifico tiene por unidades es
ft3/lbm
print(df,"\n")
print("Masa
aparente",round(Ma,4),"lbm/lbm-mol")
print("Densidad
del gas",round(Pg,4),"lbm/ft3")
print("Densidad
relativa",round(Y,4))
print("Volumen
específico”, round(u,4),"ft3/lbm")
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