Comportamiento De Fases De Hidrocarburos Puros

Definiciones de equilibrio de fases

En el estudio de Fases, es necesario y conveniente tener presente una serie de definiciones de términos y conceptos. Las siguientes son las principales:

 Sistema: cuerpo de materia con limites (definidos) que pueden considerarse, si se desea, aislado del medio que lo rodea. Representa el material bajo consideración para un proceso dado.

 Propiedades: características de un sistema que pueden evaluarse cuantitativamente como resultado de un experimento, se miden en función de fuerza (F), longitud (L), tiempo (t) y temperatura (T). Estas propiedades pueden ser:

• Propiedades extensivas: dependen de la cantidad de materia, es decir, extensión de sistema. Ejemplos: volumen, masa.

• Propiedades intensivas: son independientes de la extensión o cantidad. Ejemplos: temperatura, presión, densidad.

 Sistema homogéneo: es aquel cuyas propiedades intensivas varían continua y uniformemente de punto a punto en el sistema entre planos perpendiculares a la fuerza de gravedad.

 Sistema heterogéneo: esta compuesto por dos o mas sistemas homogéneos y cuyas propiedades intensivas cambian bruscamente en la superficie de contacto.

 Fase: cuerpo de material homogéneo diferente en sus propiedades a los demás que lo rodean.

 Interfase: se refiere a la superficie de contacto entre dos fases.

 Fluido: se refiere a gas, líquido o mezcla de estos.

 Componente: ya que aquí no se consideran reacciones químicas, bajo estas circunstancias un componente se define como una sustancia que comprende un solo tipo de moléculas.

 Estado: condición de un sistema a un tiempo particular. Se determina cuando todas sus propiedades intensivas son fijas.

 Equilibrio: se considera que existe equilibrio, cuando las propiedades intensivas permanecen constantes en el tiempo, bajo condiciones a las que existe el sistema.

 Presión de vapor: es la presión que ejerce la fase de vapor en el recipiente que lo contiene.

 Punto de roció: estado de un sistema completamente gaseoso en equilibrio con una cantidad infinitesimal de liquido

 Presión y temperatura de roció: es la condición de presión y temperatura a la cual el sistema se encuentra a su punto de roció.

 Punto de burbujeo: estado de un sistema completamente liquido en equilibrio con una cantidad infinitesimal de gas.

 Gas o vapor saturado: vapor (gas en equilibrio con un líquido), a una presión y temperatura dadas.

 Curvas de punto de roció: lugar geométrico de los puntos de presión y temperatura a los cuales se forma la primera gota de líquido, al pasar un sistema del estado gaseoso a la región de dos fases.

 Curvas de punto de burbujeo: lugar geométrico de los puntos de presión y temperaturas a las cuales se forma la primera burbuja, al pasar un sistema del estado líquido a la región de dos fases.

 Región de dos fases: zona encerrada por las curvas de punto de roció y de burbujeo en un diagrama de presión y temperatura del sistema donde gas y liquido coexisten en equilibrio.

 Condiciones críticas: condiciones a las cuales las propiedades intensivas de las fases liquido y vapor coexisten, y llegan a ser idénticas.

 Cricondembárica: presión máxima a la cual las fases liquido y vapor pueden coexistir.

 Cricondentérmica: temperatura máxima a la cual las fases liquido y vapor pueden coexistir.

 Punto triple: condición a la cual coexisten solido, líquido y vapor.

 Comportamiento retrogrado: cualquier región en el diagrama presión temperatura de un sistema, donde se produce condensación o vaporización en sentido inverso a loa que normalmente ocurre

Comportamiento cualitativo de fases

La mejor forma de estudiar el comportamiento cualitativo de sistemas de hidrocarburos es a través de diagramas de fases. Por medio de estos diagramas, puede conocerse el estado del fluido a determinadas condiciones de presión y temperatura, es decir, si existe 1, 2 o 3 fases (gas, liquido, sólido) en equilibrio a las condiciones impuestas.

Aunque sabemos que en los yacimientos no existen sistemas de un solo componente sino una mezcla de ellos, es conveniente comenzar por entender el comportamiento de los componentes puros. Esto ayuda a comprender las propiedades de sistemas de una sola fase y más complejos (hidrocarburos), tal como ocurren en los yacimientos.

 Sistemas de un solo componente.

Un sistema compuesto por un solo componente (una sustancia pura) puede presentarse como vapor, líquido o solido, dependiendo de las condiciones de presión y temperatura. La Fig. N°1 ilustra un diagrama típico de presión-temperatura, P-T, para un sistema de hidrocarburos de un solo componente. A la izquierda de la línea DHF, el sistema es sólido y a la derecha de la línea FHC, el sistema es todo gas o vapor. En la parte comprendida por DHC, el sistema es todo líquido. A las condiciones de presión y temperatura que caen exactamente; sobre las líneas, ocurren sistemas de equilibrio. Por ejemplo, los puntos de línea FH representan condiciones de sistemas sólido-gas (vapor) en equilibrio; los puntos sobre la línea DH representan condiciones de sistemas sólido-líquido en equilibrio y finalmente, los puntos sobre la línea HC representan condiciones del sistemas líquido-gas (vapor) en equilibrio. A estas condiciones de equilibrio, existen dos fases en el sistema. El punto C es el punto crítico. Por encima de la presión y temperatura críticas solo existe una fase y en esta zona se habla de un "fluido". Tal como antes se menciono, las propiedades intensivas del vapor y líquido son idénticas en este punto.

El punto H es conocido como punto triple, el cual indica la presión y temperatura a la que las tres fases: sólido, líquido y vapor, coexisten bajo condiciones de equilibrio. Aplicando la Regla de Fases de Gibbs a sistemas de un solo componente. C = 1 y por tanto F + P = 3. A lo largo de la línea HC se presentan dos fases en equilibrio o sea P = 2 y por lo tanto F = 1, es decir, el sistema tiene un grado de libertad, la varianza es igual a uno y se dice que es univariante. Para determinar el estado del sistema, es suficiente especificar bien sea presión o temperatura. Al mismo tiempo todas las propiedades intensivas, tanto del líquido como del vapor, pueden ser definidas. En el punto "h", sólo existe una fase o sea P = 1 y por tanto

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