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WorksheetsINGENIERIA DEL GAS Y PETROLEO (PRQ505)
Total questions: 33
Worksheet time: 26mins
Se desea calcular la densidad pseudolíquida de una mezcla de hidrocarburos compuesta por 15% de metano (300 kg/m³), 25% de etano (420 kg/m³), 35% de propano (507 kg/m³) y 25% de butano (584 kg/m³), utilizando el método de promedio de composiciones
473.45kg/m3
353.45kg/m3
523.45kg/m3
413.45kg/m3
Un ingeniero necesita calcular la densidad pseudolíquida de un fluido de un yacimiento con las siguientes características:
1. Composición desconocida
2. Alto contenido de componentes intermedios (C3-C6)
3. Presión y temperatura cercanas al punto de rocío. ¿Qué método sería MÁS APROPIADO para este cálculo?
a) Fórmula general de gases ideales
b) Método de Standing-Katz
c) Promedio de composiciones
d) Correlación basada en gravedad API
Se desea calcular la densidad de un un petróleo volátil tiene una gravedad API de 42° y un factor de volumen del petróleo (Bo) de 1.25 (adimensional).
1250 kg/m3
1350kg/m3.
1490kg/m3.
1190kg/m3.
Un ingeniero está evaluando el comportamiento de un gas natural ácido (contiene H₂S y CO₂) a alta presión en un yacimiento. Según el concepto de factor de supercompresibilidad (Z), ¿cuál de las siguientes afirmaciones es VERDADERA?
a) El valor de Z siempre será igual a 1 porque los gases ácidos siguen estrictamente la ley de los gases ideales.
b) Z será menor que 1 a presiones moderadas debido a las fuerzas de atracción intermoleculares dominantes.
c) Z será mayor que 1 a muy altas presiones porque el volumen ocupado por las moléculas se vuelve significativo.
d) El valor de Z no se ve afectado por la presencia de contaminantes como H₂S o CO₂.
Un equipo de ingenieros está evaluando un yacimiento de gas natural con 18% de H₂S y 10% de CO₂ a una presión de 3500 Psia y temperatura de 180°F. Considerando los métodos para determinar el factor de supercompresibilidad (Z), ¿cuál sería el enfoque MÁS PRECISO y por qué?
a) Usar directamente el gráfico de Standing & Katz sin modificaciones
b) Aplicar una ecuación de estado de Peng-Robinson con parámetros ajustados para componentes ácidos
c) Utilizar el valor Z=1 asumiendo comportamiento ideal por la alta temperatura
d) Emplear correlaciones empíricas basadas solo en la presión y temperatura
Un yacimiento de gas dulce (sin H₂S/CO₂) presenta fluctuaciones rápidas de presión durante la producción. Se requiere calcular el factor Z para diferentes presiones (1,000 a 4,000 psi) a 150°F. Considerando precisión y eficiencia, ¿qué método sería MÁS ADECUADO y por qué?
a) Diagramas de Standing & Katz (método gráfico)
b) Ecuación de estado de Peng-Robinson (EOS)
c) Asumir Z = 1 para simplificar los cálculos
d) Usar correlaciones empíricas basadas en gravedad específica del gas
Un ingeniero está modelando el comportamiento de un gas natural en condiciones criogénicas (muy bajas temperaturas y altas presiones) para diseñar una planta de licuefacción. ¿Por qué es esencial utilizar una Ecuación de Estado (EOS) en este caso, en lugar de la ley de los gases ideales?
a) Porque la EOS puede predecir con precisión la formación de líquido a bajas temperaturas, mientras que la ley de gases ideales no considera cambios de fase.
b) Porque todas las EOS son más simples matemáticamente que la ley de los gases ideales.
c) Porque la ley de gases ideales es exactamente aplicable a gases reales en cualquier condición.
d) Porque las EOS ignoran completamente los efectos de temperatura y presión.
Un equipo de ingenieros está evaluando un yacimiento de gas con alto contenido de CO₂ (12%) y condiciones cercanas al punto crítico (P = 1,200 psi, T = 90°F). Para predecir con precisión el comportamiento de este fluido, incluyendo posibles condensaciones retrógradas, ¿cuál es el enfoque MÁS ADECUADO y por qué?
a) Usar la ley de los gases ideales (PV=nRT) por su simplicidad y rapidez de cálculo
b) Aplicar la ecuación de estado de Soave-Redlich-Kwong (SRK) con ajustes para componentes no ideales
c) Utilizar correlaciones empíricas basadas únicamente en la gravedad específica del gas
d) Emplear el diagrama de Standing & Katz sin modificaciones
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre los hidratos de gas natural?
a) Los hidratos de gas se forman únicamente a temperaturas inferiores al punto de congelación del agua (0°C).
b) La formación de hidratos depende exclusivamente de la presencia de gas, sin necesidad de agua libre.
c) Los hidratos pueden formarse a temperaturas superiores a 0°C si la presión es lo suficientemente alta.
d) El propano (C₃H₈) requiere menos moléculas de agua para formar hidratos en comparación con el metano (CH₄).
Los hidratos de gas natural son estructuras cristalinas en las que moléculas de gas (como CH₄, C₂H₆ o CO₂) quedan atrapadas en una red de moléculas de agua formando una estructura tipo "jaula". Estos compuestos son comunes en fondos marinos y permafrost, donde las condiciones de alta presión y baja temperatura favorecen su estabilidad.
Pregunta:
¿Qué factor es determinante para que un componente del gas natural forme hidratos más fácilmente que otro?
a) La masa molar del gas: a mayor masa, mayor tendencia a formar hidratos.
b) La polaridad del gas: los gases polares se integran mejor en la red de agua.
c) El tamaño molecular del gas: debe ser compatible con las cavidades de la estructura de agua.
d) La densidad del gas: los gases más densos promueven mayor estabilidad en los hidratos.
Los hidratos de gas natural son compuestos sólidos similares al hielo que contienen moléculas de gas (como metano o dióxido de carbono) atrapadas en una estructura de agua. Se forman bajo condiciones específicas de baja temperatura y alta presión, y representan una potencial fuente de energía debido a su alta concentración de gas.
Pregunta:
Según la información proporcionada, ¿cuál de las siguientes afirmaciones sobre los hidratos de gas natural es correcta?
a) Los hidratos de gas natural solo se forman a temperaturas inferiores a 0 °C.
b) La formación de hidratos requiere únicamente la presencia de gas, sin necesidad de agua.
c) Una de las ventajas de los hidratos es su capacidad de liberar grandes volúmenes de metano en relación con su tamaño.
d) Las reservas de metano en forma de hidratos son insignificantes en comparación con otras fuentes fósiles.
El etano (C₂H₆) es uno de los componentes del gas natural que puede formar hidratos bajo ciertas condiciones de presión y temperatura, lo que representa un desafío para su transporte y producción.
Pregunta:
Según los datos proporcionados, ¿en cuál de las siguientes condiciones sería más probable la formación de hidratos de etano?
a) 5 °C y 15 bar
b) 10 °C y 35 bar
c) 20 °C y 30 bar
d) -5 °C y 10 bar
¿Cuál es el mecanismo PRINCIPAL por el cual los inhibidores químicos como el MEG y el metanol previenen la formación de hidratos de gas natural?
a) Aumentan la temperatura del sistema por encima del punto de formación de hidratos
b) Alteran la estructura cristalina del agua, impidiendo la formación de la "jaula" de hidratos
c) Reaccionan químicamente con el gas natural para formar compuestos más estables
d) Reducen la presión del sistema por debajo del umbral de formación de hidratos
¿Cuál es la principal VENTAJA del calentamiento de líneas en comparación con otros métodos para prevenir la formación de hidratos de gas natural?
a) No requiere monitoreo constante de las condiciones del sistema
b) Elimina completamente la necesidad de usar inhibidores químicos
c) Es un método físico que no introduce contaminantes al sistema
d) Reduce permanentemente la presión en las líneas de transporte
Según la clasificación presentada, ¿en cuál de los siguientes casos sería más probable que se formen hidratos debido a una expansión súbita del gas natural?
a) En una tubería de producción donde el gas se enfría gradualmente por transferencia de calor con el ambiente
b) En un estrangulador (choke) donde el gas experimenta una caída repentina de presión
c) En una línea de superficie donde la temperatura disminuye constantemente por condiciones climáticas
d) En un separador que opera a presión y temperatura constantes
La deshidratación del gas natural es fundamental para prevenir la formación de hidratos y cumplir con los estándares de transporte. Existen diversos métodos, cada uno con ventajas y limitaciones según las condiciones operativas.
Pregunta:
¿Cuál de los siguientes métodos de deshidratación es el MÁS ADECUADO cuando se requieren especificaciones estrictas de sequedad (punto de rocío muy bajo) para el transporte en gasoductos?
a) Enfriamiento directo del gas
b) Compresión seguida por enfriamiento
c) Absorción con glícoles
d) Adsorción con tamices moleculares
Utilizando la ecuación de Bukacek, calcule el contenido de agua en partes por millón (ppm) para un gas natural bajo las siguientes condiciones:
Datos proporcionados:
Presión total del sistema (P) = 850 psia
Temperatura del gas = 100°F
Presión de vapor del agua a 100°F = 0.9502 psia (obtenida de tablas de vapor)
a) 695 ppm
b) 605 ppm
a) 755 ppm
a) 601 ppm
Según la tendencia mostrada en la Figura 3.5, ¿qué gas hidrocarburo tendrá mayor Cp a 150°F y 1 atm?
a) Metano (CH₄)
b) Etano (C₂H₆)
c) Propano (C₃H₈)
d) Butano (C₄H₁₀)
¿Por qué la Cp de los gases hidrocarburos aumenta con la temperatura en la Figura 3.5?
a) Porque la energía cinética molecular disminuye.
b) Debido a que los grados de libertad vibracional y rotacional se activan.
c) Porque la presión de 1 atm limita la capacidad térmica.
d) Es un error experimental común.
En termodinámica, el cambio de entalpía (ΔH) en gases naturales es fundamental porque:
a) Representa el trabajo realizado por el gas en cualquier proceso.
b) Cuantifica la energía transferida como calor a presión constante durante procesos como compresión o expansión
c) Es igual a la variación de energía interna (ΔU) en todos los casos.
d) Solo es relevante en reacciones químicas, no en operaciones físicas.
Si en la gráfica de Cp vs T (Figura 3.5) la curva del metano tiene menor pendiente que la del propano, ¿qué implica?
a) El metano requiere menos calor para aumentar su temperatura.
b) El propano incrementa su capacidad térmica más rápidamente con T.
c) (a) y (b) son correctas.
d) La pendiente no tiene relación con ΔH.
Durante la compresión adiabática de gas natural en una planta, ¿qué ocurre con la entalpía (ΔH) y la temperatura del gas?
a) ΔH disminuye y la temperatura aumenta.
b) ΔH aumenta y la temperatura disminuye.
c) ΔH y la temperatura aumentan.
d) ΔH y la temperatura disminuyen.
En una turbina que expande gas natural para generar energía, la caída de entalpía (ΔH < 0) se debe principalmente a:
a) Pérdidas de calor al ambiente.
b) Conversión de energía térmica en trabajo mecánico.
c) Aumento de la presión del gas.
d) Cambios en la composición química del gas.
En una torre de destilación para separar componentes de gas natural, el calor suministrado (ΔH) debe superar:
a) La energía de enlace de los átomos de carbono.
b) La entalpía de vaporización de los componentes más volátiles.
c) La capacidad térmica del acero de la torre.
d) La presión crítica de la mezcla.
En la licuefacción de gas natural (LNG), el enfriamiento criogénico aprovecha:
a) El aumento de ΔH durante la compresión.
b) La caída de ΔH en expansiones isoentálpicas.
c) La constante ΔH en intercambiadores de calor.
d) La irrelevancia de ΔH en bajas temperaturas.
¿Cuál es el mecanismo PRINCIPAL por el cual los inhibidores químicos como el MEG (monoetilenglicol) y el metanol previenen la formación de hidratos de gas natural?
a) Aumentan la temperatura del sistema por encima del punto de formación de hidratos
b) Alteran la estructura cristalina del agua, impidiendo la formación de la "jaula" de hidratos
c) Reaccionan químicamente con el gas natural para formar compuestos más estables
d) Reducen la presión del sistema por debajo del umbral de formación de hidratos
La deshidratación del gas natural es un proceso crítico para prevenir la formación de hidratos y garantizar el transporte seguro del gas. Entre los métodos más utilizados se encuentran la absorción con glicoles y la adsorción con tamices moleculares.
Pregunta:
¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre los métodos de deshidratación de gas natural es CORRECTA?
a) La absorción con glicoles es más efectiva para alcanzar puntos de rocío muy bajos (< -73°C) que los tamices moleculares.
b) Los tamices moleculares son ideales para aplicaciones que requieren una deshidratación profunda y son regenerables.
c) El enfriamiento directo del gas es suficiente para cumplir con los estándares de transporte en gasoductos largos.
d) La compresión seguida de enfriamiento elimina completamente la necesidad de usar glicoles o tamices moleculares.
Tablas GPSA: Determinar el contenido de agua saturada de una mezcla de 75 % de C1 y 25 % de
CO2 a 110 °F y 1000 Psia
105 LbH2O/MMscf.
40 LbH2O/MMscf.
250 LbH2O/MMscf.
85 LbH2O/MMscf.
Tablas GPSA: Encontrar la presión de formación del hidrato para una corriente de gas C1 a una temperatura de 40 ºF
400 Psia
300 Psia
600 Psia
800 Psia
Hallar el peso molecular promedio de una mezcla gaseosa que forma hidratos a una presión de 500 Psia y 50ªF
44,032
16,011
17,382
32,022
Gráfica GPSA: Se tiene un gas natural con 0,7 de gravedad específica que se expande inicialmente desde los 2500 Psia hasta los 800 Psia
140ªF
250ªF
320ªF
50ºF
Un gas natural tiene un contenido de agua saturada de 220 LbH2O/MMscf. Si se desea hacer la corrección del contenido de agua considerando su peso molecular es de 25 g/mol, se tendrá:
213,4 [Lb/MMscf] (aprox)
140,2 [Lb/MMscf] (aprox)
515,6 [Lb/MMscf] (aprox)
50,6 [Lb/MMscf] (aprox)
Calcule la velocidad del sonido (en m/s) para metano (CH₄) a 50°C y 10 bar de presión, considerando:
k=1.31 (relación Cp/Cv) y densidad (ρ) = 6.5 kg/m
a) 285 m/s (aprox)
b) 201,2 m/s (aprox)
c) 317,0 m/s (aprox)
a) 105,4 m/s (aprox)
