Pie cúbico estándar

Un pie cúbico estándar (scf) es una unidad que representa la cantidad de gas (como el gas natural) contenida en un volumen de un pie cúbico a la temperatura de referencia y condiciones de presión. Es la unidad comúnmente utilizada cuando se sigue el sistema habitual, una colección de estándares establecidos por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. Otra unidad utilizada con el mismo propósito es el metro cúbico estándar (Sm³), derivado de las unidades SI, que representa la cantidad de gas contenida en un volumen de un metro cúbico en diferentes condiciones de referencia. Las condiciones de referencia dependen del tipo de gas y difieren de otras condiciones estándar de temperatura y presión.

Uso

El scf y el scm son unidades de cantidad molecular para gases que se pueden usar con la ley de los gases ideales para calcular la cantidad por unidad de volumen para otras presiones y temperaturas. A pesar de la etiqueta "estándar", existen diversas definiciones, dependiendo principalmente del tipo de gas. Dado que, para un volumen dado, la cantidad es proporcional a la presión y la temperatura, cada definición fija valores base para la presión y la temperatura.

Gas natural

Dado que el gas natural es una mezcla imprecisa de varias especies moleculares, principalmente metano pero con proporciones variables de otros gases, un pie cúbico estándar de gas natural no representa una unidad de masa precisa, sino una cantidad molecular, expresada en moles.

Para los gases de petróleo, el pie cúbico estándar (scf) se define como un pie cúbico de gas a 60 °F (288,7 K; 15,56 °C) y a una presión de aire normal al nivel del mar. La definición de presión difiere según las fuentes, pero todas se aproximan a la presión del aire normal al nivel del mar.

• Presión de 14.696 libras por pulgada cuadrada (1.00000 atm; 101.325 kPa). Esta es la misma presión que la presión estándar del sistema SI. Da 1.1953 topos por scf.
• Presión de 101,35 kilopascales (1.0002 am; 14.700 psi). Da 1.1956 topos por scf.
• Presión de 14.73 libras por pulgada cuadrada (1.0023 atm; 101.56 kPa). Este valor está muy cerca de 30 pulgadas de mercurio. Da 1.1981 lunares por scf o 0.002641 lunares por scf.

El metro cúbico estándar de gas (scm) se utiliza en el contexto del sistema SI. Se define de manera similar como la cantidad de gas contenida en un metro cúbico a una temperatura de 15 °C (288,150 K; 59,000 °F) y una presión de 101,325 kilopascales (1,0000 atm; 14,696 psi).

La conversión de unidades de volumen entre pies cúbicos estándar y metros cúbicos estándar no es exacta, ya que la temperatura base y la presión utilizadas son diferentes, pero en la mayoría de situaciones prácticas se puede ignorar la diferencia. Al comparar el mismo volumen entre el metro cúbico estándar de 15 °C (288,15 K) y 101,325 kPa con el pie cúbico estándar de 60 °F (288,71 K) y 14,73 psi (101,56 kPa), se obtiene un error del 0,04%. Un pie cúbico estándar en el sistema consuetudinario de EE. UU. equivale aproximadamente a 0,02833 metros cúbicos estándar en el sistema SI.

En la industria del gas natural, donde las cantidades a menudo se expresan en pies cúbicos estándar, los múltiplos grandes de pies cúbicos estándar generalmente no se expresan con prefijos métricos, sino con prefijos basados en números romanos, donde las s para "estándar" a menudo se omite. Las unidades comunes de volúmenes de gas incluyen ccf (cien pies cúbicos estándar), Mcf (mil pies cúbicos estándar) y MMcf (millones de pies cúbicos estándar). ). La "M" se refiere al número romano de mil, mientras que el doble "M" ("MM") representan mil miles o un millón. Bcf (mil millones de pies cúbicos estándar), Tcf (billones de pies cúbicos estándar), Qcf (cuatrillones de pies cúbicos estándar), etc., también son usado.

Gases comprimidos o licuados en cilindros reductores

La Conferencia Nacional sobre Pesos y Medidas, una organización sin fines de lucro con sede en los Estados Unidos que trabaja en cooperación con el Instituto Nacional de Normas y Tecnología de los Estados Unidos, ha definido un conjunto de normas en una regulación titulada "Reglamento Uniform para el Método de Venta de Productos Básicos". Esta regulación define un pie cúbico estándar, para gases comprimidos o licuados en cilindros reductores de GLP por, "Un pie cúbico estándar de gas se define como un pie cúbico a una temperatura de 21 °C (70 °F) y una presión de 101.325 kilopascals [kPa] (14.696 psia)".

Gases industriales

Sin embargo, se utilizan otras definiciones para el gas industrial, donde, en los EE. UU., un pie cúbico estándar para uso de gas industrial se define en 70 °F (21,1 °C) y 14,696 psia (101,325 kPa), mientras que en Canadá, un metro cúbico estándar para uso de gas industrial se define a 15 °C (59 °F) y 101,325 kPa (14,696 psia).

Convertir volúmenes reales en volúmenes estándar

Un volumen real se puede convertir a un volumen estándar utilizando la siguiente ecuación:

V_s = V_a × F_p × F_t ×F_pv)²

¿Dónde?

V_s: volumen estándar

V_a: volumen real (a veces se muestra como V_r para el volumen registrado)

F_p: factor de presión (a veces se muestra como P_m para multiplicador de presión)

F_p: presión absoluta / presión estándar = (presión del medidor de línea + presión atmosférica) / presión de la base

F_t: factor de temperatura (a veces se muestra como T_m para multiplicador de temperatura)

F_t: temperatura estándar absoluta / temperatura de línea absoluta = [273.15 + temperatura estándar (°C)] / [273.15 + temperatura de línea (°C)] o [459.67 + temperatura estándar (°F)] / [459.67 + temperatura de línea (°F)]

F_pv: factor de supercompsibilidad (a menudo omitido o mostrado como igual 1)

Ejemplo: ¿Cuántos pies cúbicos estándar están en 1 pie cúbico de gas a 80 °F y presión de calibre 50 psi? (suponiendo que hay 13.6 psi presión atmosférica e ignorando la supercompsibilidad)

V_s = 1 cu ft × [(13.6 psi + 50 psi) / 14.73 psi] × [(60 °F + 459.67 °F) / (80 °F + 459.67 °F)]

V_s = 4.16 scf