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Ejericicios realizados para estudiantes de Ing. quimica
Tipo: Ejercicios
1 / 6
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¡No te pierdas las partes importantes!
1. Un aceite combustible se quema con aire en una caldera. La combustión produce
800 kW de energía térmica, 60% del cual se transfiere como calor a los tubos de la
caldera que pasan por el horno. Los productos de combustión pasan del horno a
una chimenea a 650°C. El agua entra a los tubos de la caldera como líquido a 20°C
y sale de ellos como vapor saturado a 20 bar absolutas.
a) Calcule la velocidad (kg h-1 ) a la cual se produce vapor.
b) Emplee las tablas de vapor para estimar el flujo volumétrico (m3 h -1 ) del
vapor generado.
c) Repita los cálculos del inciso (b), pero ahora suponiendo comportamiento de
gas ideal. Qué estimación será más confiable, ¿la del inciso (b) o la del (c)?
Explique su respuesta.
d) ¿Qué ocurre con el 40% de la energía térmica liberada por la combustión que
no se empleó para producir vapor?
Resolución
Se adjunta evidencia de tabla de vapor saturado por temperatura
@ 20 ° C → h 1
kj
kg
Se adjunta
evidencia de tabla de vapor
saturado por presión @ 20 ¯
→ h 2
kj
kg
m=? ,T vs
vs
|
m ˙=? ,T = 20 ° C
2. La trampa de vapor es un dispositivo para purgar condensado de vapor de
un sistema sin que salga de él vapor sin condensar. En uno de los tipos más
burdos de trampas, el condensado se recolecta y eleva un flotador unido a
un tapón de drenaje. Cuando el flotador alcanza cierto nivel “jala el tapón”,
abriendo la válvula de drenaje y permitiendo que se descargue el líquido.
Después, el flotador desciende a su posición original y la válvula se cierra,
evitando que escape el vapor sin condensar.
Literal D
Explicación: Se concluye que la mayor parte de la energía liberada se destina a elevar la
temperatura de los productos de combustión, se transfiere a los tubos y paredes de la caldera, y
parte se pierde en el entorno.
a) Suponga que se emplea vapor saturado a 25 bar para calentar 100 kg/min de un
aceite de 135°C a 185°C. Para lograr esto es necesario transferir calor al aceite a
razón de 1.00 X 104 kJ/min. El vapor se condensa sobre el exterior de un banco
de tubos a través del cual fluye el aceite. El condensado se recolecta en el fondo
del intercambiador y sale por una trampa de vapor fijada para descargarse
cuando se recolectan 1200 g de líquido. ¿Con qué frecuencia se descarga la
trampa?
Q= 1 x 10
4 kJ
min
x
1 min
60 s
kJ
s
Balance de energía para H 2
H sale−
∆ Ep , ∆ Ek ,Ws = 0
H (l , 25
, saturado)=2800.
kJ
kg
m ˙=
H sale−
H entra
kg
s
x
1 kg
( 962 −2800.9)kJ
kg
s
1200 g
descarga
x
1 s
0,0908 kg
x
1 kg
1000 g
s
descarga
b) Las trampas de vapor a menudo no se cierran en su totalidad y el vapor se fuga
de manera continua, en especial cuando no se realizan exámenes periódicos de
mantenimiento. Suponga que en una planta de proceso hay 1000 trampas con
fuga (situación cercana a la realidad en algunas plantas), las cuales funcionan en
las condiciones del inciso (a), y que es necesario alimentar, en promedio, 10%
adicional de vapor a los condensadores para compensar las fugas de vapor sin
condensar. Más aún, suponga que el costo de generar el vapor adicional es de
6
BTU, donde el denominador se refiere a la entalpia del vapor que se fuga
en relación con agua líquida a 20*C. Estime el costo anual de las fugas
basándose en una operación 24/7, 360 días del año.
100 Kg aceite/min
100 Kg aceite/min
185
o
C 135
o
C
m (Kg H 2 O(L)/s) m˙ (Kg H 2 O(v)/s)
25 bars, sat 25 bars, sat
