Ejercitario de vapores resueltodocx

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Elementos y Fundamentos de Maquinas 
 
LIC. ANTONIA FELICIA BENITEZ DUARTE 
Ejercitario resuelto 
1) Una fábrica de azúcar necesita producir 360000kg de vapor saturado por 
día. Calcular: 
a) ¿Cuantos m³/h del combustible cuya δr: 0,84 se usa? 
Solución: 
PCI: 8100 X (0,7) + 29000(0,15 -0,1/8) – 600 X (0,1625) 
PCI: 5670+ 3987,5 – 97,5 
 PCI: 9560 Kcal/Kg de combustión. 
 
 Según tabla 350psi Igualando las energías: 
 668.9 x 0,85= 568,565 9560 Kcal/Kg de combustión x m =8665755 Kcal/kg. h 
227,68 x 0,15= 34,152 m combustible= 8665755 Kcal/kg. h 
Total= 602,717 9560 Kcal/Kg de combustión 
-25 
577,717Kcal7kg x 15000 Kg 
 d=m/V------V=m /d =906,4kg/h = 1,079m³/h 
 840Kg/m³ 
b) ¿Cuantos m³/h de aire se usa? 
V AIRE= 2,67(0,7) + 8(0,15) – (0,1) m³de aire = 2,969 = 9,983 m³de aire 
1,295 X 0,23 0,29785 
 
V1= T1 V2= 9,983 m³de aire X 298 °K = 10,8977 m³de aire x 906,4 kg/h= 9877,6m³ kg/h 
V2 T2 273°K 
 
c) ¿Cuantos l/h de agua se usa? a una t0: 25 °C y η: 82% 
PCI X M X η= ENTALPIA X M X η 
 9560Kcal/Kg de combustión. 906,4 kg/h . =577,717Kcal/Kg X 0,82 x M 
8665755= 473,72 x M 
 
 V=m= 18292,84Kg/h = 18,29284 m³/h x 1000litros = 18292,84litros 
 d 1000Kg/m³ 1m³ 
 
2) Cuantos kg/ h de vapor se puede producir al quemar 10 Ton/h de 
combustible? 
Solución 
 
PCI: 8100 X (0,6) + 29000(0,1 -0,1/8) – 600 X (0,2125) 
PCI: 4860+ 2537,5 – 127,5 C.A 
PCI: 7270,1 Kcal/Kg de combustión. 
7270,1 Kcal/Kg de combustión x 10000Kg 18gr H2O---- 16 gr O 
Energía prod x Q= 72701000Kcal. X H20------- 0,1 O 
 X: 0,1125----0,1 H20 + 0,1125= 0,2125 
 SEGÚN TABLA 300psi 
668,3 x 0,85=580,055 722701000Kcal = 582,878Kcal/Kg x m vapor de agua 
218,82 x 0,15= 32,823 
Total= 612,878 
 -30 
Entalpia = 582,878 Kcal/Kg 
 
3) En una industria se debe producir 1000kg de vapor por hora. Calcular: 
 
a) Peso del combustible consumido 
PCI: 8100 X (0,6) + 29000(0,22 -0,08/8) – 600 X (0,2125) 
PCI: 4860+ 6090-127,5 C.A 
PCI: 10822,5Kcal/Kg de combustión 18gr H2O---- 16 gr O 
 X H20------- 0,1 O 
 10822,5Kcal/Kg de COMB. x M = 368949Kcal/h X: 0,1125 
 M= 34 Kg de combustible 0,1 H20 + 0,1125= 0,2125 
 
SEGÚN TABLA -----639,9Kcal/Kg -25 = 614,9X 1OOOKg =614900Kcal x 0, 6= Energía del vapor= 368949Kcal/h 
b) Volumen del aire consumido 
 
V AIRE= 2,67(0,6) + 8(0,22) – (0,1) m³de aire = 3,262 = 10,951 m³de aire 
 1,295 X 0,23 0,29785 
 
Datos: Título: 0,85 P: 350 psi 
C : 70%, H: 15%, O:10%, H2O:5% 
C.A 
18gr H2O---- 16 gr O 
X H20------- 0,1 O 
X: 0,1125 
0,05 H20 + 0,1125= 0,1625 
δr: 0,84g/cm³-------840Kg/m³ 
m combustible= 906,4 kg/h 
Energía del vapor= 8665755 Kcal/kg 
M= 18292,98 Kg/h 
Datos 
C : 60%, 
H: 10%, 
O:10%, 
H2O:10% 
Título: 0,85 
P:300psi(lib/pulg²) 
t0: 30 °C 
m vapor de ag=124727,64Kg/h 
Datos 
Pabsoluta de vapor:1,033kg/cm² 
C : 60% , H: 22%, O:8%, H2O:10% 
η: 60% , t0: 25 °C 
Elementos y Fundamentos de Maquinas 
 
LIC. ANTONIA FELICIA BENITEZ DUARTE 
V1= T1 V2= 10,951 m³de aire X 298 °K = 11,954 m³de aire x 34kg 
V2 T2 273°K 
 
4) Una caldera debe producir 5000l/h de vapor recalentado. Calcular: el 
volumen de gasoil utilizado y el volumen del aire por hora. ¿Cuál es la 
temperatura del vapor si fuese saturado? 
Solución 
 
PCI: 8100 X (0,85) + 29000(0,15) C=12x16=192=85% 
PCI: 6885+4350=11235 x0, 6 H=1x34=34=15% 
PCI: 6741Kcal/kg de combustión 226=100% 
 
Según tabla recalentado: 1m³=1000litros-----5000litros=5m³ 
 d=m= 1000Kg/m³=m= 1000kg x 5m³ = 5000Kg 
Entalpia= 776,1Kcal/Kg V 5m³/h m³ h h 
 -30 
 746,1 x 5000kg/h 0,8681gr x1000000cm³ x 1kg = 868,1 Kg 
 Energía del vapor = 3730500Kcal cm³ 1m³ 1000gr m³ 
 
3730500Kcal=6741Kcal/kg de combustión x masa de gasoil 
 
 
868,1 Kg=553kg = V=553kg = 0,63m³ x hora V1/V2 =T1/T2 
 m³ V 868,1 Kg/m³ V2= 11,648 m³ de aire X 303°K 
 273°K 
Volumen de aire= 2,67(0,85) + 8(0,15)= 3,4695 = 11,648 m³ de aire V2 = 12, 9285 m³ de aire 
 1,295 x 0,23 0,29785 
 
 12, 9285 m³ de aire X 553kg----------------- 
 
SEGÚN TABLA DE VAPOR SATURADO A 100PSI---- LA TEMPERTURA FINAL ES---164,35°C 
 
5) Una industria necesita producir 10500 kg de vapor por hora 
a)Calcular el consumo mensual(marzo) de combustible y agua 
trabajando24hs/día 
b) El consumo horario de aire 
 Solución 
PCI: 8100 X (0,6) + 29000(0,2 – 0,1/8) -600(0,2125) 
PCI: 4860 + 5437,5 – 127,5 
PCI: 10170 Kcal/kg de combustión X 0,75 
PCI: 7627,5 Kcal/kg de combustión 
 
SEGÚN TABLA 5988948 =7627,5 Kcal/kg de combustión masa de combustible 
665,6 X 0,85=565,76 masa de combustible = 785,178Kg/h 
197,44 X 0,15= 29,616 
 595,376 785,178Kg---------------------1hora 
 -25 X ----------------------------24horas 
 570,376 Kcal/Kg x 10500kg/h X=18844,272Kg/dia x 31 dias 
Energía del vapor= 5988948Kcal/h 
10500Kg-----1 
 X ------------24h 
X= 252000kg/dia x 31 dias 
 V1/V2=T1/T2 = 10,4146 m³ de aire X 298°K/273°K 
 
V2 = 11,370 m³ de aire 
Volumen de aire= 2,67(0,6) + 8(0,2) - 0,1= 3,102 = 10,4146 m³ de aire 
 1,295 x 0,23 0,29785 
 
Consumo horario de aire = 11,370 m³ de aire X 785,178Kg/h 
 
 
Volumen del aire consumido= 406,46m³ 
Datos Formula: C16H34 
η: 60% 
t0: 30 °C 
pvapor:100psi 
Tf:371°C 
δgasoil:0,8681g/cm³ 
Volumen de gasoil utilizado=868,1 Kg/ m³ 
Masa de gasoil= 553kg 
Volumen de aire consumido= 7149kg 
Composición Datos 
C:60%, H:20%, 
O2:10%, 
H2O: 10%, 
η: 75% 
Título: 0,85 
t0: 25 °C 
pvapor:200psi 
C.A 
18gr H2O---- 16 gr O 
X H20------- 0,1 O 
X: 0,1125 
0,1H20 + 0,1125= 0,2125 
consumo mensual de combustible= 584172432Kg/mes 
 (marzo 24hs/día) 
Consumo mensual agua = 7812000Kg/mes 
 (marzo 24hs/día) 
Consumo horario de aire = 8928 m³ de aire. h