FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICAZONA POZA RICA - TUXPAN “ANÁLISIS ENERGÉTICO - EXERGÉTICO DE GENERADORES DE VAPOR ” TRABAJO PRÁCTICO TÉCNICO QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA PRESENTAN: ADANELLY ACOSTA MÁRQUEZ JORGE EDUARDO MORA GARCÍA DIRECTOR DEL TRABAJO RECEPCIONAL: ING. JUAN CARLOS ANZELMETTI ZARAGOZA POZA RICA DE HGO., VER. 2007 3 Características y Funciones Esenciales 3 4 5 CAPITULO II 2.1.3 Exergía y Análisis de Segunda Ley Trabajo y Producción de Entropía Estado Muerto 7 7 8 10 11 14 15 16 17 18 19 20 .1 Fundamentos 2.INDICE Pag.2 Tipo y Naturaleza del Trabajo 1.2 Segunda Ley de la Termodinámica Procesos Reversibles e Irreversibles Segunda Ley de la Termodinámica para Sistemas Cerrados Segunda Ley de la Termodinámica para Sistemas Abiertos 2.1.1 Primera Ley de la Termodinámica Primera ley de la Termodinámica para Sistemas Cerrados Primera ley de la Termodinámica para Sistemas Abiertos Proceso de Flujo Permanente 2.1 Justificación 1. INTRODUCCIÓN 1 CAPITULO I 1.1. 1 Calculo de la Diferencia de Entalpías para el SO2 2.4.3 Análisis Energético 2. Exergía de un Sistema Cerrado Transferencia de Exergía Asociada a la Transferencia de Calor y Trabajo Balance de Exergía para sistema Cerrado Exergía de un Sistema Abierto Irreversibilidad Rendimiento Exergético 2.2 Análisis Energético del Generador de Vapor Energía y Exergía Química de Combustibles 2. Clasificación y Descripción Definición Clasificación Descripción 2.4.3.4.2 Calculo de la Diferencia de Entropías para el SO2 2.1 Metodología del Análisis 2.3 Análisis Exergético del Generador de Vapor 2.4 Caso de Estudio 2.1 Definición.2.4.2.4 Análisis Exergético 21 22 24 24 25 28 30 32 33 33 35 39 51 54 55 59 61 64 72 78 .2 Metodología del Análisis 2. 2 Bibliografía 3.3 Anexos 3.CAPITULO III 3.4 Apéndices 88 89 90 92 .1 Aportaciones o Contribuciones al Desarrollo 3. se disminuyan costos y se reduzcan las emisiones contaminantes. Sin duda uno de los equipos de mayor importancia en una central termoeléctrica es el Generador de Vapor. la cual es producida por las diferentes plantas de generación. las centrales termoeléctricas de la actualidad operan con equipos de intercambio de calor de mayor rendimiento térmico. por lo que su uso debe ser en forma más eficiente. en él se desarrollan dos procesos muy importantes el de la combustión y el de la generación de vapor. Hacer un estudio de primera y segunda ley de estos procesos y los equipos involucrados brinda la oportunidad de detectar área de oportunidad donde los procesos puedan ser más eficientes. por lo que su análisis en cuanto al intercambio de calor se hace más importante. Actualmente la generación de energía eléctrica se hace más costosa debido al progresivo aumento del costo del combustible. Por lo antes mencionado se elabora el presente trabajo con el fin de efectuar un estudio del comportamiento de generadores de vapor tomando como caso de estudio el que opera en la Central Termoeléctrica Poza Rica. se ahorre energía. Por lo anterior expuesto. 1 .INTRODUCCIÓN Debido al constante crecimiento de la población. Este trabajo se ocupa solamente del estudio de primera y segunda ley de los Generadores de vapor empleados en las centrales termoeléctricas de vapor. la demanda de la energía eléctrica se hace más importante. CAPITULO I 2 . ya que con ello se logran beneficios tales como: reducción del impacto ambiental por temperatura y/o por emisión de partículas contaminantes. Resulta de vital importancia que sea aprovechada de la mejor manera la energía que posee el combustible. además permite detectar el equipo o equipos que tienen el menor rendimiento. En ellas la energía química contenida por un combustible se transforma en energía térmica contenida por el vapor de agua mediante un equipo denominado Generador de Vapor. para ello se programará una hoja de cálculo con la finalidad de agilizar los cálculos.1 JUSTIFICACIÓN. 3 . Un porcentaje importante de la capacidad instalada para generación de energía eléctrica en nuestro país corresponde a las Centrales Termoeléctricas. sin embargo al contar con los datos de Operación se puede evaluar el desempeño del mismo a diferentes porcentajes de carga. costos por consumo de combustible.CAPITULO I 1. a fin de hacer propuestas para elevar dicho rendimiento. Se hace necesario un estudio que permita evaluar el desempeño de los generadores de vapor. entre otros. El Análisis Energético Exergético se fundamenta en los criterios de Primera y Segunda Ley de la Termodinámica con los cuales se puede conocer no sólo la cantidad de la energía que queda sin utilizar en los gases de escape sino también la calidad de la misma. Se ha tomado como caso de estudio el Generador de Vapor de una Central Termoeléctrica con cuarenta y dos años de servicio el método de análisis se desarrolla con los datos de diseño del equipo. ya que es un método general. La energía contenida por el vapor se utiliza para transformarla en trabajo mecánico en la turbina y éste en energía eléctrica a través del generador eléctrico. De esta forma se pueden comparar de mejor forma tecnologías diferentes lo cual facilita la toma de decisiones. el estudio que se recomienda realizar es el Análisis Energético – Exergético. no sin antes mencionar los fundamentos de termodinámica del método así como la clasificación de los Generadores de Vapor y su funcionamiento. En este trabajo Práctico Técnico se desarrolla el Método de Análisis Energético Exergético para generadores de vapor.CAPITULO I 1. Presentar una herramienta. para el análisis de equipos térmicos. Los objetivos particulares son: Programar una hoja de cálculo para agilizar el Análisis. 4 . poco conocida por los recién egresados. El objetivo principal de este trabajo es desarrollar el método de Análisis Energético – Exergético para con sus resultados hacer algunas recomendaciones que ayuden a elevar el rendimiento del generador de vapor.2 TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO. El trabajo está dirigido a los interesados en el funcionamiento de los generadores de vapor así como a los recién egresados para que conozcan una herramienta muy útil en el estudio de los equipos térmicos como lo es el Generador de Vapor. Detectar el componente del generador de vapor con menor eficiencia. Al final se presenta el análisis de resultados para poder hacer algunas recomendaciones. 5 .3 CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES. Analizar el desempeño del generador de vapor aplicando el método de análisis energético-exergético para posteriormente evaluarlo. con la finalidad de conocer la eficiencia de cada uno de ellos. El presente trabajo tiene como característica ser un trabajo práctico técnico.CAPITULO I 1. La función esencial del presente trabajo es de cumplir con los siguientes objetivos: Conocer el funcionamiento de un generador de vapor. Descripción y clasificación de un generador de vapor. de consulta y guía para el estudiante de la carrera de Ingeniería Mecánica Eléctrica ya que al entrar en materia podrá obtener información de lo que es el análisis termodinámico referente a un Generador de Vapor. Poder hacer una recomendación para elevar el rendimiento del generador de vapor de acuerdo a los resultados obtenidos. Analizar los equipos principales de un generador de vapor como son: el economizador y sobrecalentador basándose en la segunda ley de la termodinámica. CAPITULO II 6 . El trabajo reversible. el trabajo W y la energía total E. 2. lo que debe considerarse como una prueba suficiente. que es el trabajo útil máximo que puede obtenerse cuando un sistema es sometido a un proceso entre dos estados específicos. que es el trabajo útil máximo que puede obtenerse del sistema en un estado dado. 7 . los compresores y los intercambiadores de calor. solo puede ser transformada”.1 PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA Las diversas formas de energía de un sistema termodinámico como el calor Q. es una base sólida para estudiar estas relaciones. solo puede ser transformada. Con base en observaciones experimentales. En la segunda ley. La primera ley no puede demostrarse matemáticamente pero no se conoce ningún proceso en la naturaleza que la haya violado. es conocida como el principio de la conservación de la energía la cual afirma que la energía no puede ser creada ni destruida. Por último tenemos el concepto de exergía o disponibilidad.1 FUNDAMENTOS La primera ley de la termodinámica. La segunda ley de la termodinámica.CAPITULO II 2. La primera ley de la termodinámica. que es el proceso modelo para las turbinas. Un proceso no es posible a menos que satisfaga tanto la primera como la segunda ley de la termodinámica. mantienen una relación entre si durante un proceso. la primera ley de la termodinámica establece que “la energía no puede ser creada ni destruida. El análisis de energía de un sistema abierto se realiza para procesos de flujo permanente. se presentan los enunciados de Kelvin – Planck.1. conocida también como el principio de la conservación de la energía. Dentro de esta se estudian los sistemas cerrados y abiertos (volúmenes de control). afirma que los procesos suceden en cierta dirección y que la energía tiene calidad así como cantidad. de Clausius y los conceptos de proceso reversible e irreversible. 1 Frontera del Sistema Sistema Cerrado (m = cte. La energía cruza la frontera de un sistema cerrado en dos formas distintas: calor y trabajo.) Calor Trabajo Figura 2. radiación. El contenido de energía de un sistema cerrado puede variar sin implicar transferencia alguna de masa. y mediante adición de calor al sistema o su extracción de él. ya sea por conducción térmica. Q2 QNeta Q1 Figura 2.2 8 .1 Esto quiere decir que el cambio de estado de un sistema cerrado. compresión o expansión mecánica.2. o por él. Si un proceso sólo implica transferencia de calor. convecciòn. El aumento en la energía del agua será igual a la transferencia de calor neta a la misma como se muestra en la figura 2.CAPITULO II PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS CERRADOS. tal como se muestra en la figura 2. pero no interacciones de trabajo como ejemplo el calentamiento de agua en una cacerola sobre una estufa. puede realizarse mediante trabajo efectuado sobre él. 2) QR = -3 kJ W = -6 kJ = (153) + 6 =18kJ QS = -15 kJ Figura 2. si un sistema recibe 12 kJ de calor mientras una hélice efectúa 6 kJ de trabajo sobre el sistema. Por ejemplo.3 9 . Esto asegura que el trabajo hecho sobre un sistema aumenta la energía del sistema y que el trabajo hecho por el sistema la disminuye. puede expresarse de la siguiente forma: 1Q2 W2 1 E E2 E1 (1.1) El signo negativo se debe a la convención de signos en la cual el trabajo efectuado sobre un sistema es negativo. Considerando interacciones simultáneas de calor y trabajo durante el proceso. aumentara la energía del sistema. Puesto que el sistema no tiene ninguna interacción térmica con los alrededores (Q = 0). tal como se muestra en la figura 2. En conclusión.CAPITULO II Ahora si se considera como sistema a un cuarto perfectamente aislado y se calienta mediante un calefactor eléctrico. y se expresa como: 1W 2 E (1. el incremento neto en la energía del sistema durante el proceso será de 18 kJ.3. sus contribuciones simplemente se suman. el trabajo eléctrico realizado sobre el sistema debe ser igual al aumento en la energía del sistema. la primera ley de la termodinámica para un sistema cerrado. 4.3. de trabajo y flujo de masa. 10 . El cambio en la energía total de un sistema durante un proceso se expresa como la suma de los cambios en sus energías interna.3) Para un sistema cerrado estacionario. Para estudiar tal turbina se establecen fronteras en las secciones de entrada y salida se considera al vapor como el operante del sistema. E U EC EP (1. Esto se expresa matemáticamente con la ecuación 1. y la relación de la primera 1Q2 W2 1 U (1. determinando en detalle la clase y la cantidad de energía que atraviesa cada sección. los cambios en las energías cinética y potencial son despreciables debido a que no implica ningún cambio en su velocidad o en la elevación de su centro de gravedad durante un proceso ( esta es ley se reduce a : EC EP 0 ) . Para deducir la expresión matemática de la primera ley de la termodinámica para sistemas abiertos se emplea la figura 2. por ejemplo una turbina de vapor.4) LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS ABIERTOS Muchos de los sistemas relacionados con la generación de energía son sistemas abiertos debido a que implican flujo de masa hacia dentro y hacia fuera de un sistema y se modelan como volúmenes de control. y el volumen delimitado por esta superficie es el volumen de control el cual implica interacciones de calor. cinética y potencial. energía cinética EC y energía potencial EP. La frontera de un sistema abierto recibe el nombre de superficie de control y son tanto reales como imaginarias.CAPITULO II La energía total E de un sistema consta de 3 partes: energía interna U. Cualquier región arbitraria en el espacio puede elegirse como un volumen de control. cuando sale algo de masa del volumen de control la energía contenida dentro del mismo disminuye debido a que la masa saliente lleva afuera cierta cantidad de energía. la energía de este aumenta porque la masa entrante transporta cierta energía. Un gran numero de dispositivos como turbinas. Un proceso de este tipo es definido como un proceso durante el cual un fluido fluye permanentemente por un volumen de control. compresores. la ecuación de la primera ley de la termodinámica para sistemas abiertos o volúmenes de control es la siguiente Q W Een Esal Evc (1.5) PROCESO DE FLUJO PERMANENTE. sin que experimente cambio en sus propiedades con respecto al tiempo en un punto fijo. Por lo tanto. toberas operan durante largos periodos bajo las mismas condiciones y se clasifican como dispositivos de flujo permanente.CAPITULO II Flujo de entrada W Q Flujo de salida Figura 2. 11 .4 Esquema de un sistema abierto o volumen de control Cuando entra masa a un volumen de control. como las máquinas reciprocantes o los compresores.CAPITULO II Un proceso de flujo permanente se caracteriza por lo siguiente: 1.6) En sistemas de flujo permanente de una sola corriente como toberas. ya que el flujo en las entradas y en las salidas será pulsante y no permanente. Algunos dispositivos cíclicos. 3. es posible analizar el flujo a través de estos dispositivos como un proceso de flujo permanente mediante valores promediados en el tiempo para las propiedades y las relaciones de flujo de calor a través de las fronteras.El volumen V. Cuando se trabaja con procesos de flujo permanente. compresores y bombas. difusores. es decir la relación de flujo de masa m. la masa m y el contenido de energía total E del volumen de control permanecen constantes durante un proceso de flujo permanente. El principio de conservación de la masa en un sistema de flujo permanente con entradas y salidas múltiples se expresa de la siguiente forma men msal (1. turbinas.Las propiedades del fluido en una entrada o en una salida permanecen constantes durante un proceso de flujo permanente. como las propiedades del flujo varían con el tiempo de manera periódica. no satisfacen todas las condiciones establecidas.7) 12 . Sin embargo. 2... se simplifica a: men msal (1.Las interacciones de calor y trabajo entre un sistema de flujo permanente y sus alrededores no cambian con el tiempo de modo que la potencia liberada por un sistema y la relación de transferencia de calor hacia un sistema permanecen constantes durante un proceso de flujo permanente. lo que importa es la cantidad de masa que fluye por unidad de tiempo.. 12) 13 . VenAen VsalAsal (1.10) El fluido que entra o sale de un volumen de control posee una forma de energía adicional. cinética y potencial. esta formado por tres partes: interna. con base en una masa unitaria. por lo que se tiene: e u ec ep u V2 2 gz (1. se tiene la siguiente Expresión: Ven Vsal (1.8) Considerando que el flujo volumétrico es igual a la velocidad por el área. se obtiene la siguiente ecuación.11) La primera ley de la termodinámica para un sistema de flujo permanente con entradas y salidas múltiples puede expresarse como se muestra: Q W msal sal men en (1. la energía de flujo p .9) La energía total de un sistema compresible simple.CAPITULO II Como el flujo másico es igual a la densidad por el flujo volumétrico. Así la energía total de un fluido que fluye con base en una masa unitaria se denota por θ y se expresa de la manera siguiente: pv e pv (u ec ep) Tomando en cuenta que h u p se obtiene la ecuación siguiente: h ec ep (1. Es decir “Es imposible para cualquier dispositivo que opera en un ciclo recibir calor de un solo 14 . EP 0) . En relación con una máquina térmica.14) Si se desprecian los efectos de la variación de la energía cinética. La segunda ley brinda los medios necesarios para determinar la calidad. así como cantidad.12) puede expresarse en forma desarrollada con la ecuación 1. y de la energía potencial cuando fluye a través del volumen de control (esto es. entonces la Q W m (hsal hen ) (1.14 se reduce a: 0.15) 2.CAPITULO II La ecuación (1.13) La primera ley de la termodinámica expresada para sistemas de flujo permanente de una sola corriente. Por ejemplo. ésta debe liberar calor a un depósito de baja temperatura durante el ciclo. y por ello tiene una calidad más alta que la misma cantidad de energía a temperatura más baja.2 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA El empleo de la segunda ley de la termodinámica. no se limita a identificar la dirección de los procesos sino que también afirma que la energía tiene calidad. Ninguna máquina térmica convierte todo el calor que recibe en trabajo útil. la mayor parte de la energía de alta temperatura es convertible en trabajo. se expresa de la forma: 2 2 Vsal Ven 2 Q W m[hsal hen g(zsal zen )] (1.1.13: Q W msal(hsal 2 Vsal gzsal) 2 men (hen 2 Ven gzen ) 2 (1. así como el nivel de degradación de la energía durante un proceso. EC ecuación 1. la segunda es que sirven como modelos ideales con los cuales pueden compararse los procesos reales. Este enunciado es conocido como enunciado de Clausius de la segunda ley de la termodinámica El enunciado de Clausius no implica que no sea posible construir un dispositivo cíclico que transfiera calor de un medio frío a uno más caliente. Hay dos razones por las cuales se estudian estos procesos: La primera es que son fáciles de analizar decido a que un sistema pasa por una serie de estados de equilibrio durante un proceso reversible. además de la transferencia de calor de un cuerpo más frío o uno más caliente. PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES Un proceso reversible es aquel que puede invertirse sin dejar huella en los alrededores.CAPITULO II depósito y producir una cantidad neta de trabajo con dicho calor”. En relación con refrigeradores o bombas “Es imposible construir un dispositivo que opere en un ciclo y cuyo único efecto sea producir la transferencia de calor de un cuerpo de temperatura más baja a un cuerpo de temperatura más alta “. 15 . El enunciado también puede expresarse como: ninguna máquina térmica puede tener eficiencia térmica de 100%. De esta forma. el fluido de trabajo debe intercambiar calor con el ambiente así como con los gases de combustión. A este enunciado se le conoce como enunciado de Kelvin – Planck de la segunda ley de la termodinámica. el efecto neto en los alrededores implica el consumo de alguna energía en la forma de trabajo. como un motor eléctrico. Un ejemplo de esto sería un refrigerador doméstico el cual no opera a menos que su compresor sea accionado por una fuente de energía externa. tanto los sistemas como los alrededores regresan a sus estados iniciales al final del proceso inverso. Esto es posible sólo si el intercambio de calor neto y de trabajo neto entre el sistema y los alrededores es cero para el proceso combinado (original e invertido). o para que una central de potencia opere. En los procesos irreversibles los alrededores suelen realizar cierto trabajo sobre el sistema y. no regresan a su estado original. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA PARA SITEMAS CERRADOS En un sistema cerrado que se somete a un proceso desde el estado 1 al estado 2 en un ambiente que tiene presión y temperatura atmosférica. y los dispositivos que consumen trabajo como los compresores. si el sistema se invierte. Para que un proceso sea totalmente reversible debe ser internamente reversible. ni fricción u otros efectos disipadores. Esto es. La transferencia de calor entre un depósito y un sistema es un proceso externamente reversible si la superficie de contacto entre el sistema y el depósito se encuentra a la temperatura de este último. No implica transferencia de calor a través de una diferencia de temperatura finita. el sistema y sus alrededores deben ser capaces de regresar a sus estados de equilibrio iniciales sin dejar algún cambio permanente en ninguno de los dos. y si la dirección se invierte en cualquier punto en el proceso. las interacciones entre el sistema y sus alrededores también deben ser reversibles. tampoco cambios de no cuasiequilibrio. el proceso puede regresarse a sus condiciones de equilibrio iniciales sin dejar algunos cambios permanentes en el sistema. Un proceso se denomina externamente reversible si no ocurren irreversibilidades fuera de las fronteras del sistema durante el proceso. Durante un proceso internamente reversible un sistema procede a lo largo de una serie de estados de equilibrio. 16 .CAPITULO II Un proceso se denomina internamente reversible si no hay irreversibilidades dentro de las fronteras del sistema durante el proceso. Los artefactos que producen trabajo. el sistema puede intercambiar calor solo con sus alrededores y no con depósitos de energía térmica. como las turbinas de gas o vapor entregan más trabajo. los ventiladores y las bombas requieren menos trabajo cuando se utilizan los procesos reversibles en lugar de los irreversibles. por tanto. y además. (1.S2) . El trabajo real total realizado durante el proceso es: W = (U1 .18) 17 .17) SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS ABIERTOS En el caso de un sistema abierto siempre se tiene la transferencia de materia a través de sus fronteras. El cambio de entropía en un sistema cerrado es el resultado de 2 efectos: la transferencia de calor y la irreversibilidad interna. En un sistema sometido a un proceso de flujo permanente. el sistema puede tener entradas y salidas múltiples y puede intercambiar calor con el medio de los alrededores que se encuentran a presión y temperatura atmosférica. La segunda ley de la termodinámica para un proceso de flujo permanente puede expresarse como: Sgen msalssal mensen Qalr T0 (1.T0Sgen. La segunda ley para sistemas cerrados puede expresarse como sigue: Sgen (S2 S1)sis Qalr Talr (1. No se tiene cambio de entropía asociada al efecto de transferencia de trabajo puesto que no tiene entropía para este tipo de interacción. es decir.CAPITULO II El sistema cerrado se supone permanente respecto al de sus alrededores. por lo que no experimenta cambio alguno de energía cinética o potencial.16) Donde Talr = T0.U2) . el cambio de entropía total en el proceso. Qalr = -Q y Sgen es la cantidad de entropía generada.T0 (S1 . 3 EXERGÍA Y ANÁLISIS DE SEGUNDA LEY. Por está razón se debe obtener la exergía ya que nos permite determinar el potencial de trabajo útil de una cantidad de energía determinada en cierto estado específico. es el siguiente: Wreal men hen 2 Ven gzen T0sen 2 msal hsal 2 Vsal gzsal T0ssal 2 T0 Sgen (1. El trabajo real realizado durante el proceso. El trabajo reversible representa el máximo trabajo que puede efectuarse durante un proceso para una sola corriente de fluido se tiene: Wrev m hen hsal T0 sen ssal 2 2 Ven Vsal g zen zsal 2 (1. La exergía es la máxima cantidad de trabajo que se puede obtener de un desequilibrio entre un sistema y su entorno.20) 2. esta única información es de poco valor al decidir si se construye una central eléctrica en ese sitio. Sin embargo.CAPITULO II Donde Qalr Q y Sgen es la relación de generación de entropía para el proceso debido a la irreversibilidad interna. Lo que se necesita conocer es el potencial de trabajo de la fuente.19) El trabajo real también es trabajo útil. la cantidad de energía que se puede extraer como trabajo útil. Por ejemplo: cuando se descubre una nueva fuente de energía como un pozo geotérmico primero se calcula la cantidad de energía contenida en la fuente. es decir. ya que los dispositivos de flujo permanente tienen fronteras fijas y no incluyen ningún trabajo efectuado por o contra los alrededores.1. 18 . por ejemplo para accionar un generador. o potencia. Una expresión general para el trabajo reversible de un sistema cerrado. La producción de entropía en el interior de un sistema está directamente relacionada con la degradación del comportamiento del sistema. El trabajo útil comunicado se define como el trabajo total comunicado menos el trabajo realizado por la atmósfera. El balance de entropía para un sistema abierto o volumen de control es: dSvc dt Se me ent sal Ss ms Qj Tj Sgen. la relación neta del transporte de entropía hacía o desde el volumen de control por el flujo de masa y la relación de generación de entropía dentro de las fronteras del sistema abierto como resultado de las irreversibilidades. se obtiene combinando las ecuaciones en régimen no estacionario de la conservación de la energía y del balance de entropía.21) La relación anterior establece que la relación de cambio de entropía dentro del volumen de control dSvc / dt durante un proceso es igual a la suma de la relación de transferencia de entropía a través de las fronteras del volumen de control mediante la transferencia de calor. comunicado a un sistema se calcula normalmente a partir del balance energético. La ecuación que relaciona directamente la potencia neta útil comunicada a un sistema con la velocidad de producción de entropía en el sistema es la siguiente: 19 . y la producción de entropía se calcula del balance de entropía. o de un sistema abierto.vc (1.CAPITULO II TRABAJO Y PRODUCCIÓN DE ENTROPÍA El trabajo. más se desviará el comportamiento del sistema del comportamiento ideal. Cuanto mayor sea la producción de entropía. de los efectos de la transferencia de calor. Estas restricciones de la temperatura. (1. de las variaciones en el interior del volumen de control y de las irreversibilidades.23) La relación anterior del balance de entropía expresa que el cambio de entropía de un sistema cerrado durante un proceso es igual a la suma de la entropía transferida por la frontera del sistema mediante la transferencia de calor. es decir. un sistema esta en equilibrio térmico y mecánico con su ambiente a T0 y P0.sis.CAPITULO II Wu h V2 2 gz T0s sal msal h V2 2 gz T0s en men Qj 1 T0 T d E P0V T0S VC dt T Sgen. y de la entropía generada dentro de las fronteras del sistema por efecto de irreversibilidades. El balance de entropía para un sistema cerrado es: S2 S1 2 Q 1 T Sgen. Otras exigencias adicionales para el estado muerto son la velocidad de un sistema cerrado o de una corriente fluida sea cero y que la energía potencial gravitatoria sea también cero. velocidad y altura caracterizan el estado muerto restringido asociado con el equilibrio termomecánico con la atmósfera.VC (1. presión. 20 .22) Esta expresión general es función de los efectos de la transferencia de masa. ESTADO MUERTO Este se lleva a cabo cuando un sistema y el medio ambiente están en equilibrio mutuo. CAPITULO II EXERGÍA DE UN SISTEMA CERRADO La exergía de un sistema cerrado en un estado determinado se define como el trabajo útil máximo que puede obtenerse a partir de una combinación sistema – ambiente cuando el sistema pasa desde un estado de equilibrio dado hasta el estado muerto mediante un proceso en el que la transferencia de calor tiene lugar sólo con el ambiente. Cuando el calor transferido δQj cruza la frontera del sistema a temperatura Tj y no hay corrientes asociadas con el sistema cerrado. El trabajo neto útil se reduce a: Wu d E P0V T0S mc dt Qj 1 T0 T T0 Sgen,mc (1.24) La ecuación para determinar el trabajo reversible útil transferido cuando un sistema intercambia calor sólo con el ambiente a T0, es la siguiente: Wu E P0 V T0 S 2 1 1 T0 T Q ToSgen,mc (1.25) La exergía de un sistema cerrado Φ, se denota mediante la ecuación siguiente: (U U0 ) T0 (S S0 ) P0 (V V0 ) (1.26) Se deduce que la exergía de un sistema cerrado en el estado muerto (u = u0, s = s0 y v = v0) es cero, nada de trabajo puede extraerse de un sistema que está en equilibrio con sus alrededores. Aplicando la ecuación (1.25) a los estados inicial 1 y final 2 de un proceso de un sistema cerrado, se obtiene que: U Po V To S m u Po v To s (1.27) 21 CAPITULO II Cualquier sistema cerrado en un estado de equilibrio, que no sea el estado muerto, tiene capacidad para realizar trabajo útil sobre su entorno. El trabajo reversible asociado con un proceso entre los estados 1 y 2 puede expresarse también en términos de exergía como: Wrev 1 2 TRANSFERENCIA DE EXERGÍA ASOCIADA A LA TRANSFERENCIA DE CALOR Y TRABAJO. La transferencia de exergía asociada al calor transferido Q hacia o desde el sistema a temperatura uniforme T, está dada por la siguiente relación: Q Q1 T0 T (1.28) Esta relación proporciona la transferencia de exergía que acompaña a la transferencia de calor Q siempre que T sea más grande o menor que T0 pero cuando T < T0, la transferencia de calor Q es el calor desechado en el medio frió (el calor de desperdicio) y no se debe confundir con el calor suministrado por el ambiente a T0. La exergía transferida con el calor es cero cuando T = T0. La transferencia de exergía asociada al calor transferido Q hacia o desde un sistema cerrado a temperatura uniforme, pero variable, T, se calcula con la siguiente ecuación: Q 2 1 1 T0 T Q (1.29) 22 CAPITULO II Si la temperatura del sistema T > T0, entonces el sistema gana exergía cuando se transfiere calor al sistema, y viceversa. El flujo de energía y el flujo de exergía en este caso tienen el mismo sentido. Sin embargo, si la temperatura del sistema T < T0, entonces el sistema pierde exergía cuando el calor se transfiere hacia el sistema y la gana cuando se transfiere desde el sistema. Esto es, el flujo de energía y el flujo de exergía en este caso tienen sentidos opuestos. La transferencia de exergía asociada al trabajo, denotada mediante trabajo útil. Esto es: W es simplemente el Para el trabajo de la frontera es: W Wu W P0 ( V2 V 1) (1.30) Para otras formas de trabajo: W Wu W (1.31) La exergía transferida con el trabajo es igual al propio trabajo W salvo en el caso de un sistema cerrado que implica un cambio en el volumen. En ese caso, la parte Walr = P0 (V2 – V1) del trabajo no puede transferirse a otro sistema ya que se utiliza para quitar el aire durante la expansión, y no esta disponible para ningún propósito útil. El aire atmosférico también efectúa una parte del trabajo de compresión y, por ello, necesita suministrar menos trabajo útil durante una fuente externa desde la compresión. Las exergías de la energía cinética y potencial son iguales a ellas mismas por que están del todo disponibles para el trabajo, pero la energía interna y la entalpía no están del todo disponibles para el trabajo. Las porciones de energía interna y de entalpía disponibles para el trabajo son U – T0S igual al estado muerto. 23 y H – T0S, respectivamente, cuando el estado de referencia se toma El estado muerto de una corriente en un sistema abierto implica no sólo equilibrio térmico y mecánico del fluido con la atmósfera a T0 y P0. La exergía de una corriente de un fluido en régimen estacionario se define como el trabajo máximo que puede obtenerse cuando el fluido cambia reversiblemente desde el estado dado al estado muerto en un proceso en el que se intercambia calor exclusivamente con la atmósfera.32) representan los balances de exergía para un sistema cerrado sometido a interacciones de trabajo y calor. El balance de exergía para un sistema cerrado que está sometido a interacciones de calor está dado por la siguiente ecuación: ΔΦmc = ΦQ + Wu . respectivamente. Esto es: (h h0 ) T0 (s s0 ) V2 gz 2 (1. El valor de estado muerto.33) La exergía de una corriente es función tanto del estado de la atmósfera local como del estado del fluido. siendo T por unidad de masa y T por = m .Imc (1.CAPITULO II BALANCE DE EXERGÍA PARA UN SISTEMA CERRADO. puede ser mayor o menor que cero para cualquier estado distinto al 24 . Su energía potencial debe ser mínima. sino también que la energía cinética en el estado muerto relativa al ambiente sea cero (el fluido esta en reposo). EXERGÍA DE UN SISTEMA ABIERTO.25) y (1. La exergía de una corriente se representa mediante el símbolo la masa total.32) Las ecuaciones (1. 35) La exergía de un sistema de flujo uniforme en condiciones especificadas es el máximo potencial de trabajo disponible Wrev. La irreversibilidad presente durante un proceso se calcula por la diferencia entre el trabajo reversible W rev y el trabajo útil Wu. y el término trabajo es negativo si |Wrev | < |Wu | para dispositivos que consumen trabajo. Los factores más comunes que ocasionan irreversibilidad de un proceso son la fricción. ya que el termino trabajo es positivo si Wrev > Wu para dispositivos que producen trabajo. la deformación inelástica de sólidos. max y se obtiene con la siguiente ecuación Exergía = Wrev. En todos los procesos reales (irreversibles) la irreversibilidad es una cantidad positiva.34) para que una sola corriente de fluido que fluye por un dispositivo de flujo permanente. la expansión y compresión.CAPITULO II El trabajo reversible para un proceso de flujo permanente se expresa en términos de la exergía de corriente como: Wrev men en msal sal (1. la resistencia eléctrica. 25 . Representa la energía que podría haberse convertido en trabajo pero que no lo fue. el trabajo reversible se expresa por: Wrev m( en sal) (1. la transferencia de calor mediante una diferencia de temperatura finita.36) IRREVERSIBILIDAD La irreversibilidad se considera como la oportunidad perdida de producir trabajo. mayor será el trabajo producido. la mezcla de dos gases y las reacciones químicas. Cuanto menor sea la irreversibilidad asociada con un proceso.vc (1. La presencia de cualquiera de estos factores provoca un proceso irreversible. max men en en. Por lo que la energía suministrada como trabajo. según como se mida en la cara del émbolo. el trabajo realizado por el gas durante la expansión es menor que el efectuado por los alrededores sobre 26 . las moléculas del gas no serán capaces de seguir al émbolo tan rápido. un émbolo en un cilindro. Pero dicho proceso se vuelve cada vez menos irreversible a medida que la diferencia de temperatura entre los cuerpos se acerque a cero. genera una fuerza de fricción que se opone al movimiento en el área de contacto entre estos dos cuerpos y se requiere de cierto trabajo para superarla. se convierte en calor durante el proceso y se transfiere a los cuerpos en contacto.CAPITULO II La fricción es una irreversibilidad que se da en cuerpos en movimiento. En consecuencia. es físicamente imposible tener un proceso de transferencia de calor reversible. y se amontonaran frente al émbolo. La fricción también aparece entre un fluido y un sólido y entre las capas de un fluido que se mueven a distintas velocidades Otra forma de irreversibilidad es la transferencia de calor a través de una diferencia de temperatura finita. En vista de que los cuerpos en movimiento no pueden regresar a sus estados originales. Por lo tanto. pero el área de contacto no se enfriará y el calor no se convertirá de nuevo en trabajo. un proceso de compresión de no cuasiequilibrio requerirá una entrada de trabajo más grande que la correspondiente a uno de cuasiequilibrio. los cuerpos regresarán a su posición original. por ejemplo. El trabajo de la frontera real es una función de la presión. La no uniformidad de la presión implica que éste proceso no sea de cuasiequilibrio. Al invertir el proceso y permitir que el gas se expanda rápidamente. y crearán así una región de baja presión antes de la cara del émbolo. ahí la presión será más alta que en otras partes del cilindro. este proceso se conoce como irreversible. Esto aumentara la presión cerca de la cara del émbolo. Otra forma de irreversibilidad es la expansión y compresión. si en este proceso el émbolo se empuja con mucha rapidez las moléculas del gas cerca de la cara del émbolo no tendrán suficiente tiempo para escapar. Cuando se invierte la dirección del movimiento. La transferencia de calor sólo sucede cuando hay una diferencia de temperatura entre un sistema y sus alrededores. Debido a éste valor de baja presión en la cara del émbolo un proceso de no cuasiequilibrio entregará menos trabajo que el reversible correspondiente. y en consecuencia. si se considera un dispositivo émbolo-cilindro adiabático sin fricción que contiene gas. cuando dos cuerpos en contacto están obligados a moverse uno con respecto del otro. Las irreversibilidades externas son todas aquellas que absorben parte del trabajo producido por el sistema.Wu = T0Sgen (1. parte de la energía que podría haber sido convertida en trabajo permanece almacenada en la sustancia. Después de que un gas se expande irreversiblemente. Las irreversibilidades internas están relacionadas con la fricción en el fluido (turbulencia. y por lo tanto habrá una diferencia de temperatura con el medio circulante. por lo tanto. Ya que la temperatura de la sustancia es probable que cambie durante la expansión.32). se tiene que la expansión o compresión adiabática de no cuasiequilibrio de un gas es irreversible. en la práctica finalmente es absorbida por un sumidero de calor.CAPITULO II el gas durante la compresión. En la región de 27 . También es útil señalar una ecuación específica para la irreversibilidad de un proceso de transferencia de calor que se obtiene directamente de la ecuación (1. roce sobre las paredes de un conducto y frotamiento de una capa de fluido sobre otra) y con los gradientes de presión y temperatura dentro del fluido. pues el disponer de una pared adiabática es puramente ficticio. Si se tiene una diferencia de tal clase existirá transmisión de calor.37) La relación de irreversibilidad I asociada con un proceso de un sistema abierto es: I Wrev Wu T0 Sgen (1. La irreversibilidad en sistemas cerrados asociado con un proceso se determina con la siguiente ecuación: I = Wrev . La mezcla de dos gases o líquidos es un proceso irreversible como lo es la combustión. Una irreversibilidad externa se debe al flujo de calor a través de las paredes confinantes.38) La irreversibilidad interna es cualquier irreversibilidad en el interior del sistema. los alrededores no pueden regresar a su estado inicial. RENDIMIENTO EXERGÉTICO Desde el punto de vista de la segunda ley. tanto ΔΦmc como Wu son cero. el balance de exergía se reduce a: IQ = ΦQ. Por tanto. 28 .ΦQ. mide la perdida de exergía durante un proceso. sum .42) El rendimiento exergético tiene en cuenta las pérdidas de capacidad de trabajo durante el proceso. Una definición general del rendimiento exergético ε (o ηII) es: Exergía recuperada Exergía su min istrada .40) 1 Destrucció n y pérdidas de exergía exergía su min istrada (1. la transferencia de exergía asociada a la transferencia de calor en las fronteras de la región donde tiene lugar esta transferencia determina la irreversibilidad en el interior de esa región. En presencia de irreversibilidades.41) Para dispositivos de régimen estacionario el rendimiento exergético es: II Flujo de exergía recuperada Flujo de exergía su min istrada (1. la entropía genera y la exergía se destruye.CAPITULO II transferencia de calor. para el calor transferido entre dos regiones de temperatura conocida. El rendimiento exergético también llamado rendimiento de la segunda ley. la entropía y la exergía son propiedades no conservativas. (1. ced (1.39) Así pues. sería más exacto definir el rendimiento exergético del generador de vapor como sigue: II magua ( sal mc c en ) 1 I mc c (1. tiene más sentido considerar que esa exergía forma parte del término de pérdidas.40). Por lo tanto. Así entonces.46) mc c mh h Tomando en cuenta la ecuación anterior.44) en la ecuación (1. siempre que se vaya a utilizar algún dispositivo de recuperación de calor.45) II magua ( sal en ) 1 I mc c mh h (1.43) rec magua ( sal en ) (1. es exergía perdida.44) Sustituyendo las ecuaciones (1.CAPITULO II sum mc c mh h (1. la exergía de los humos va a ser degradada finalmente debido a que los humos son lanzados a la atmósfera. la ecuación para calcular el rendimiento exergético queda expresada con la ecuación siguiente: rec sum (1.43) y (1. ya que en última instancia.47) 29 . 2 ANÁLISIS ENERGÉTICO DEL GENERADOR DE VAPOR.. c).Transformar el agua en vapor. que la energía química del combustible se libera en forma de calor. En estos pasajes se encuentran otros elementos del generador del vapor que son calentados por los gases calientes. de tal forma. Los gases calientes producto de la combustión salen del hogar y son conducidos por unos pasajes y dúctos de escape a la atmósfera... Esta metodología se utilizará para analizar un caso real. sólido o gaseoso y se alimenta continuamente al hogar mediante los quemadores y otros dispositivos adecuados. En este subtema se verá la definición.Sobrecalentar el vapor.Calentar el agua. El combustible puede ser líquido.CAPITULO II 2. En cuanto a la operación del generador de vapor al producirse la combustión se tiene la primera transformación de energía. ésta se realiza en el hogar del generador de vapor. en la misma flama y los gases calientes producto de la combustión. El aire para la combustión es manejado por unos ventiladores que lo envían a través de dúctos hasta llegar a los quemadores y al hogar. b). 30 . La combustión en el hogar libera el calor que será aprovechado por determinadas partes del generador de vapor para: a). Se desarrolla una metodología de análisis energético para evaluar el desempeño de cada uno de los componentes de un generador de vapor utilizando todos los conceptos descritos en el subtema anterior. Debido a que los generadores de vapor transmiten calor procedente de una fuente externa a un fluido a continuación describiremos lo que es la combustión: La combustión se produce en un recinto llamado hogar. clasificación y una breve descripción de un generador de vapor. formando una costra pastosa blanca. escorias semifundidas. c) ADHERENCIAS DE ESCORIAS: En el hogar las cenizas finas derretidas adquieren una consistencia pegajosa o se auto plastifican y se adhieren a las paredes.CAPITULO II RESIDUOS DE COMBUSTIÓN: a) POLVO DE HUMO: Son las partículas sólidas quemadas por el gas y arrastradas por los productos de la combustión. d) CORROSION: Los depósitos tienden a acumularse sobre el equipo que queda en el lado más frío de la caldera en donde la temperatura de los gases baja hasta cerca o abajo del punto de rocío. Los depósitos de hollín son giroscópicos y como el residuo del combustible tiene huellas de SO2 y SO3 además de sulfato de sodio. incluyendo escorias vítreas. estos componentes reaccionan químicamente para formar ácidos sulfúricos y sulfurosos. b) ESCORIAS: Residuos derretidos o fundidos. masa de escoria fundida que constan de partículas que al derretirse se han adherido unas a otras parcialmente. diluidos pero altamente corrosivos cuya acción se suman a la de la oxidación normal. Estas acumulaciones reducen la capacidad de transmisión de calor de las paredes y originan el aumento de la temperatura de la superficie. con la humedad. incluyendo cenizas volátiles y partículas de combustible quemado que son arrastradas del hogar. 31 . por los gases que salen de él. Los efectos de la escoria son el principal origen de los altos costos de mantenimiento de los materiales refractarios. 59 % V.S. Stepanov 32 . Cuando las características calorimétras de los combustibles no son conocidas.333[C] 141865. los gases de escape contienen otros componentes que pueden estar quemados de manera incompleta con respecto a sus contenidos de energía. Éste potencial es mostrado por la energía química y la exergía química. Además de vapor.08( [H] [O] / 8) 19500[S] 9789. el poder calorífico superior no es potencial total de energía para un combustible. Los cálculos en los que se usa el poder calorífico inferior implican un decremento artificial de la energía en los procesos productivos. La correcta estimación del valor de la energía suministrada a un proceso por un combustible es importante.1 % 10. los cuales se emplean para calcular la energía química y la exergía química del combustible.CAPITULO II ENERGÍA Y EXERGÍA QUÍMICA DE COMBUSTIBLES. los valores de la energía química se determinan usando la siguiente expresión*: EQuim (1 0.288[Br] 685. Generalmente ha sido seleccionado el poder calorífico inferior.06[Cl] 1226.07 % 0. Uno de los métodos más conocidos y empleados para estimar la energía química y exergía química de los combustibles es el desarrollado por Shieh y Fan. % en peso Carbono Hidrógeno Azufre Nitrógeno * 83.03 % 5.474[F] 705.15[O] 32833.471[I] A continuación se presenta la composición química del combustible usado en el generador de vapor. Por lo tanto. 300 % 100. domos.5 33 . es generador de vapor. economizador y precalentador de aire. CLASIFICACIÒN Y DESCRIPCIÒN.072 % 0. se creo el término generador de vapor. que algunas veces son confundidos. En la generación de vapor existen dos términos.1 DEFINICIÒN. La producción de vapor es un proceso en el cual se involucra la transferencia de calor a partir de un combustible hacia un fluido de trabajo (agua).2. En cuanto a su estructura. Se comprende como caldera únicamente al cuerpo que forma al recipiente y la superficie de calentamiento. en forma eficiente. El generador de vapor es un conjunto de elementos integrados y dispuestos de tal forma que se realiza una combustión y se absorbe el calor del producto de la misma. Como se muestra en la figura 2. DEFINICIÓN. Sin embargo actualmente el término con el que se designa a la unidad completa. sobrecalentadotes. los elementos más importantes que lo constituyen son: hogar. quemadores.000 % 2.CAPITULO II Oxígeno Humedad Cenizas 0. recalentador.838 % 0. caldera y generador de vapor. Con la aparición de las paredes con agua para el hogar. CAPITULO II Figura 2. 34 .5 Partes que componen el generador de vapor. calidad y en la cantidad que se requiera.CAPITULO II De acuerdo a las presiones de operación. sistema del fogón. En este trabajo el tipo de caldera que nos interesa son las estacionarias que se utilizan en plantas de vapor para procesos industriales. Por razones de economía el vapor debe ser generado y suministrado con un mínimo de pérdidas. Los generadores de vapor son diseñados para transmitir el calor procedente de una fuente externa (generalmente por combustible) a un fluido dentro de la misma caldera. capacidad de generación. hay generadores de baja presión. El vapor debe ser alimentado en las condiciones deseadas. plantas de vapor para centrales termoeléctricas. tipo de fogón. forma general. fuentes de calor. posición relativa de los gases calientes y del agua. utilizados para calefacción y para producir agua caliente. para la generación de fuerza utilizada en centrales termoeléctricas y en plantas de procesos industriales. posición del hogar. CLASIFICACIÓN. nombre registrado del fabricante y propiedades especiales. clase de combustible. 1) POR SU USO: Algunos se han diseñado para proporcionar fuerza en general o calefacción. otros en cambio. Sus características varían de acuerdo con la naturaleza del servicio que prestan. temperatura. Las calderas reciben básicamente las denominaciones de estacionarias (las instaladas en tierra o fijas) y móviles (para navíos y locomotoras). Los generadores de vapor se clasifican basándose en algunas de las características siguientes: uso. materiales de fabricación. sistema de circulación. se destinan para funciones más especializadas. construcción. presión. es decir de acuerdo con la presión. fluido utilizado. así como generadores de alta presión. 35 . forma y posición de los tubos. 4) POSICIÓN RELATIVA DE LOS GASES CALIENTES Y DEL AGUA. dicha construcción debe someterse a las normas prescritas por el reglamento de Calderas y Tanques de Presión de Asociación Americana de Ingenieros Mecánicos.25 kg/cm2 (160 lb/plg2) y cuyas temperaturas no sobrepasen los 120 °C (250°F). Para mantener un control de seguridad sobre las características de construcción de toda caldera estacionaria susceptible de aseguramiento.CAPITULO II 2) PRESIONES: Por su presión de trabajo los generadores de vapor se clasifican en baja y alta presión. Se caracterizan por ser grandes productores de vapor. el generador de vapor de tubos de humo (pirotubular) y el generador de vapor de tubos de agua (acuatubular). por ejemplo para producir agua caliente. se fabrican por lo general. utilizada en centrales termoeléctricas y en plantas de procesos industriales. se construyen con aceros especiales. 3) MATERIALES DE FABRICACIÓN. de hierro colado o de acero. Comprende todas las calderas de vapor que no exceden de 1. Los generadores de vapor de baja presión. Las calderas de alta presión se utilizan para la generación de fuerza. conocido como reglamento de calderas ASME. GENERADOR DE VAPOR ACUATUBULAR: En este tipo de generadores de vapor el agua que se va a transformar en vapor circula a través del interior de los tubos y los gases calientes se hallan en contacto con la superficie externa de éstos. Se consideran todas aquellas calderas cuyas condiciones de operación sobrepasan los límites señalados en el párrafo anterior. Hay dos clases generalizadas de generadores de vapor. debido a su gran calentamiento y 36 .05 kg/cm2 (15 lb/plg2) y todas las calderas para agua caliente que operan a presiones que no exceden de 11. Los generadores de vapor de alta presión. Las calderas de baja presión se utilizan para calefacción y en distintos procesos de fabricación. son empleadas casi exclusivamente cuando interesa obtener elevadas presiones y rendimientos. Por la forma de los tubos los generadores de vapor son de tubos rectos y curvos. éste tipo de generador de vapor son utilizadas en instalaciones de calefacción a baja presión. generalmente tienen un hogar integral limitado por superficies enfriadas por agua. horizontales e inclinados. debido a que el espesor de sus planchas resultaría excesivo. Los tubos curvos permiten contracciones y expansiones. cualidad que los hace muy ventajosos. Por la posición de los tubos los generadores de vapor se clasifican en verticales. los cuales se hallan rodeados de agua. Los tubos expuestos al calor más fuerte se llaman de generación. En la actualidad. 5) FORMA Y POSICIÓN DE LOS TUBOS. Este tipo de generador de vapor no puede construirse para presiones y capacidades de producción elevadas. pues son los que producen la mayoría del vapor. debido a que los esfuerzos desarrollados en los tubos por las altas presiones son de tensión en vez de compresión. 37 . Cuando los tubos son curvos. estos están unidos a su parte superior por el o los tambores colectores de vapor y en su parte inferior por el tambor colector de fango. y entran en los colectores en dirección radial. Los primeros están unidos entre si por cabezales y estos a su vez están unidos a los tambores colectores de vapor.CAPITULO II al largo recorrido de los gases de combustión. y algunos tipos más grandes para producir vapor a presiones relativamente bajas destinadas a calefacción y a la producción de energía. GENERADOR DE VAPOR PIROTUBULAR: En este tipo de generador de vapor los gases calientes pasan por el interior de los tubos. como ocurre en generadores de vapor pirotubulares. Los más alejados del fuego se llaman de circulación y es por donde baja el agua de los colectores superiores. no es necesario utilizar los grandes ductos para el paso del agua y vapor. Por su capacidad de generación los generadores de vapor se clasifica en: Baja y Alta capacidad. en cuyo sistema el fluido de circulación es forzado “circulación” a través de la caldera. En este estado. Empleando la circulación forzada. 7) POR SU CAPACIDAD DE GENERACIÓN. 38 . el agua de más baja temperatura (mayor densidad) desciende al punto más bajo en la caldera y desplaza al agua que tiene más temperatura y por consecuencia menor densidad.CAPITULO II 6) SISTEMA DE CIRCULACIÓN. La mayoría de los generadores de vapor trabajan con circulación natural. con su disposición tan cuidadosamente estudiada para la promoción de la circulación natural. CALDERA DE CIRCULACIÓN FORZADA O POSITIVA: En la caldera de circulación forzada. por lo que en este punto se suman la presión a que se encuentra sometida el agua más la presión producida por el peso de la columna de agua. Estas limitaciones desaparecen. en algunas se utiliza la circulación forzada (o circulación positiva). Esto origina una circulación continua que se prolonga mientras exista diferencia de temperatura en las partes de la caldera. o se aplica una recirculación parcial controlada. CALDERAS DE CIRCULACIÓN NATURAL: Las calderas de circulación natural operan bajo el principio de diferente densidad debido a diferente temperatura. esto es. el domo inferior es la parte de la caldera que esta sujeta a mayor presión durante la operación. ya que una o varias bombas pueden vencer cualquier resistencia al flujo. se utiliza una bomba colocada exteriormente para forzar el agua o el vapor de los circuitos térmicos de la unidad. independientemente de las tendencias circulatorias naturales. Domo superior y 3. 6. Ventilador de tiro inducido. de otras reacciones químicas. 10) POR EL SISTEMA DEL HOGAR. Precalentador y calentador de aire. 4. 7. Para desempeñar sus funciones eficientemente. están dotados de instrumentos y equipos auxiliares tales como: 1. Hogar. de los gases calientes. Economizador. Domo inferior. 2. Recalentador.CAPITULO II 8) POR SU CONSTRUCCIÓN EN: Tipo paquete Sobre medida 9) POR LA FUENTE DE CALOR. 9. de los gases de desperdicio. 39 . Sobrecalentador. Se clasifican de acuerdo a la posición de los quemadores en: Frontales Tangenciales Horizontales Verticales DESCRIPCIÓN Los generadores de vapor son estructuras metálicas de diferentes formas y tamaños. 8. dependiendo de su uso y capacidad. Ventilador de tiro forzado 10. por la aplicación de la energía eléctrica y el empleo de energía nuclear. Quemadores 5. Por la combustión de combustibles sólidos. líquidos y gaseosos. atraviesa el metal de los tubos por conducción y por último se difunde en agua por convección. eliminando con lo anterior cualquier superficie de refractario expuesta a radiación. Los requisitos del domo deberán satisfacer los siguientes puntos: 40 . para evitar que las espumas y los sólidos en suspensión sean arrastrados por el vapor al exterior del generador. conectados a dos cabezales. Chimenea. Atemperadores. uno superior y otro inferior. Accesorios. El calor que desprende de la combustión es transmitido de la flama a la superficie de los tubos por radiación. razón por la cual tiene la relación de transmisión de calor más alta y están sujetos a fluctuaciones de temperatura y presión más fuerte. Las paredes de agua consisten principalmente en tubos rectos. 14. Los generadores modernos constan de paredes de agua cubriendo en su totalidad la superficie interior del hogar. dichos tubos reciben su alimentación de agua del domo inferior hacia el cabezal correspondiente y reciben cerca del 50% del calor liberado por la combustión. La vida del material refractario esta influenciado por: a) Altas temperaturas b) Cambios rápidos y continuos de temperaturas c) Vibraciones y flamasos en la caldera d) La acción de aislamientos. 12. 2) DOMO SUPERIOR: Se encuentra en la parte superior del generador de vapor. A continuación se describen cada una de sus partes: 1) HOGAR: Es la cámara donde se efectúa la combustión. Mamparas 13. es un cilindro horizontal de acero que separa el agua del vapor.CAPITULO II 11. Son instalados en las paredes del hogar del generador. 41 . cada quemador tiene compuerta para el suministro de aire. estos elementos son de gran importancia. de acuerdo con el método utilizado para atomización del combustible. pero de menor diámetro que el domo superior. pese a los cambios del nivel de agua durante la operación e) Asegurar accesibilidad máxima para la inspección del domo y los tubos... Los tubos de las paredes del hogar están unidos por uno de los extremos el domo superior y por el otro el domo inferior. cada uno inyecta el combustible en forma de neblina muy fina que después se mezcla con el aire para lograr una combustión correcta. habiendo varias opciones para su colocación siendo las más comunes frontales y tangenciales. se clasifican en: 1. d) Mantener la pureza del vapor.CAPITULO II b) Proporcionar vapor de alta pureza c) Proporcionar agua libre de vapor a los tubos de bajada para obtener el máximo de circulación. se ha encontrado que parte de la eficiencia del generador radica en el tipo de quemador. debido a los problemas de la contaminación ambiental. Los quemadores. Actualmente.Quemadores de atomización con aire 2. Tiene válvulas para purgas.Quemadores de atomización mecánica. 3) DOMO INFERIOR: Es un cilindro horizontal.Quemadores de atomización con vapor 3. 4) QUEMADORES: Son los dispositivos empleados para mezclar y quemar el combustible dentro del hogar del generador. llamado también tambor de lodos. En este domo se lleva acabo el asentamiento de los sólidos en suspensión.. que mejora la combustión con cargas bajas. alimentación y combustión.CAPITULO II 5) PRECALENTADOR DE AIRE: Es un aparato de intercambio de calor. Aprovecha el calor de los gases producto de la combustión. se agrega el aire requerido para la combustión. para calentar el aire con la finalidad de que entre a la temperatura adecuada al hogar y no cause desbalanceo térmico. altamente deseables: 1) La eficiencia de la combustión mejora. La aceleración de la combustión. el calor remanente se puede emplear para calentar el aire necesario para la combustión 7) El carbón puede ser secado durante la pulverización. porque ésta es casi completa con menor cantidad de aire de exceso. además de las ventajas generales obtenidas con el empleo del equipo de recuperación de calor. 42 . 6) Si el total del calor recuperable es mayor que el que se puede aprovechar para el calentamiento del agua de alimentación. El precalentador de aire no es un aditamento absolutamente necesario para la operación de una planta generadora de vapor su empleo depende de las condiciones. necesidades de la instalación así como de los factores técnicos y económicos necesarias de la planta. permitiendo su fácil transporte. lo que permite un coeficiente más elevado de absorción de calor. o se usa para secado u otros procesos. Este calor recuperado. 3) 4) La aceleración de la ignición. que permite la reducción del tamaño del fogón. 2) La ayuda a la estabilización de la ignición del combustible. 5) Temperatura más elevada en el fogón. ocasionalmente se le utiliza para extraer calor de alguna otra fuente. con el consiguiente aumento en la producción de vapor. que permite mayor flexibilidad en la carga. los precalentadores de aire ofrecen las siguientes características. o en su defecto una mayor liberación de calor para un volumen determinado. Se utiliza para recuperación de calor de los gases de escape de una unidad generadora de vapor. 10) El aire caliente puede utilizarse en el calentamiento de locales. para el ventilador de tiro forzado. 6) SOBRECALENTADOR: Son intercambiadores de calor. 5) Las fugas de aire pueden descomponer la capacidad de calefacción. lográndose menor temperatura en la chimenea y un aprovechamiento mayor de calor. además de poseer en el estado de saturación. imponen problemas de diseño que requieren un estudio cuidadoso. 6) Las fugas no se perciben usualmente. 2) Los depósitos de combustible que se forman. así como los ductos requeridos. incluyen lo siguiente: 1) El precalentamiento del aire aumenta los costos de mantenimiento de la chimenea y de los materiales refractarios del fogón. requiriéndose una reparación considerable o total reposición. Dependiendo de su localización dentro del generador de vapor y de la forma como absorben el calor. pueden ser de tipo radiante o convectivos y sus características son: 43 . menor será el contenido de SO3 en los gases de escape. Las desventajas de los precalentadores de aire. bagazo. 9) El aire caliente ayuda al secado y apoya la ignición de los desperdicios húmedos tales como combustibles volátiles de bajo grado. y productos similares. pueden incendiarse. como son los desechos de los aserraderos y fábricas de papel. sino cuando la corrosión está muy avanzada. 3) Las obstrucciones pueden afectar seriamente la operación de la unidad generadora de vapor. turba. destinados para transmitir energía adicional al vapor. necesitándose una compensación mediante el aumento de fuerza para el ventilador. 4) Las necesidades del espacio requerido y del peso para el precalentador. una presión dada. causando daños considerables.CAPITULO II 8) Entre mayor sea el precalentamiento. madera. lignitos. secado de productos y otras aplicaciones similares. para lo anterior se necesita un flujo de vapor rápido y uniformemente repartido. son una serie de tubos doblados en forma de “U”. El objeto de suministrar calor al vapor es para que alcance su temperatura en recalentamiento. recibe el agua de alimentación aumentando su temperatura cercana a la de ebullición. Su empleo se justifica únicamente cuando tiene la aptitud de absorber calor con mayor economía que otros tipos de superficies de calefacción. conectados en paralelo entre los cabezales de entrada y salida. de esta forma el calor de los gases es transmitido al vapor. Generalmente dichos cabezales son colocados fuera de la caldera.CAPITULO II Radiantes: están localizadas en la parte superior del hogar y reciben el calor por radiación directamente de la flama. 44 . para enviarla al domo. 7) RECALENTADOR: Es una serie de tubos por cuyo interior pasa vapor y por exterior pasa el flujo de gases calientes. diseñado para transmitir calor de los productos de combustión a un fluido. Dicha velocidad del vapor a través de los tubos está limitada por la caída de presión admisible. generalmente agua. 8) ECONOMIZADOR: Se localiza en la salida de los gases. El economizador puede definirse como un aditamento de recuperación de calor. aprovechando el calor de los gases al salir a la atmósfera por la chimenea. Usualmente no se produce vapor en el economizador para evaporación. Convectivos: están localizados en los pasajes de los gases calientes y reciben calor de estos por convecciòn Los tubos del sobrecalentador deben tener un enfriamiento adecuado. Los elementos del sobrecalentador. para evitar sobrecalentamientos. o bien. 10) VENTILADORES DE TIRO INDUCIDO: Es un ventilador que está situado entre el generador y la chimenea. 5) La carga sobre el fogón y el equipo de combustión que se deriva de su operación es reducida. tiene como función reducir la presión de los gases en el hogar. el economizador tiene las siguientes ventajas: 1) Su costo inicial es más favorable en las instalaciones chicas. El flujo de aire es regulado por medio de una compuerta.CAPITULO II VENTAJAS DEL ECONOMIZADOR: Comparado con el precalentador de aire. hasta lograr un valor menor que la presión atmosférica y descargarlos a la chimenea con una mayor presión que la atmosférica. el cual introduce el aire atmosférico a la cámara de combustión. 3) Su acción acumulante de calor facilita una evaporación más rápida cuando se trabaja en ciclos alternados de arranque y parada. 9) VENTILADORES DE TIRO FORZADO: Consta de un ventilador accionado por una turbina o motor eléctrico. que forma parte del sistema de una caldera. a esto se le llama tiro. se utilizan los gases de la combustión para calentar el aire. Para mantener la combustión es indispensable suministrar aire y sacar los productos de la combustión. lo que hace que la temperatura del aire se eleve. 4) Su espacio requerido es menor para una capacidad determinada. Se utiliza un ventilador 45 . el aire es pasado primero por un precalentador de aire rotatorio que intercambia el calor de los gases producto de la combustión durante el movimiento giratorio. El flujo de los gases es originado por la diferencia de presiones entre el hogar y el punto de escape de los gases de la caldera. Posteriormente el aire es pasado a través de gases de combustión. Los economizadores son de tipo integral. Siendo la presión de éste positiva. se instalan equipos de recuperación. así como en las unidades que operan a presiones de vapor bajas. tipo adyacente. En este equipo. 2) Se requiere menos fuerza auxiliar. En su recorrido hacia la caja de aire. esta es la razón por lo que las chimeneas deben estar recubiertas interiormente con un anticorrosivo. haciendo extractor por lo tanto la presión del hogar es negativa. por ella se desalojan los productos de la combustión. La mayor parte de los gases producto de la combustión forma depósitos que al enfriarse se torna corrosivo. 12) MAMPARAS: Con el objeto de aprovechar el calor de la combustión. que se aprovecha el calor máximo obtenible del combustible y de los productos de la combustión. el pasaje de los gases a la chimenea. Las dimensiones de los ductos y el diámetro de la chimenea deben asegurar el flujo continuo de los gases y deben estar bien soportadas para resistir vientos de gran velocidad. 11) CHIMENEA: Es una torre de forma cilíndrica y hueca que comunica su base con el tiro inducido y su parte superior con la atmósfera.CAPITULO II de rotación invertida. Uno de los aspectos que se debe cuidar. El problema básico del diseño de una caldera. El ventilador de tiro inducido esta expuesto a daños por elevadas temperaturas. llamados Mamparas. su altura debe ser suficiente para efectuar la descarga a la atmósfera. El flujo de gases de la caldera está controlado por las mamparas o deflectores. La disposición de las mamparas depende de algunos factores: a) b) Pérdida tolerable de tiro Tamaño y disposición de la superficie de calentamiento de la caldera. no es directo. sino que está dividido por tabiques reflectores. los cuales desvían los gases aumentando su recorrido para dar más tiempo a que cedan su calor a los tubos. que pueden ser de metal o material refractario. es el de la colocación de las mamparas para obtener el máximo aprovechamiento de la temperatura de los gases en su recorrido hacia la chimenea. 46 . consiste en disponer de la superficie total de absorción de calor de la manera tal. La eliminación de uno o más de los cambios de dirección. LOCALIZACIÓN: El atemperador puede ser colocado en alguna de las siguientes posiciones: a) Entre la salida del vapor saturado de la caldera y el sobrecalentador. en donde sirve como un desobrecalentador de posenfriamiento. Elementos disponibles para soportar las mamparas. Equipo de combustión y condiciones de operación. dará como resultado la elevación de la temperatura de los gases en la chimenea. La desintegración de las mamparas o su construcción defectuosa. b) En algún punto intermedio. Si el atemperador es utilizado exclusivamente para vapores sobrecalentados. recibe el nombre de desobrecalentador. Combustible. 13) ATEMPERADORES: El atemperador es un aparato dedicado a reducir la temperatura y la cantidad de calor de cualquier vapor supercalentado o fluido que pasa a través de él. reforzadas con varillas metálicas). c) En la salida del sobrecalentador. c) De losas o tabiques refractarios. mantener una velocidad adecuada de éstos.CAPITULO II c) d) e) f) Posición de la salida de los gases. entre dos secciones consecutivas del sobrecalentador en donde sirve como desobrecalentador intermedio. y la consecuente pérdida de eficiencia y capacidad. 47 . El diseño de las mamparas debe procurar que el flujo de gases pase atravesando los tubos. trae como consecuencia el sobrecalentamiento de la caldera que frecuentemente ocasiona fallas. d) Con láminas de acero. prever que el hollín y las cenizas finas se depositen en lugares fácilmente accesibles para su desalojo. en cuyo caso recibe el nombre de atemperador de condensación. Las mamparas se pueden construir: b) Con materiales refractarios colables (mamparas monolíticas. se diseña para una descarga del vapor a temperatura más baja. d) Es posible controlar la temperatura del vapor sobre un amplio margen de la carga de la caldera. Este método de atemperación presenta algunas desventajas. c) La caída de presión del vapor a su paso por el condensador. La entrada de vapor húmedo al sobrecalentador. 48 . son los siguientes: a) No se agregan impurezas sólidas al vapor. precisamente durante los periodos de fluctuaciones en la demanda. por las razones siguientes: a) La sección de la etapa final del sobrecalentador. ya que el agua ha sido previamente condensada del vapor. cosa que ocurrirá invariablemente si un calentador de agua de alimentación se pone fuera de servicio. Las ventajas que se le atribuyen al tipo de control por condensación. e) La capacidad de control aumenta automáticamente si la temperatura del agua desciende. es insignificante. asegurando una reacción rápida ante los cambios de temperatura. es muy difícil obtener una distribución uniforme de estas gotas de agua y su distribución dispareja causará transtornos excesivos en los tubos.CAPITULO II ATEMPERACIÓN DE CONDENSACIÓN: Cuando el atemperador es colocado antes del sobrecalentador. condensará una parte del vapor saturado que pasa a través de él. b) La superficie de control es menor que la de otros tipos de atemperadores y por consiguiente tiene menor capacidad de acumulación de calor. La temperatura del sobrecalentamiento se controla por medio de la cantidad de agua que el sobrecalentador tiene que reevaporar. en el cual el atemperador es colocado en uno de los cabezales de entrada del sobrecalentador utilizando agua de alimentación. a consecuencia de las variaciones de la temperatura. ATEMPERADORES INTERMEDIOS: Tienen la ventaja de su menor costo sobre los que se colocan a la salida del sobrecalentador. ocasionará el enfriamiento de los tubos y puede originar su ruptura si las gotas de agua son lo suficientemente grandes. Además. La columna de cristal puede ser bloqueada por medio de las válvulas que la une al domo de vapor. b) Se necesita mayor cantidad de tubería de interconexión. 2. Válvulas de purga: La finalidad de estas válvulas es la eliminación de los sedimentos. las que provocan la obstrucción al paso del aire y de los gases. Columna e indicador de nivel: Todas las calderas de vapor están equipadas con un indicador de nivel de agua que permite la observación visual de la cantidad de agua que contiene la caldera. por que trabaja con diferenciales de temperatura más bajos.CAPITULO II b) Como tanto el atemperador como su tubería intermedia. Las válvulas que están colocadas en el domo inferior de las calderas. va conectado a una columna. Los siguientes inconvenientes anulan parte de estos ahorros: a) La unidad tiene que ser más grande. El indicador tipo cristal. parte por medio de conexiones soldadas al domo superior. aire o una mezcla de aire y vapor). Sopladores de hollín: son aparatos que se instalan en los generadores . que es en donde se producen acumulaciones de hollín. 3. en las superficies de calentamiento. para su construcción se requerirá acero de menor precio. estas permiten al operador cerciorarse manualmente del nivel del agua dentro de la caldera. para darle mantenimiento aun en operación. en líneas soldadas al cuerpo del mismo y cercanas a sus extremos. para hacer la limpieza (mediante chorros de vapor. La columna tiene soldadas al cuerpo tres válvulas de prueba. 14) ACCESORIOS: 1. están diseñados para temperaturas moderadas. producidos durante el tratamiento del agua de calderas. además tiene una válvula de purga que se opera una vez por guardia para eliminar los sedimentos producto del tratamiento interno. tanto del lado de agua como la de vapor. la cual a su vez. 49 . disminuyendo el tiro. con lo que no solamente se protege la caldera si no todo el equipo al que esté alimentando. es necesario un diseño especial para poder abrir las mirillas para la limpieza de los cristales. el hogar se dice que es integral. así como para poder localizar alguna fuga en la misma. no así en el segundo. 5. Cuando existen paredes de agua en las calderas. El diseño de estos registros está regido por las características de las calderas. Paredes de agua: Se denominan paredes de agua a una serie de tubos que rodean el horno de calderas. iniciándose con la válvula del sobrecalentador para garantizar que siempre hay flujo a través de los elementos que lo forman. 50 . Estos tubos además de aumentar la capacidad de la caldera. consistiendo éste en la entrada de aire en tal forma que al abrirse haga succión hacia dentro del hogar. Por el interior de los tubos circula agua y están conectados directamente a los tambores. que cuando se operen de manera escalonada. 6. en el que al tener presión positiva en el hogar (ligeramente mayor a la atmosférica). dependiendo de la capacidad de la caldera es el número de válvulas requeridas. Válvulas de seguridad: Es absolutamente necesario dotar a la caldera de un dispositivo de protección que prevengan el aumento de presión más allá de la diseñada. puesto que el primer caso pueden abrirse sin peligro de sufrir daños. Las válvulas de seguridad deben estar calibradas de tal manera. Este dispositivo es la válvula de seguridad. por medio de los cabezales.CAPITULO II 4. disminuyen la temperatura del horno protegiendo por lo tanto al refractario de las paredes. Registro y puertas de acceso: Todas las calderas deben de tener un numero suficiente de registro y puertas de acceso lo suficientemente bien localizados para inspección y limpieza de los diferentes pasos de éstas. ya sea de tiro balanceado o de hogar a presión. Los registros o mirillas de las calderas deberán permitir la observación del fuego en el hogar para determinar la operación correcta de los quemadores. tanto por las paredes laterales como el piso y el techo. 471[I] 2.08([H] [O] / 8) 19500[S] 9789. Limpia tubos mecánicos: Son de dos clases: a) De tipo vibratorio: desprenden la incrustación por medio de golpes rápidos.2. la aleación se funde y el vapor se escapa por el agujero. De esta manera se impide que la presión de la caldera se haga excesiva.288[Br] 685.CAPITULO II 7.2 METODOLOGÍA DEL ANÁLISIS.Cuando las características calorimétras de los combustibles no son conocidas.474[F] 705. 2. los valores de la energía química se determinan usando la siguiente expresión: EQuim (1 0. cuando el nivel del agua es lo suficientemente bajo para dejar descubierto el tapón.06[Cl] 1226. b) De tipo fresa giratoria: arrancan la incrustación por medio de una herramienta cortante rotativa. 8..333[C] 141865. 1. Estos consisten en manguitos de acero o bronce rellenados de una aleación de estaño y se insertan en el cuerpo cilíndrico de la caldera a la altura del nivel del agua mínimo permisible según el Reglamento de Calderas de la ASME.Se calcula el flujo térmico suministrado al generador de vapor a través del combustible (el flujo másico del combustible por la potencia calorífica del mismo) con la siguiente ecuación: Qsum mc Pc 51 . El extremo pequeño del tapón esta en contacto con los productos de la combustión.. son aplicables en los generadores de vapor acuatubulares y pirotubulares. solamente se emplea en generadores de vapor acuatubulares. Tapones fusibles: Se utilizan regularmente para proteger las calderas (especialmente las pirotubulares) que trabajan a una presión relativa inferior a 16 kg/cm2.15[O] 32833. Se obtiene el rendimiento del generador de vapor dividendo el calor recuperado por el agua en el generador de vapor entre el flujo térmico suministrado al generador de vapor con la siguiente ecuación: gv Qrec Qsum 5*..CAPITULO II 3.Se calcula el calor recuperado por el agua en el generador de vapor con la ecuación 1. Q W m (hsal hen ) (1..Se obtiene el rendimiento del generador de vapor dividendo el calor recuperado por el agua en el generador de vapor entre la energía química del combustible. los cuales se obtienen de la siguiente manera: Qsum maire (h5 h4 ) Qrec magua (h2 h1) 52 .El análisis energético del economizador se realiza determinando la cantidad de calor suministrado y de calor recuperado.15...15) Q rec m agua (hsal hen ) 4. gv Qrec EQuim 6. .El análisis energético del sobrecalentador II se realiza determinando la cantidad de calor suministrado y de calor recuperado.CAPITULO II El rendimiento del economizador se obtiene de la siguiente manera: Qrec Qsum 7.. los cuales se obtienen de la siguiente manera: Qsum maire (h4 h3 ) Qrec magua (h3 h 2 ) El rendimiento del sobrecalentador I se obtiene de la siguiente manera: Qrec Qsum 8. los cuales se obtienen de la siguiente manera: Qsum maire (h3 h 2 ) Qrec magua (h5 h4 ) 53 .El análisis energético del sobrecalentador I se realiza determinando la cantidad de calor suministrado y de calor recuperado. En este método se emplean los principios de la conservación de la masa y energía así como también el segundo principio de la termodinámica para el diseño y análisis de sistemas térmicos. Este método es adecuado para conseguir un uso más eficiente de los recursos energéticos pues permite determinar la localización.CAPITULO II El rendimiento del sobrecalentador II se obtiene de la siguiente manera: Qrec Qsum 9. 54 .. los cuales se obtienen de la siguiente manera: Qsum maire (h2 h1) Qrec magua (h7 h6 ) El rendimiento del sobrecalentador III se obtiene de la siguiente manera: Qrec Qsum 2.3 ANÁLISIS EXERGÉTICO DEL GENERADOR DE VAPOR. Esta información puede utilizarse en el diseño de los sistemas térmicos y permite guiar los esfuerzos para reducir las fuentes de ineficiencia en los sistemas existentes.El análisis energético del sobrecalentador III se realiza determinando la cantidad de calor suministrado y de calor recuperado. tipo y magnitud real de su desperdicio. .1 METODOLOGÍA DEL ANÁLISIS.47: II magua ( sal mc c en ) 1 I mc c (1.S.382 [Cl] 416.Con los valores de la exergía suministrada y exergía recuperada se obtiene el rendimiento exergético del generador de vapor con la ecuación 1..CAPITULO II 2.44.43: sum mc c mh h (1.Una vez recuperada la exergía química del combustible.076 [C] 2040.838 [F] 348. rec magua ( sal en ) (1.288[Br] 685.474[F] 705.567 [I] 298.24[ N] 117714.08([H] [O] / 8) 19500[S] 9789.43) 3.3.471[I] (0..Se obtiene la exergía recuperada por el vapor en el generador de vapor con la ecuación 1.15 Vash sash 32833.47) † V..Cuando las características calorimétras de los combustibles no son conocidas.06[Cl] 1226. se obtiene la exergía total suministrada en el generador de vapor con la ecuación 1.593 [Br] 128. los valores de la exergía química se determinan usando la siguiente expresión†: Quim 32904.192 [O] 8278. 1.333[C] 141865. Stepanov 55 .15[O]) 2.44) 4.556 [S] 13405.337 [H] 16341. . Este dispositivo cuenta con una entrada y una salida por lo que la exergía suministrada se calcula de la siguiente manera: sum maire ( 4 3) 56 ..El análisis exergético del sobrecalentador I se realiza en base a la exergía que se suministra y la exergía que se recupera.45: rec sum (1..El análisis exergético del economizador se realiza en base a la exergía que se suministra y la exergía que se recupera. se obtiene el rendimiento exergético del economizador con la ecuación 1. Este dispositivo cuenta con una entrada y una salida por lo que la exergía suministrada se calcula de la siguiente manera: sum maire ( 5 4) En cuanto a la exergía recuperada es el incremento en la exergía del flujo principal (corriente fría). se obtiene de la siguiente forma: rec magua ( 2 1) Con estos dos valores.47: I mc c 1 II 6.CAPITULO II 5. la exergía suministrada y la exergía recuperada.45) 7.Por lo tanto la irreversibilidad en el generador de vapor se obtiene al despejarlo de la ecuación 1. 45) 8.CAPITULO II En cuanto a la exergía recuperada es el incremento en la exergía del flujo principal (corriente fría). Este dispositivo cuenta con una entrada y una salida por lo que la exergía suministrada se calcula de la siguiente manera: sum maire ( 3 2) En cuanto a la exergía recuperada es el incremento en la exergía del flujo principal (corriente fría). se obtiene el rendimiento exergético del sobrecalentador 1 con la ecuación 1.45) 57 . se obtiene de la siguiente forma: rec magua ( 3 2) Con estos dos valores.El análisis exergético del sobrecalentador II se realiza en base a la exergía que se suministra y la exergía que se recupera. la exergía suministrada y la exergía recuperada. la exergía suministrada y la exergía recuperada.45: rec sum (1.. se obtiene el rendimiento exergético del sobrecalentador 2 con la ecuación 1. se obtiene de la siguiente forma: rec magua ( 5 4) Con estos dos valores.45: rec sum (1. CAPITULO II 9.El análisis exergético del sobrecalentador III se realiza en base a la exergía que se suministra y la exergía que se recupera..45) 58 . la exergía suministrada y la exergía recuperada. se obtiene el rendimiento exergético del sobrecalentador 3 con la ecuación 1. se obtiene de la siguiente forma: rec magua ( 7 6) Con estos dos valores.45: rec sum (1. Este dispositivo cuenta con una entrada y una salida por lo que la exergía suministrada se calcula de la siguiente manera: sum maire ( 2 1) En cuanto a la exergía recuperada es el incremento en la exergía del flujo principal (corriente fría). CAPITULO II 2. A lo largo de sus 40 años de operación. El Costo de Capacidad de Efectivo. una Torre de Enfriamiento y el Equipo Auxiliar. El abastecimiento de agua para los distintos procesos de la central se toma del río Cazones. actualmente es de 100 $/KW. Cada una de las 3 unidades generadoras.4 CASO DE ESTUDIO La Central Termoeléctrica Poza Rica. esta situada en el Km. un Generador Eléctrico. a través de una obra de toma en la margen izquierda del río a 1. consta de un Generador de Vapor. consta de 3 unidades de 39 MW cada una. 194 de la Carretera Federal México-Tuxpan a 6 Km. un Condensador de Superficie de 7000 m3/hr. Marzo de 1963 y Mayo de 1963. en el Ejido San Miguel Mecatepec del Municipio de Tihuatlán. en un terreno de 23 hectáreas. 59 .5 Km. Se le han efectuado los mantenimientos periódicos a las tres unidades habiéndoseles efectuado una rehabilitación a los Generadores de Vapor en los años 1987. las cuales fueron puestas en servicio en Diciembre de 1962. Hgo. de la ciudad de Poza Rica. Ver. de la Central con un flujo máximo de 380 m3/hr. Actualmente el abastecimiento de combustóleo es a través de Autotanques (pipas) que proviene de Refinería de Cd. fueron construidas por la compañía Siemens de Alemania. Tamaulipas y la Refinería de Tula. La capacidad de generación es de 117 MW. Madero. una Turbina Axial de Condensación de 2 Carcazas con un paso de acción y 40 pasos de reacción. 1988 y 1989. la Central ha operado a su máxima capacidad de 39 MW. 93 699.67 H2O (kJ/kg) 832.838 0.2 10874.39 18718. DE LOS CO2 GASES (kJ/kmol) ○ ( C) ENTRADA AL ECONOMIZADOR SALIDA DEL ECONOMIZADOR " SOBRECALENTADOR III " SOBRECALENTADOR II " SOBRECALENTADOR I 150 280 950 750 500 14337.1 y 2.70 1102.635 1090.623 10874.99 1340.68 SO2 (kJ/kmol) 5260.397 46504.053 545.09 32200.88 11853.1‡ 325.12 1000.291 2.030 5.77 1227.78 30801.84 576.86 16439.41 ELEMENTO C H2 S N2 O2 H2O Ceniza PESO ATOMICO 12 2 32 28 32 18 %PESO 83.21 Tabla.86 816.87 O2 (kJ/kmol) 12413.05 1006. 2.97 1579.159 91.81 44026.830 32.333 64.78 1473.352 17.703 551.435 Tabla.378 11233.135 22204.848 0.38 9186.30 H2O (kJ/kmol) 14156.590 0.16 30894.072 0.40 22877.55 TEMP.59 2670.15 Tabla. DE LOS GASES ○ ( C) ENTRADA AL ECONOMIZADOR SALIDA DEL ECONOMIZADOR " SOBRECALENTADOR III " SOBRECALENTADOR II " SOBRECALENTADOR I 150 280 950 750 500 CO2 (kJ/kg) SO2 (kJ/kg) N2 (kJ/kg) 439.128 7.51 26868.24 16163.50 456.37 1100.100 10.07 0.3 ‡ Los valores de las entalpías de las tablas 2.57 5893.83 O2 (kJ/kg) 387. 60 .18 23619.CAPITULO II TEMP.89 1252.32 738.132 35514.66 20086.2 se obtienen de las tablas de vapor a la temperatura dada.41 Nkmol/hr 753.96 2166.69 39263.719 N2 (kJ/kmol) 12321.55 55125.300 kg/hr De Combustible Mkg/Hr 9036.41 3074.21 45426.96 513.23 37557.229 2. 2.02 36854. 2. CAPITULO II 2.299 (423 298) 0.1 CALCULO DE LA DIFERENCIA DE ENTALPIAS PARA EL SO2.299 kJ kg K kg K kg K b = 0..9330 10 2 423 2 298 2 2 1 298 3 2.057 10 9 423 4 298 4 4 h1 – h0 = 1473. A la entrada del Economizador se tiene: h1 h0 1 3 9.9330 x 10-2 kJ c = -0.7418 x 10-5 kJ d = 2.(2) Sustituyendo la ecuación 2 en 1 nos queda: h1 h0 T1 T0 a bT cT2 dT3 dt h1 h0 h1 h0 aT 1 2 1 3 1 4 T2 bT cT dT T 1 2 3 4 1 1 3 3 1 2 2 4 4 b(T c(T d(T 1 T0 ) 1 T0 ) 1 T0 ) 2 3 4 a(T 1 T0 ) a = 9..504 kJ kg 61 .057 x 10-9 kJ T0 = 25 °C kg K 1. T1 Cpdt ……………………………………………………………………(1) T0 h1 h0 Cp a bT cT2 dT3 ……………………………………………………………….4.7418 10 5 423 3 1 0. 7418 10 5 1223 3 1 0.116 kJ kg 4.7418 10 5 773 3 1 0.926 kJ kg 5.552 kJ kg 62 .9330 10 2 773 2 298 2 2 1 298 3 2. A la salida del Sobrecalentador II se tiene: h 4 h0 1 3 9.7418 10 5 553 3 1 0.887 kJ kg 3.9330 10 2 553 2 298 2 2 1 298 3 2.7418 10 5 1023 3 1 0.299 (1023 298) 0.057 10 9 1223 4 298 4 4 h5 – h0 = 11853.057 10 9 1023 4 298 4 4 h4 – h0 = 9186. A la salida del Sobrecalentador III se tiene: h5 h 0 1 3 9.057 10 9 773 4 298 4 4 h3 – h0 = 5893. A la salida del Economizador se tiene: h 2 h0 1 3 9.9330 10 2 1223 2 298 2 2 1 298 3 2.057 10 9 553 4 298 4 4 h2 – h0 = 3074. A la salida del Sobrecalentador I se tiene: h3 h 0 1 3 9.299 (773 298) 0.299 (553 298) 0.CAPITULO II 2.299 (1223 298) 0.9330 10 2 1023 2 298 2 2 1 298 3 2. 47 25 280C h .63 212.05 997.90 271.62 582.77 = = h0 kJ/kg 309.84 832.15 = = h0 kJ/kg 309.47 25 150C h .47 25 500C h .83 699.03 SO2 N2 H2 O CO2 O2 h2 – h0 Tabla 2.98 466.5 SALIDA DEL SOBRECALENTADOR I T0 T h kJ/kg 816.49 2082.63 212.67 1579.90 271.62 582.89 267.4 SALIDA DEL ECONOMIZADOR T0 T h kJ/kg 576.96 243.50 130.88 116.22 249.74 112.96 = = h0 kJ/kg 309.h0 kJ/kg 5893.78 387.68 8351.3 4346.63 212.h0 kJ/kg 1473.12 507.h0 kJ/kg 3074.51 242.59 456.62 582.03 SO2 N2 H2 O CO2 O2 h3 – h0 Tabla 2.CAPITULO II ENTRADA DEL ECONOMIZADOR T0 T h kJ/kg 439.88 738.83 SO2 N2 H2 O CO2 O2 h1 – h0 Tabla 2.41 513.37 325.6 63 .90 271.20 486.37 517.99 1100. 38 1006.57 1227.62 582.32 = = h0 kJ/kg 309.7 SALIDA DEL SOBRECALENTADOR III T0 T h kJ/kg 1340.63 212.93 793.86 2166.05 = = h0 kJ/kg 309.58 16968.62 582.48 734.85 13086.84 SO2 N2 H2 O CO2 O2 h4 – h0 Tabla 2.55 1031.21 SO2 N2 H2 O CO2 O2 h5 – h0 Tabla 2.34 787. sustituimos la ecuación (2) en (3): s1 s0 T1 (a T0 bT cT2 dT3) dT T P R In 1 P0 64 .90 271.97 1000.90 271.70 2670. s1 s0 T1 Cp (T) T0 dT T P R In 1 …………………………………………….67 955.96 1252.4.47 25 750C h .h0 kJ/kg 9186.33 1039.24 1584.47 25 950C h .8 2.08 2088.2 CALCULO DE LA DIFERENCIA DE ENTROPIAS PARA EL SO2.h0 kJ/kg 11853.CAPITULO II SALIDA DEL SOBRECALENTADOR II T0 T h kJ/kg 1102.63 212.(3) P0 Debido a que en la tabla A – 2 de calores específicos de gas ideal de varios gases comunes no se cuenta con el calor especifico del SO2. 1230 kJ 298 3 ) kg K 65 . es decir no cambia.299 kJ kg K kg K kg K b = 0.057 10 9 ( 423 3 2 3 s1 – s0 = 4.9330 10 2 ) (423 298) 1 1 ( 0.9330 x 10-2 kJ c = -0.7418 x 10-5 kJ d = 2.7418 10 5 ) ( 423 2 298 2 ) 2. la ecuación se reduce a: s1 s0 T1 T0 T1 T0 T1 (a T0 bT cT2 dT3) dT T s1 s0 s1 s0 a bT cT2 dT3 dT T aT 1 b cT dT2 dT T1 T T dT c 1 TdT d 1 T2dT T0 T0 T0 s1 s0 s1 s0 a T1 dT T0 T b 1 a ln T T0 b(T 1 T0 ) 1 1 2 2 3 3 c(T d(T 1 T0 ) 1 T0 ) 2 3 a = 9.299) ln 423298 (0. A la entrada del economizador se tiene: s1 s0 (9.CAPITULO II Como la presión de entrada es igual en todo el proceso.057 x 10-9 kJ T0 = 25 °C kg K 1. 9330 10 2 ) (1023 298) 1 1 ( 0.7418 10 5 ) ( 773 2 2 s3 – s0 = 11.7418 10 5 ) ( 1023 2 298 2 ) 2.CAPITULO II 2.7418 10 5 ) ( 1223 2 298 2 ) 2.057 10 9 ( 1023 3 2 3 s4 – s0 = 15. A la salida del Sobrecalentador II se tiene: s4 s0 (9.3974 kJ 298 3 ) kg K 5.7780 kJ 298 3 ) kg K 66 .299) ln 773298 (0.299) ln 553298 (0.9330 10 2 ) (773 298) 298 2 ) 1 2.299) ln 1223298 (0.057 10 9 ( 553 3 2 3 s2 – s0 = 7.057 10 9 ( 773 3 3 298 3 ) 1 ( 0.9330 10 2 ) (553 298) 1 1 ( 0. A la salida del Sobrecalentador III se tiene: s5 s0 (9.4213 kJ 298 3) kg K 3. A la salida del Sobrecalentador I se tiene: s3 s0 (9. A la salida del Economizador se tiene: s2 s0 (9.7071 kJ kg K 4.299) ln 1023298 (0.057 10 9 ( 1223 3 2 3 s5 – s0 = 17.7418 10 5 ) (5532 298 2 ) 2.9330 10 2 ) (1223 298) 1 1 ( 0. 8406 4.5851 10.0115 1.11 67 .4115 12.8406 4.3150 0.1230 SO2 N2 H2 O CO2 O2 s1 – s0 7.9 SALIDA DEL ECONOMIZADOR T0 T s kJ/kg•K = = s0 kJ/kg•K 25 280C s .s0 kJ/kg•K 4.3375 6.8115 7.8583 6.8406 4.9260 16.3647 0.s0 kJ/kg•K 7.5837 0.6990 0.1733 6.3553 11.8583 6.8583 6.0833 11.8030 11.3260 5.8277 Tabla 2.10 SALIDA DEL SOBRECALENTADOR I T0 T s kJ/kg•K = = s0 kJ/kg•K 25 500C s .7071 SO2 N2 H2 O CO2 O2 s3 – s0 7.4886 Tabla 2.442 6.1040 1.2053 5.9532 0.4213 SO2 N2 H2 O CO2 O2 s2 – s0 7.s0 kJ/kg•K 11.7375 6.5771 Tabla 2.6472 1.4115 11.1040 0.8521 5.4115 13.2513 0.9966 6.4878 5.CAPITULO II ENTRADA DEL ECONOMIZADOR T0 T s kJ/kg•K = = s0 kJ/kg•K 25 150C s .9793 0.1040 0. 3453 Tabla 2.7780 SO2 N2 H2 O CO2 O2 s5 – s0 8.2053 11.48 41.1478 7.1040 4.33 18.5145 1.8030 5.3728 7.8406 11.s0 kJ/kg•K 15.1040 1.4115 1.12 SALIDA DEL SOBRECALENTADOR III T0 T s kJ/kg•K = = s0 kJ/kg•K 25 950C s .96 309.37 325.6360 1.96 19.0855 1.3319 2.47 h (kJ/kg) h0 (kJ/kg) T0 T s0 (kJ/kg*K) = = 25 150 C Φf kJ/kg 244.s0 kJ/kg•K 17.5441 3.8406 4.2263 21.90 271.6378 6.3847 6.62 582.3974 SO2 N2 H2 O CO2 O2 s4 – s0 8.1895 11.78 387.8583 6.4115 14.1733 6.8583 6.CAPITULO II SALIDA DEL SOBRECALENTADOR II T0 T s kJ/kg•K = = s0 kJ/kg•K 25 750C s .14 68 .1725 13.4115 Φ1 21.63 212.8583 6.29 345.74 6.84 832.8347 6.1040 4.8811 Tabla 2.31 Tabla 2.2895 1.4232 25.23 6.8406 11.7375 439.13 ENTRADA AL ECONOMIZADOR s (kJ/kg*K) SO2 N2 H2 O CO2 O2 7. 90 271.8583 6.23 6.8406 11.62 582.85 1218.83 699.442 6.32 309.15 309.17 69 .8521 13.78 190.67 1579.90 271.1040 4.15 SALIDA DEL SOBRECALENTADOR I s (kJ/kg*K) SO2 N2 H2 O CO2 O2 7.59 456.1040 4.00 500 C Φf kJ/kg 2402.3553 5.41 513.4115 Φ4 396.4878 12.88 69.62 582.9966 576.63 212.19 6.48 67.8115 7.8406 11.23 6562.38 1006.4115 Φ2 74.47 h (kJ/kg) h0 (kJ/kg) T0 T s0 (kJ/kg*K) = = 25.59 3408.47 h (kJ/kg) h0 (kJ/kg) T0 T s0 (kJ/kg*K) = = 25.90 271.64 6.62 582.1478 7.41 144.8583 6.00 750 C Φf kJ/kg 4596.77 309.1725 13.6378 1102.4115 Φ3 205.97 1000.99 Tabla 2.8583 6.3375 816.86 2166.16 SALIDA DEL SOBRECALENTADOR II s (kJ/kg*K) SO2 N2 H2 O CO2 O2 8.0833 5.42 403.1040 4.47 407.63 212.8406 11.85 Tabla 2.CAPITULO II SALIDA DEL ECONOMIZADOR s (kJ/kg*K) SO2 N2 H2 O CO2 O2 7.56 Tabla 2.74 6.47 h (kJ/kg) h0 (kJ/kg) T0 T s0 (kJ/kg*K) = = 25 280C Φf kJ/kg 862.99 1100.13 798.88 738.02 369.07 202.63 212. 39 588.24 E-2 3089.55 485 3.5067 1307.75 E-2 3269.89 0.7918 1437.3674 0.8583 6.6639 1376.83 40.83 TEMPERATU RA (°C) VOLUMEN ESPECÍFICO (m3/kg) UBICACIÓN ENTROPÍA (kJ/kg-K) ENTALPÍA (kJ/kg) EXERGÍA (kJ/kg) PRESIÓN (kPa) Entrada al Economizador Salida del Economizador 8139.83 40.5 240 1.3728 7.5452 1323.60 Salida del Sobrecalentador 8139.00 CALOR (kJ/s) 70 .1 6.CAPITULO II SALIDA DEL SOBRECALENTADOR III s (kJ/kg*K) SO2 N2 H2 O CO2 O2 8.42 385 3.143 130.3847 14.5 II Salida del Sobrecalentador 8139.47 11131.35 1.67 E-2 3242.83 40.83 40.83 40.83 40.78 25 1.89 8139.18 FLUJO MÁSICO DEL AGUA (kg/s) 40.1040 4.76 2.71 6.8347 1340.00 950 C Φf kJ/kg 6553.25 9411.90 271.248 525 4.70 2670.5 III Salida del Sobrecalentador 8139.5 I Entrada al Sobrecalentador 8139.12 E-3 764.4115 Φ5 570.85 6.8406 11.04 6.5 440 3.12 531.27 E-2 3458.57 1227.1895 6.38 450 3.63 212.57 6.51 Tabla 2.41 10977.5 III Estado Muerto 8139.62 582.23 E-3 1037.05 309.97 6.4 2.83 40.7015 236.2819 1221.5 180.71 1168.05 7686.99 E-2 3358.96 1252.003 E-3 104.5 II Entrada al Sobrecalentador 8139.65 90053.47 h (kJ/kg) h0 (kJ/kg) T0 T s0 (kJ/kg*K) = = 25. 19 Antes de comenzar a realizar los cálculos energéticos y energéticos empezaremos por calcular los flujos másicos de agua y de los gases de combustión.435H2O + 3910.76N2) Combustible Aire wCO2 + xH2O + ySO2 + zN2 Gases de Combustión Balanceando la ecuación tenemos: 753.291N2 + 2.435H2O + 1040.848O2 + 0.435H2O + at (O2 + 3.76N2) 753.786H2O + 17.229S + 2.229SO2 + 3913.229S + 2.053CO2 + 545.229SO2 + 3913.848O2 + 0.103N2 753.053CO2 + 545.229SO2 + 4051.351H2 + 17.109O2 + 753.053C + 545.053C + 545.053C + 545.81O2 71 .786H2O + 17. lo cual nos queda: 753.786H2O + 17.053CO2 + 545.229S + 2.CAPITULO II Tabla 2.291N2 + 2.351H2 + 17.848O2 + 0.053C + 545.103N2 Al considerar el exceso de aire tenemos: 753. por lo tanto tenemos: Debido a que a nuestro Generador de Vapor se suministra Para obtener el flujo másico de los gases de combustión es necesario realizar la ecuación estequiometrica tomando los valores de la Tabla 2.351H2 + 17.919O2 + 753.22N2 1076.81N2 1040.511N2 + 36.351H2 + 17.109 (O2 + 3.848O2 + 0.291N2 + 2.3.291N2 + 2.229S + 2.435H2O + 4049. 229 4051..08kg / seg 2.00838]) 32833.308 9824.Cuando las características calorimétras de los combustibles no son conocidas. los valores de la energía química se determinan usando la siguiente expresión: EQuim (1 0.333[0.511 545.1003] [0.08([0.92 158681.364 kg/hr de gases de combustión.33 1177.15[O]) 32833.786 753.474[F] 705.471[I] Sustituyendo tenemos: EQuim (1 0.364 N (kmol/hr) M (kg/hr) Por lo tanto el flujo másico de los gases de combustión nos da: mgc 158681.333[C] 141865.15[0.053 36.3 ANALISIS ENERGETICO 1.08([H] [O] / 8) 19500[S] 9789.00838] / 8) 19500[0.CAPITULO II 158681.364kg / hr 3600seg 44.81 1102.06[Cl] 1226.288[Br] 685.15 33134.4.852 kJ kg 72 . ELEMENTO PESO ATOMICO SO2 N2 H2 O CO2 O2 64 28 18 44 32 17.656 113442.831] 141865.0507] EQuim 42406. 072kJ / s 42406.CAPITULO II 2.852 kJ kg 109969..072 kJ s 42406.021kg s) (43285.76kJ kg) Q rec 109969.021kg / s gv gv gv 0.8584 100 85. Q W m (hsal hen ) (1.84 % 73 .15.Se obtiene el rendimiento del generador de vapor dividendo el calor recuperado por el agua en el generador de vapor entre la energía química del combustible.072 kJ s 4.62 kJ s 3.1kJ kg 764. gv Qrec EQuim 109969.Se calcula el flujo térmico suministrado al generador de vapor a través del combustible (el flujo másico del combustible por la potencia calorífica del mismo) con la siguiente ecuación: Qsum Qsum mc Pc (3.852kJ / kg 3.21kJ kg) Qsum 130764.15) Q rec m agua (hsal hen ) Q rec 40..Se calcula el calor recuperado por el agua en el generador de vapor con la ecuación 1.83kg s (3458.. CAPITULO II 5.86 kJ s 0..15 % 74 .89 kJ s El rendimiento del economizador se obtiene de la siguiente manera: Qrec Qsum 11131.76kJ kg) Qrec 11131.1115 100 11.4 kJ kg 764.83 kJ / kg 4346.86 kJ s Qrec Qrec magua (h2 h1) 40.5 respectivamente Qsum Qsum 44.4 y 2.4 kJ/kg h1 = 764.76 kJ/kg h5 = 2082.83 kJ/kg Qsum mgc (h5 h 4 ) Los valores de h5 y h4 se toman de las tablas 2. los cuales se obtienen de la siguiente manera: mgc 44.83 kg s (1037.89 kJ s 99761.08 kg s h4 = 4346.El análisis energético del economizador se realiza determinando la cantidad de calor suministrado y de calor recuperado.03 kJ/kg magua 40.83 kg s Economizador h2 = 1037.03 kJ kg) 99761.08 kg s (2082. 42 kJ s El rendimiento del sobrecalentador I se obtiene de la siguiente manera: Qrec Qsum 90053.01 % 100 75 .CAPITULO II 6.03 kJ kg) 176540.83 kg s Sobrecalentador I h3 = 3242.4 kJ s 0.08 kg s (4346.4 kJ s magua (h3 h 2 ) 40.83 kg s (3242.97 1037.97 kJ/kg h2 = 1037..4 kJ/kg h4 = 4346.08 kg s h3 = 8351.03 kJ/kg magua 40.03 kJ kg 8351. los cuales se obtienen de la siguiente manera: mgc 44.03 kJ/kg Qsum Qsum Qsum Qrec Qrec mgc (h 4 h3) 44.42 kJ s 176540.4) kJ kg Qrec 90053.El análisis energético del sobrecalentador I se realiza determinando la cantidad de calor suministrado y de calor recuperado.5101 51. El análisis energético del sobrecalentador II se realiza determinando la cantidad de calor suministrado y de calor recuperado.08 kg s h2 = 13086.26 % 100 76 .08 kg s (8351.55 kJ s El rendimiento del sobrecalentador II se obtiene de la siguiente manera: Qrec Qsum 10977.84 kJ/kg magua 40.03 13086.0526 5.50 kJ s 0.71) kJ kg Qrec 10977.71 kJ/kg h3 = 8351.03 kJ/kg Qsum Qsum Qsum mgc (h3 h 2 ) 44.84) kJ kg 208754.CAPITULO II 7.83 kg s (3358.83 kg s Sobrecalentador II h5 = 3358.55 kJ s 208754.57 3089.57 kJ/kg h4 = 3089. los cuales se obtienen de la siguiente manera: mgc 44..50 kJ s Qrec Qrec magua (h5 h4 ) 40. .21 kJ/kg magua 40.83 kg s (3458.84 kJ/kg Qsum Qsum Qsum mgc (h2 h1) 44.21) kJ kg 171090.85 kJ/kg h2 = 13086.CAPITULO II 8.85) kJ kg 7686.0449 4. los cuales se obtienen de la siguiente manera: mgc 44.79 kJ s Qrec Qrec Qrec magua (h7 h6 ) 40.84 16968.08 kg s (13086.1 kJ/kg h6 = 3269.79 kJ s 0.25 kJ s 171090.El análisis energético del sobrecalentador III se realiza determinando la cantidad de calor suministrado y de calor recuperado.1 3269.25 kJ s El rendimiento del sobrecalentador III se obtiene de la siguiente manera: Qrec Qsum 7686.08 kg s h1 = 16968.83 kg s Sobrecalentador III h7 = 3458.49 % 100 77 . 614) (0.001257(42353.43) sum sum 3.556 [S] 13405.593 [Br] 128.0507] 13405.5168892 112.333[C] 141865..4.23849 Quim 39931.4 ANÁLISIS EXERGÉTICO 1.076 [C] 2040.. los valores de la exergía química se determinan usando la siguiente expresión§: Quim 32904.06[Cl] 1226.474[F] 705.492 kJ kg comb . 2.15[O]) Quim 32904.08([H] [O] / 8) 19500[S] 9789. se obtiene la exergía total suministrada en el generador de vapor con la ecuación 1.24[0.037416 11806.44) rec rec 40.S. rec magua ( sal en ) (1.382 [Cl] 416.Cuando las características calorimétras de los combustibles no son conocidas.335509 53.748 828.51 kJ / kg 3.47 kJ / s § V.492 kJ / kg 92200. Stepanov 78 .15 Vash sash 32833.337 [H] 16341.28716 12.CAPITULO II 2.Se obtiene la exergía recuperada por el vapor en el generador de vapor con la ecuación 1.87 kJ / s 9411.Una vez determinada la exergía química del combustible.288[Br] 685.1003] 16341.076 [0.192 [0.43: sum mc c mh h (1.47 kJ / kg) 53377.44.0059] 117714.78 kJ / kg 130.00838] Quim 27343.24[ N] 117714..192 [O] 8278.838 [F] 348.83 kg / s (1437.021 kg / s 39931.567 [I] 298.337 [0.831] 2040.556 [0.471[I] 0. Este dispositivo cuenta con una entrada y una salida por lo que la exergía suministrada se calcula de la siguiente manera: mgc 44.47) II 53377.83 kg s Economizador s2 = 2.87 1 0.Con los valores de la exergía suministrada y exergía recuperada se obtiene el rendimiento exergético del generador de vapor con la ecuación 1.El análisis exergético del economizador se realiza en base a la exergía que se suministra y la exergía que se recupera.4886 kJ/kg•K magua 40..79 kJ / s 6.87 kJ / s II II 0.5789 57.08 kg s s4 = 10.Por lo tanto la irreversibilidad en el generador de vapor se obtiene al despejarlo de la ecuación 1..47 kJ / s 92200..CAPITULO II 4.47: I mc c 1 II I 92200.5789 I 38825.7015 kJ/kg•K s1 = 2.143 kJ/kg•K s5 = 5.47: II magua ( sal mc c en ) 1 I mc c (1.89% 100 5.8277 kJ/kg•K 79 . 60 kJ/kg 2 V2 gz 1 (h1 h0 ) T0 (s1 s0 ) 2 1 = (764.76kJ/kg – 104.15)(2.31 kJ/kg 5 sum sum 44.03 kJ/kg) – ((25°C + 273.64 kJ s En cuanto a la exergía recuperada es el incremento en la exergía del flujo principal (corriente fría).7015 kJ/kg*K – 0. se obtiene de la siguiente forma: rec magua ( 2 1) 2 (h2 h0 ) T0 (s2 s0 ) V2 gz 2 2 = (1037.4886 kJ/kg•K)) = 1218.CAPITULO II sum mgc ( 5 4) 4 V2 (h4 h0 ) T0 (s4 s0 ) gz 2 4 = (4346.3674 kJ/kg*K)) = 236.143 kJ/kg*K – 0.15)(5.15)(2.08 kg s (345.15)(10.85) kJ kg 38505.89 kJ/kg) – ((25 °C + 273.89 kJ/kg) – ((25 °C + 273.4/kg – 104.85 kJ/kg 4 5 (h5 h0 ) T0 (s5 s0 ) V2 gz 2 5 = (2082.8277 kJ/kg•K)) = 345.47 kJ/kg 1 80 .3674 kJ/kg*K)) = 130.83 kJ/kg) – ((25 °C + 273.31 1218. 45: rec sum (1.03 kJ/kg) – ((25 °C + 273.5771 kJ/kg•K magua 40.1125 7.83 kg s Sobrecalentador I s3 = 6.El análisis energético del sobrecalentador I se realiza en base a la exergía que se suministra y la exergía que se recupera.47) kJ kg 4332.. la exergía suministrada y la exergía recuperada. Este dispositivo cuenta con una entrada y una salida por lo que la exergía suministrada se calcula de la siguiente manera: mgc 44. se obtiene el rendimiento exergético del economizador con la ecuación 1.08 kg s s3 = 16.64 kJ s 0.7015 kJ/kg•K s4 = 10.45) 4332.4886 kJ/kg*K)) = 1218.01 kJ s 38505.85 kJ/kg 4 81 .83 kg s (236.5067 kJ/kg•K s2 = 2.4886 kJ/kg•K sum mgc ( 4 3) 4 (h4 h0 ) T0 (s4 s0 ) V2 gz 2 4 = (4346.28 kJ s Con estos dos valores.CAPITULO II rec rec 40.60 130.15)(10. 42 kJ s En cuanto a la exergía recuperada es el incremento en la exergía del flujo principal (corriente fría).15)(6.5771 kJ/kg*K)) = 3408.97 kJ s 82 .CAPITULO II 3 (h3 h0 ) T0 (s3 s0 ) V2 gz 2 3 = (8351.65 236.15)(16.60 kJ/kg 2 3 (h3 h0 ) T0 (s3 s0 ) V2 gz 2 3 = (3242. se obtiene de la siguiente forma: rec magua ( 3 2) 2 (h2 h0 ) T0 (s2 s0 ) V2 gz 2 2 = (1037.15)(2.3674 kJ/kg*K)) = 1307.56 kJ/kg 3 sum sum 44.5067kJ/kg*K – 0.03 kJ/kg) – ((25 °C + 273.08 kg s (1218.89 kJ/kg) – ((25°C + 273.56) kJ kg 96522.85 3408.65 kJ/kg 3 rec rec 40.83 kg s (1307.60) kJ kg 43730.97kJ/kg – 104.89 kJ/kg) – ((25 °C + 273.7015 kJ/kg*K – 0.3674 kJ/kg*K)) = 236.4/kg – 104. CAPITULO II Con estos dos valores.5771 kJ/kg•K sum mgc ( 3 2) 3 (h3 h0 ) T0 (s3 s0 ) V2 gz 2 3 = (8351.8811 kJ/kg•K magua 40.4531 8.El análisis exergético del sobrecalentador II se realiza en base a la exergía que se suministra y la exergía que se recupera.2819 kJ/kg•K s3 = 16. la exergía suministrada y la exergía recuperada. Este dispositivo cuenta con una entrada y una salida por lo que la exergía suministrada se calcula de la siguiente manera: mgc 44.99 kJ/kg 2 83 ..15)(21.56 kJ/kg 3 2 (h2 h0 ) T0 (s2 s0 ) V2 gz 2 2 = (13086.5771 kJ/kg*K)) = 3408.42 kJ s 0.97 kJ s 96522.84 kJ/kg) – ((25 °C + 273.83 kg s Sobrecalentador II s5 = 6.8811 kJ/kg*K)) = 6562.08 kg s s2 = 21.45) 43730.03 kJ/kg) – ((25°C + 273. se obtiene el rendimiento exergético del sobrecalentador I con la ecuación 1.15)(16.45: rec sum (1.6639 kJ/kg•K s4 = 6. 57kJ/kg – 104.83 kg s (1376.41) kJ kg 6327.38 kJ/kg 5 rec rec 40.89 kJ/kg) – ((25 °C + 273.27 kJ s En cuanto a la exergía recuperada es el incremento en la exergía del flujo principal (corriente fría).41 kJ/kg 4 5 (h5 h0 ) T0 (s5 s0 ) V2 gz 2 5 = (3358.38 1221.99) kJ kg 139047 .45: rec sum (1.89 kJ/kg) – ((25°C + 273. se obtiene de la siguiente forma: rec magua ( 5 4) 4 (h4 h0 ) T0 (s4 s0 ) V2 gz 2 4 = (3089.08 kg s (3408.45) 6327.43 kJ s Con estos dos valores.43 kJ s 139047.56 6562. se obtiene el rendimiento exergético del sobrecalentador II con la ecuación 1.0455 84 .2819 kJ/kg*K – 0.6639kJ/kg*K – 0.CAPITULO II sum sum 44.3674 kJ/kg*K)) = 1221.71/kg – 104.27 kJ s 0. la exergía suministrada y la exergía recuperada.15)(6.3674 kJ/kg*K)) = 1376.15)(6. 08 kg s (6562.76 kJ s 85 .7918 kJ/kg•K s6 = 6.CAPITULO II 9.El análisis exergético del sobrecalentador III se realiza en base a la exergía que se suministra y la exergía que se recupera.51 kJ/kg 1 2 V2 (h2 h0 ) T0 (s2 s0 ) gz 2 2 = (13086.15)(25.08 kg s s1 = 25.15)(21.99 9411.8811 kJ/kg*K)) = 6562.3453 kJ/kg*K)) = 9411.84 kJ/kg) – ((25 °C + 273. Este dispositivo cuenta con una entrada y una salida por lo que la exergía suministrada se calcula de la siguiente manera: mgc 44.3453 kJ/kg•K magua 40.5452 kJ/kg•K s2 = 21.51) kJ kg 125562 .8811 kJ/kg•K sum mgc ( 2 1) 1 (h1 h0 ) T0 (s1 s0 ) V2 gz 2 1 = (16968.99 kJ/kg 2 sum sum 44.21 kJ/kg) – ((25°C + 273.83 kg s Sobrecalentador III s7 = 6.. 43 kJ s Con estos dos valores.15)(6.1kJ/kg – 104.89kJ/kg) – ((25°C + 273.45) 4684.43 kJ s 125562.3674 kJ/kg*K)) = 1437.78 kJ/kg 7 rec rec 40.05 kJ/kg 6 7 (h7 h0 ) T0 (s7 s0 ) V2 gz 2 7 = (3458.15)(6.78 1323. se obtiene el rendimiento exergético del sobrecalentador III con la ecuación 1.83 kg s (1437.5452 kJ/kg*K – 0. la exergía suministrada y la exergía recuperada.3674 kJ/kg*K)) = 1323.7918kJ/kg*K – 0.85kJ/kg – 104.CAPITULO II En cuanto a la exergía recuperada es el incremento en la exergía del flujo principal (corriente fría). se obtiene de la siguiente forma: rec magua ( 7 6) 6 (h6 h0 ) T0 (s6 s0 ) V2 gz 2 6 = (3269.89 kJ/kg) – ((25°C + 273.76 kJ s 0.45: rec sum (1.0373 86 .05) kJ kg 4684. CAPITULO III 87 . 88 . La metodología se realizó de tal forma que es posible con suma facilidad elaborar un programa de cómputo con la misma a fin de agilizar los cálculos. APORTACIONES O CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO El presente trabajo tiene las siguientes aportaciones o contribuciones al desarrollo: Se tiene una metodología de análisis energético exergético que permite detectar las zonas del generador de vapor donde se presentan mayores irreversibilidades y por ende área de aumento de eficiencia.1. Se detecta que el proceso de combustión es el que presenta mayor oportunidad de mejora en virtud de su baja eficiencia de segunda ley. Se detecta que el sobrecalentador III es el que presenta mayor oportunidad de mejora en virtud de su baja eficiencia de segunda ley.CAPITULO III 3. 89 .CAPITULO III 3. TERMODINAMICA Autores: Virgil Moring Faires Clifford Max Simmang Editorial: Uteha 2. Boles Editorial: Mc Graw Hill Tomo: I y II 3. S. BIBLIOGRAFIA 1. 4. Editorial: Reverté. Severns H.C. Miles Editorial: Reverté. LA PRODUCCION DE ENERGIA MEDIANTE EL VAPOR. TERMODINAMICA Autores: Yunus A. Cengel Michael A. E.2. MANUAL DE DISEÑO DE TERMOELECTRICA POZA RICA Autor: Siemens Tomo del 1-9 LOS EQUIPOS DE LA PLANTA 5. H.A. AIRE O GAS Autor: W. TERMODINÁMICA Autor: Moran y Shapiro.A. S. Degler J. kJ Energía potencial específica.3. m2 Energía total específica. m/s2 Trabajo total. u + Pv. kJ/kg Energía potencial total. kJ trabajo reversible. kJ/(kg ∙ °K) Entropía total. m3 Velocidad. kJ/(kg ∙ °K) Generación de entropía específica. °C o °K Energía interna específica. kJ/kg Energía total. gz. kJ/kg Energía interna total. kJ Volumen específico. kPa o Bar Transferencia de calor por unidad de masa. kJ/°K Generación de entropía total. kJ Entrada de trabajo. kJ/kg Energía cinética total. kJ Elevación. mV2/2. m 90 . kJ Irreversibilidad específica. kJ Entropía específica. kJ Energía cinética específica. kJ Trabajo neto útil. kJ/kg Transferencia de calor total. V2/2. kJ/kg Masa.CAPITULO III 3. kJ Aceleración gravitacional. m/s2 Entalpía específica. kJ Salida de trabajo. ANEXOS NOMENCLATURA A e E ec EC ep EP g h H i m P P0 q Q s sgen S Sgen T T0 u U v V V W Wen Wsal Wrev Wu z Área. kPa o Bar Presión de los alrededores. U + PV. m3/kg Volumen total. mgz. kJ/kg Entalpía total. °C o °K Temperatura de los alrededores. kg Presión. kJ/°K Temperatura. kJ/kg. kJ/kg Exergía total de un sistema cerrado. Densidad. kg/m3 Exergía específica de un sistema cerrado.CAPITULO III LETRAS GRIEGAS Cambio finito en una cantidad Eficiencia térmica Rendimiento exergético ( ) o Rendimiento de la segunda ley. Energía total de un fluido que fluye. 91 . kJ II SUBÍNDICES alr e en gc gen gv h max mc Quim rec rev s sal sis sum T vc 0 1 2 Alrededores Entrada Entrada Gases de combustión Generación Generador de vapor Humos Máximo Sistema cerrado Química Recuperado Reversible Salida Salida Sistema Suministrado Total Volumen de control Estado muerto Estado inicial o de entrada Estado final o de salida SUPERÍNDICES • (punto) Cantidad por unidad de tiempo. 527 -31.3531 0.22 -10.475 9.595 -4.344 -12.8721 1.7 Monóxido de carbono 2394.72 0.4533 1.90 25.1916 0.64 23.48 28.46 -28.6 -3.2966 Fórmula 0.9 2528.22 1.900 -4.001 003 0.72 1.45 2501.57 188.22 19.29 57.15 -0.24 0.26 0.11 28. hf Vapor sat.48 37.95 104.3674 N2 0.1 Sustancia 2442.34 0.40 0. [ T enK.97 42.33 0.1571 1. Cp0 en kJ/(kmol K)] Sustancia Nitrógeno Oxigeno Aire Hidrógeno Monóxido de carbono Dióxido de carbono Vapor de agua Óxido nítrico Óxido nitroso Dióxido de nitrógeno Amoniaco Azufre Dióxido de azufre Trióxido de azufre Acetileno Benceno Meta no l Etanol Ácido clorhídrico Metano Etano Propa no n-Butano /-Butano n-Pentano n-Hexano Etileno Propileno Fórmula N2 O2 H2 CO CO2 H2O NO N2O NO2 NH3 a 28.9 -3.54 0.2570 -0.1923 -0.24 0.79 146.774 6.0 20. sg 0.5 1.65 -8.97 0.24 29.58 7.89 0.218 5.6909 3.34 -23.89 6.0 19.3 Aire Hidrógeno 2574.7 2262.8 -36. vg Líquido sat.8704 -2.34 0.187 10.20 -6.28 0.99 0.59 0.11 7.4 2375.13 0.1 2436.9 27.11 29.33 0.27 30.938 3.11 28.2245 0.1916 0.12 106.001 008 0.218 5.09395 5.67 24.60 45.83 b X 10 -2 X 10 X 10 X 10 X 10 -2 -2 c d 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 10 -5 -5 Nivel de temperatura K 10 -9 10 -9 10 -9 10 -9 10 -9 10 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 10-9 -9 % error Max 0.5630 2. Cp0 b X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 X 10 -2 -2 92 S2 so2 0.16 7.1 2402.24 29.3 2547.96 104.024 17.001 001 0.001010 206.0761 0.37 0.22 0.40 21.4 0.59 1.26 0.6 2510.269 -6.2276 1.98 42.9 -1.8 0.001 002 0.9008 8.338 -11.5630 2.36 0.22 19.1 2319.501 1.6113 0.1967 8.9 2290.3 2389.715 2.001 006 0. kPa Psat Líquido sat.68 167.469 -3.5580 -0.152 20.78 146.CAPITULO III TABLA A-1 c) Como una función de la temperatura Cp0 = a + bT + cT2 + dT3 .04 3.384 9.626 -3.22 0.3 2382.913 6.08 0.18 0.57 0.9 30.83 0.5 -3.8478 28.812 -11.8 2583.3 2406.11 22.6 2477.74 35.1675 8.562 -3.1562 9.38 1.8081 -0.78 16.01 20.7620 5.1905 28.001 000 0.055 0.2 Nitrógeno 2430.5053 H2 0.91 0.28 0.88 125.966 -0. Energía interna kJ/kg Entalpía kJ/kg Entropía kJ/(kg • K) Temp ºC T sat.89 125.01 7.21 77.4 2430.1 2538.9496 8.795 Cp0 = a + [ T enK.001 000 0.7498 8.285 31.01 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0.36 0. sf ssg Vapor sat.6 2423.78 9.0164 25.339 3.5569 8.91 42.52 15.56 0.246 5.45 0.986 8.9 2409.25 0.6845 29.33 19.46 0.2143 48.59 0.8 2416.981 0.34 24.4802 0.000 0.36 32.89 25.18 0.1510 0.3 Oxigeno 2418.6672 8.01 0.13 0.99 83.6 2565.3 2347.05 -4.01 62.18 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x -2.7 2519.43 55. hg Líquido sat.5 -3.8 .3706 a 8.312 -1.72 -18.48 7.26 32.715 2.69 17.5261 22.8 2465.001 004 0.3 2361.8 2276.20 0.26 0.96 -0.09395 5.7814 8.34 24.169 4.8632 5.9 2454.93 57.00 49.58 9.56 188.20 0.87 -6.57 -1.2 2396.7051 2.4369 O2 0.54 0.222 7.4 2489.38 0.593 0.8632 5.15 41.53 0.0257 8.1648 5.568 27.99 83.73 Pro 0.13 0. ug Líquido sat.5725 CO 0.5372 -3. Evap.08 0.24 0.21 25.3 2501.42 18.873 1.4003 0.12 0.6 2248.2 2333.52 0.001 000 0.21 25.039 20.99072 -1.21 0.7155 0.95 3. UFG Vapor sat.520 0. vf Vapor sat.1967 -0.44 2375.96 -7.1923 -0.568 27.19 0.29 1.26 32.9747 -3.79 43.67 0.90 8.16 22.6387 CO2 H2O NO N2O NO2 NH3 9 1562 8.5 0. hf Evap.40 0.612 32.01 -22.2 Dióxido de carbono Vapor de agua Óxido nítrico Óxido nitroso Dióxido de nitrógeno Amoniaco Azufre Dióxido de azufre 0.0 2304.67 167.7 0.628 7.38 77.0 0.981 0.1571 8.11 22.5 2556.4 0.795 14.1675 5.62 -8.520 8. uf Evap.406 -15.8 -0.17 X 10 -2 -2 -2 -2 X 10 X 10 -2 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 -2 -2 -2 -2 S2 so2 so3 C2H2 CeH6 CH4O C2H6O HCI X 10 -2 -2 -2 -2 X 10 -2 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C4H1Q C5H14 C6H12 C2H4 C3H6 0.62 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 273-1800 273-1800 273-1800 273-1800 273-1800 273-1800 273-1S0O 273-1500 273-1500 273-1500 273-1500 273-1800 273-1800 273-1300 273-1500 273-1500 273-1000 273-1500 273-1500 273-1500 273-1500 273-1500 273-1500 273-1500 273-1500 273-1500 273-1500 273-1500 x 10 -5 TABLA A-2 Agua saturada-tabla de temperaturas Volumen específico m 3 /kg Pres.327 1.22 15.46 0.14 147.9 27.00 62. 98 313.1791 6.7 2443.2544 1.37 1159.1 1264.7391 1.9549 1.63 632.2866 6.1879 2.6824 7.21 1056.7 1716.2321 0.9913 7.7 2370.48 503.CAPITULO III TABLA A-2 (Continuación) 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 12.84 376.0269 6.019 948 0.6 1617.6 2593.5 2191.7153 4.7683 3.9 1783.2802 3.39 57.1343 1.3309 2.1437 6.5 2720.39 1152.65 873.0375 6.3 2603.3952 6.62 829.001 056 0.8 1960.7 1927.3780 2.14 84.7 2590.9010 4.548 2.0730 6.407 2.169 06 0.5538 1.054 71 0.5 2601.8507 3.39 1104.104 2.0 2804.8 1764.7038 0.89 1033.3586 4.1 2763.0 2283.8 2691.9551 2.9 1358.001 209 0.9 1993.2 2216.1 2668.25 1227.36 1202.3630 1.5465 6.001 033 0.19 828.9 2482.62 1037.30 503.1 2469.7706 0.28 1184.4461 4.4185 1.2 2049.74 546.8 2321.3612 3.0668 3.6 2773.07 1316.5 1813.6230 93 .6344 1.6685 0.942 6.4463 0.6020 5.6 2144.0926 4.4 2786.2359 2.74 1177.30 482.001 040 12.6 2188.001 121 0.0 2243.1 2803.7502 6.3 2804.2503 6.035 64 0.0 2798.1130 3.001 060 0.120 82 0.71 1080.3 2534.95 313.3545 7.1 2749.001 052 0.065 37 0.001 070 0.1925 1.7 2651.8925 1.51 1210.0 2041.7078 6.2 2796.3 2257.32 230.10441 0.0 1195.2102 1.6663 6.973 4.4 2506.6 2162.4 1297.9 2563.55 Pres sat.02 567.2062 3.62 943.7 1879.5375 2.11 272.2146 6.4 2015.7 1961.6 2475.027 77 0.8 1546.7 2785.7 1724.5 1876.9 1977.2500 7.001 164 0.2 2758.24 674.1863 4.001 044 0.3468 0.6 2789.001 149 0.4 419.0155 1.156 54 0.8 2009.0 2569.001 199 0.5857 6.0 2554.4 2025.7 2358.74 1009.37 850.0368 2.0419 2.4102 6.7070 2.1181 3.0 2596.5431 0.6863 3.3 1944.9 1858.001 102 0.2168 0.5 2450.4 1605.2 1594.7 2102.92 1305.581 9.001 404 0.9299 6.2 2583.5 2599.5089 0.6729 1.1 2087.0763 7.3071 0.2 1570.0 1900.2727 0.7100 5.9 2559.7679 0.4 1326.04 897.5 2174.7 1328.5369 6.3 2643.5813 1.07 1235.1227 1.45 875.2 2270.7 1231.9 1543.1 2600.4962 5.03 9.5347 4.001 096 0.28 1128.9925 2.940 25.0 2706.9062 2.6122 7.1014 4.32 1061.9427 1.9294 2.001 020 0.1992 3.03 31.856 0.73 986.2 1332.6 2114.9301 5.001 023 0.4 2600.8 1404.9662 5.83 70.5822 0.21 251.648 3.6 2066.001 085 0.909 7.58 47.5 2699.5 1639.3 2098.9337 3.001 332 0.2861 6.6 2082.1833 7.0 1940.3613 0.3725 7.0 2550.078 49 0.2 2546.6 2117.001 134 0.2 2782.3221 6.2 1689.001 348 0.001 065 0.8 2595.094 79 0.001 157 0.76 920.0753 1.50 524.131 3.9 2205.5079 6.9 1159.5 2580.9 2604.6 2463.0208 3.2534 3.3 1387.001 173 0.001 181 0.2958 7.038 77 0.361 1.7472 2.22 785.3069 1.33 230.91 355.1083 6.1 1441.7 2773.143 27 0.4 2132.032 79 0.018 350 418.5 1703.3010 3.0019 5.8 2296.4422 3.90 376.9 2599.96 2382.7 2129.0 2738.9 2793.68 653.9 1366.1 2604.021 67 0.4 2308.319 4.10 806.17 763.045 98 0.3978 1.001 029 0.4797.194 05 0.7045 5.6244 4.9751 3.00 1278.06 292.2701 0.5 2576.5 1741.071 58 0.436 7.18 631.060 3.023 54 0.9 1661.8 2803.3 2626.8730 2.8418 1.8833 6.7927 2.1908 5.001015 0.8 2635.37 807.344 3.9 2545.6 1443.4 2603.4 1744.6227 2.568 7.53 918.412 6.4 2572.14105 0.001 080 0.0 1997.7553 7.0 2590.001 048 0.001 240 0.042 21 0.202 9.98 852.86 355.9328 5.9 1682.086 19 0.02 292.1 2568.4 2758.33 740.5639 2.2737 7.8379 6.5 2032.3 2766.7903 2.12 1013.349 15.050 13 0.001 108 0.001012 0.31 567.4 2576.35 588.001 251 0.1 2683.0021 1.9 1416.8571 5.6 2072.94 440.001 091 0.5 2802.5 2752.1 2176.001 229 0.3 1387.5445 7.8199 5.04 895.2907 5.9375 6.1659 8.6 209.8920 1.4734 1.8075 4.197 5.001 263 0.99 1262.3 2733.001 289 0.3 1.1 2456.0366 0.17 762.001317 0.0 2147.001 302 0.001 141 0.4714 2.2 2488.78 990.688 5.0 2592.318 2.4323 6.3 2057.93 334.56 718.081 5.0 1821.74 610.001 190 0.92 397.1 2581.7 2587.0775 7.71 524.059 76 0.5233 3.3925 5.8202 5.025 57 0.7 2529.5 2564.0 1596.4248 2.6 1511.14 482.8838 2.198 53 0.1594 3.671 6.2 2586.8 1790.4 1401.21 741.5 2768.6178 0-7005 0.4698 6.6 2618.31 1289.9 2660.90 334.1 2523.4511 2.3928 0.09 784.5 1766.0 2793.3 2746.3493 6.101 35 0.88 2234.5 2800.2234 7.001 026 0.2 2592.0 2801.55 697.982 209.2835 2.19 38.23 251.87 696.6047 3.0 1477.3 1344.6669 6.7 2230.3633 2.1 1840.4159 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 0.0480 5.99 546.7015 2.174 09 0.0784 6.0 1372.4194 1.13 610.5178 2.5 1836.4 2790.001 366 0.87 963.62 966.6 2539.2 2333.5276 1.3 2713.8383 2.7 2727.7230 1.993 8.85 397.001 425 0.2 1574.001 114 0.0 2676. MPa 0.6 2778.8310 7.001 075 0.9096 7.042 4.23 1085.84 675.3130 0.2 2803.0 1359.7917 0.0 2779.8312 0.1 1978.9777 6.2428 0.127 36 0.0 1858.5 2727.4758 0.7 1522.1 0.15 461.001 447 1.6 1802.7 1470.828 2.9960 4.04 440.9 2609.4 2602.8 1893.6870 1.795 3.7935 6.11521 0.14 940.13 272.0 2603.5 2512.7437 5.5 2500.6558 2.758 19.7821 5.2387 7.5 2796.8004 6.8 1662.8919 0.20 653.001 384 0.02 461.4154 0.3 2597.1296 7.001017 0.6643 5.5 2346.001 036 0.6256 6.7907 1.8935 0.2 2159.36 1109.1 2602.0909 2.5 2202.4 2494.34 719.2720 4.5 2799.69 589.9 1910.0172 3.4 2518.3585 6.6099 2.001 276 0.001 127 0.030 17 0.2 2219.499 5.5 1634.46 1253.1396 2.0 2555.001 219 0.7 1921.9 2740.73 1134.8938 5. 012 996 0.05430 0.6566 7.4596 7.2 3434.5182 7.8821 8.7 894.0 MPa (295.8 2913.5821 6.0 4669.0 3730.9 3453.0 3819.121 06 kJ/kg kJ/kg kJ/(kg K) P = 4.3 4622.060 97 0.3 4380.0 MPa (311.15817 0.5825 8.7 2742.5 4665.067 02 0.039 87 0.3 4128.513 18.0 6.054 81 0.4 5133.2 3055.008813 0.2084 6.043 58 0 048 59 0.5 3829.4 720.001 638 0.8 5130.2108 8.6 1140.2 4030.3 441.4284 1000 1100 1200 1300 94 .2 4879.06ºC) 2544.9384 8.7351 7.8 3341.1 2099.8 4243.14 10.4 3905.7 5126.04814 0.2 3301.6272 7.6 3658.5 4673.7906 6.6 4246.3 2712.0 3398.0 4867.5 1238.04285 0.3 4027.1 3643.9 3620.0 3459.0 4458.9 893.2 2943.001 740 0.2112 5.2 3099.3 1641.8 4361.2 4371.1687 7.9 3648.6 1121.2221 7.1612 8.2 3152.2 2758.6 4352.2 3540.6 3386.03432 0.0 5.3520 8.020 48 0.2 5.5 2724.2120 6.0674 6.4842 P = 6.8 2673.0 2817.9 993.4OºC) 2602.8 4238.073 52 0.0701 6.6 1431.5 1444.7193 6.4 2878.0 3832.8803 7.06312 0.4844 6.1 4032.7047 6.6 4627.2 4439.045 16 0.146 45 0.2 2769.010 797 0.3 3842.0901 7.055 65 0.047 39 0.098 47 0.9 4141.070 74 0.7 3755.7 4040.3 2912.05457 0.9029 7.1301 6.8 4457.40 ºC) Sat.001 893 0.9593 8.3 3632.2812 7.8712 6.6576 6.6459 6.5 0 2536.0 MPa (275.044 16 0.02352 0.135 87 0.045 74 0.3 5396.0020 8.9 2464.7971 4.3 1594.6 2801.3 4672.9 3650.11707 0.2 2789.3 3521.0 2956.2285 6.7 3092.046 58 0.6 5138.4 2955.9 4460.076 51 0.9 4248.140 56 0.9 2725.8 4037.8 2646.8 4614.9486 7.11965 0.8909 1.6 3840.059 50 0.098 11 0.073 41 0.0 2987.4 3096.4 3855.032 79 0.058 84 0.3 3439.8727 8.3 3876.0288 7.1 3511.2283 6.3 2863.6199 m3/kg 0.097 03 0.7942 8.029 93 0.0 4139.6 3117.110 95 0.053 49 0.7 3064.3 4454.3 4103.006 945 0.5 1525.8 5387.161 39 kJ/kg kJ/kg kJ/(kg K) P = 4.9589 7.019 861 0.0882 1.9 2481.0 MPa (263.8 4234.081 60 0.103 77 = 7.1 4021.1677 7.002 213 0.9 5399.9 4451.6141 5.4618 6.3 2826.028 01 0.057 81 0.5 4382.3747 8.12287 0.9759 7.5408 6.03 22.7 2919-9 3010. 325 350 400 450 500 550 600 650 700 800 900 P 0.2 3039.2719 6.3 4240.064 75 0.4 2943.8 3422.3115 8.3 4616.7777 3.086 43 0.126 48 0.3 3276.4298 TABLA A-3 Agua sobrecalentada T °C v u h s v u h s v u h s m3/kg 0.0 P Sat.547 11.6 1760.7975 6.1 3343.039 44 0.015 488 0.5 3835.5 MPa (257.0198 6.089 58 0.0544 6.004 925 0.0647 8.4 3195.7 3628.8 2966.084 89 0.08002 0.003 155 1415.7 4875.7568 5.1 2838.6 3646.10911 0.038 69 0.058 40 0.051 95 0.CAPITULO III TABLA A-2 (Continuación) 315 320 330 340 350 360 370 374.06101 0.09 0.1 4137.0751 8.6 4449.024 26 0.3982 3.7991 8.5173 7.6 2978.1 1080.0 550 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 P = 9.1 5400.1 2923.2661 8.6 3241.4 2886.7561 6.9 1725.1821 2.8746 7.9147 4.6 2789.5 4114.073 01 0.2 5389.013 495 0.0 4035.5966 6.0 5135.047 30 0.7 5398.7440 7.041 75 0.8 4872.7 3316 2 3433.1 3410.2055 8.027 37 0.2589 7.7 6.4335 1.1 2665.6763 1.3 4628.2717 0.6783 7.3634 6.8 4858.89ºC) 2505.9218 7.7690 6.0 3095.062 83 0.8 5118.0 2563.0 3642.6 4042.11321 0.1933 8.49ºC) 2600.150 98 0.3 4447.99ºC) 2597.6 1027.2 1844.10536 0.3 5136.0 3843.068 57 0.5 3639.8133 5.4190 6.8 2590.5362 5.2 3174.5 3068.5 5.090 80 = 8.9 3826.8100 5.3688 7.8 4619.2 3260.8 4625.07016 0.6 4674.0 5381.0 MPa (235.6 4456.0301 73110 7 5631 7.3 2884.9 3636.042 23 0.3 2589.9 2988.2556 8.8142 6.5 2700.3 3888.6 3204.6594 3.2965 7.4417 5.6327 6.6 2724.069 81 0.3 2924.025 80 0.4 3894.8 3254.5507 3. 275 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 Sat.0 3225.4 3167.7 3323.4234 7.3 3445.5 5391.5331 8.3335 6.9 5393.7 4375.044 06 0.3 0.7 2863.2 4611.048 45 0.083 50 0.9734 6.107 62 0.6 3439.078 96 0.3 3159.054 09 0.0MPa (303.026 41 0.097 49 0.0 3633.1 5123.3 3005.4 4123.5 3903.033 50 0.7055 5.2 4132.001 561 0.6865 0 5.1 3462.0 4865.1 2624.039 93 0.4624 5.9363 7.5804 5.020 00 0.4 3016.2 1670.032 44 0.0 3177.080 72 2557.4 3045 8 3144.9 2747.5122 7.0943 7.5 4603.5 4119.3783 P 0.1106 4.0 3158.6 626.88°C) 2580.022 42 0.181 56 0.7 2906.035 24 0.3 3.3 3748.3 4236.0206 7.8186 6.1 2631. 300 350 400 450 500 2798.072 65 = 10.9 2622.2 2832.9 3082.64ºC) 0.2 4041.032 48 0.7 4878.8892 6.7240 6.076 69 0.030 29 0.1 3650.0 3457.7237 7.6 4228.4 3324.586 16.5 3240.651 21.8 3256.0 MPa (250.051 35 0.5 3900.5 3213.8 2826.6 0 2714.023 27 0.5 2029.4 2699.067 89 0.6 3670.5 2632.042 67 0.6 3266.1 2856.8778 7.7 3500.5822 7.6 2418.034 60 0.0 2808.7 4880.6 3330.049 78 0.4 3422.003 155 0.8 3475.058 13 = 12.2828 6.001 472 0.0237 8.4478 6.5 1890.3 3530.048 57 0.7810 6.7118 6.9165 8.9 3625.2 3043.3 384.5475 2794.0 2332.065 25 0.1 2650.8315 8.06°C) 2569.0 3073.13013 0.3 4364.035 64 0.3 1570.056 65 0.5 3021 7 3125.078 69 0.5131 6.3 2698.1 4378.7 3091 0 3273.6 2525.4474 8.038 37 0.0526 4.052 14 0.7 2667.0 2785.9 3373.6290 6.063 30 0.3 3199.1 3837.0417 6.098 85 0.7 4667.0 1461.6 1505.1401 6.845 14.6772 5.022 99 0.4298 2.2662 8.3 2667.041 41 0.3 1283.016 126 0.5 3279.5 2228.0398 7.036 77 0.3 5128.9305 6.087 65 0.7 2809.6376 8.4493 6.001 499 0.0 4444.1379 0.5 2498.145 26 kJ/kg kJ/kg kJ/(kg K) P = 5.7 3338.3 2838.9 4870.4 5.4 3443.4 4245.088 49 0.4480 3.6198 7.1 3080.1300 8.0740 8.3476 7.029 47 0.4 2772.041 01 0.038 17 0.090 27 0.8502 8.1 3287.3615 6.6 2892.029 95 0.3 3138.2 2960.7432 5.075 44 0.8 3666.4015 8.3 4654.5 2099.0937 8.029 75 0.4 2848.2854 6.4077 7.0091 8.4567 8.025 60 0.16987 0.1 P m3/kg 0.064 85 0.05045 0.2 4662.9443 6.0 2029.03616 0.3357 5.3 3674.045 32 0.5 2784.2 3248.4 2610.016 867 0.066 45 0.5551 6.8 4368.7549 5.13469 0.058 32 0.4 2351.274 12.0361 6.0894 7.2 3604.7 3448.0 3882.018 026 0.3 776.3 3272.5 MPa (327.051 94 0.0536 7.2 3870.6 2999. 913 16.687 7.459 18.059 218.927 224.071 200.630 207.085 23.008 15.172 15.890 27.104 8.803 kJ/kmol 12.230 13.033 206.066 212.192 217.645 6.353 225.178 28.766 16.170 204.342 24.523 8.849 8.685 19.822 223.662 16.763 11.794 198.014 9.864 18.194 223.532 27.301 219.055 11.562 4.853 7.979 5.733 8.027 24.830 17.363 16.469 15.604 5.011 13.770 4.180 10.391 6.907 221.314 216.695 18.328 196.501 28.792 208.638 193.701 226.002 225.564 213.064 16.784 15.262 kJ/kmol 0 4.975 7.568 26.844 21.292 25.647 225.624 218.990 18.839 22.337 14.709 220.499 202.229 6.270 7.635 10.673 190.997 10.224 18.306 9.574 12.574 9.914 209.512 220.560 14.398 227.928 26.792 13.173 196.210 27.122 20.141 8.714 24.514 188.086 21.876 15.396 5.423 10.571 kJ/(kmol K) 212.153 9.854 28.447 222.603 20.362 20.954 215.141 16.234 15.398 23.180 186.460 15.220 21.640 11.166 18.407 19.468 18.811 13.931 19.693 13.599 16.149 22.962 17.572 199.460 22.562 223.794 201.189 202.389 226.424 206.848 11.923 12.528 211.450 13.151 29.974 25.328 21.518 12.298 221.049 211.772 23.347 11.991 20. N2 h u T s T K 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 0 182.292 17.492 11.723 9.288 224.248 26.168 19.529 21.047 226.889 219.055 213.471 10.614 189.604 20.210 10.314 8.932 12.728 227.581 14.461 209.610 25.363 9.266 7.523 204.562 194.883 20.225 12.541 214.139 12.370 16.413 215.683 6.943 9.684 222.370 187.786 9.682 192.064 227.597 9.399 13.114 14.472 218.478 7.563 17.669 8.356 kJ/(kmol • K) kJ/kmol 17.888 10.695 191.105 13.018 214.285 14.502 191.358 208.113 220.988 14.188 5.671 13.938 185.437 6.826 29.489 214.728 95 .562 h u s K 0 220 230 240 250 260 270 280 290 298 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 kJ/kmol 0 6.432 8.813 6.277 11.476 29.190 6.756 217.075 19.757 17.061 17.707 11.297 20.558 7.380 19.062 11.644 19.061 7.912 21.524 17.658 24.331 200.866 216.639 183.772 19.999 210.021 6.995 197.216 207.686 15.459 195.892 14.067 222.CAPITULO III TABLA A-4 Propiedades de gas ideal del nitrógeno.895 8.863 203.803 205. 819 28.580 259.291 26.332 260.375 239.747 246.260 105.988 45.CAPITULO III TABLA A-4 (Continuación) T K h u kJ/kmol kJ/kmol kJ/(kmol • K) s T K h u s kJ/kmol kJ/kmol kJ/(kmol K) 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320 1340 1360 1380 1400 1420 1440 1460 1480 1500 1520 1540 1560 1580 1600 1620 1640 1660 1680 1700 1720 1740 30.361 29.376 238.301 241.128 250.363 59.275 51.470 49.795 23.686 53.170 266.965 40.831 237.186 269.665 36.859 97.227 56.869 50.007 268.654 63.324 245.181 49.613 65.790 60.365 249.014 33.242 251.685 243.549 234.980 52.282 25.504 61.766 236.423 45.489 33.777 37.496 79.295 44.936 62.798 248.589 248.133 35.543 34.605 44.129 30.073 47.195 248.762 33.867 238.858 253.223 235.288 23.075 59.786 26.027 257.241 264.099 54.464 77.452 38.591 231.793 267.378 30.784 31.856 75.553 57.807 39.149 56.170 40.302 236.799 261.417 70.090 64.810 66.973 233.344 229.320 81.073 260.227 42.668 247.726 254.199 231.516 21.853 41.137 243.673 235.593 75.220 61.507 41.524 47.344 38.168 49.919 31.807 55.556 101.845 29.763 96 .806 38.685 43.771 48.014 95.567 50.442 32.878 239.777 44.902 79.810 258.226 72.958 59.884 39.430 36.163 73.231 43.815 22.426 34.969 252.676 77.865 240.391 232.601 269.874 251.782 24.404 268.366 60.612 68.381 64.705 99.580 246.577 264.071 34.324 44.732 37.308 27.033 66.129 38.149 82.028 244.979 249.057 228.585 244.571 51.972 108.682 46.224 83.393 54.353 237.502 250.328 92.880 69.227 257.197 36.398 30.799 232.424 39.538 266.331 28.780 25.990 1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 56.306 70.895 265.760 35.351 53.195 63.028 76.228 242.782 82.268 37.938 57.973 46.896 245.981 84.488 40.748 250.768 242.040 73.115 106.341 80.690 41.075 47.706 229.607 251.407 103.915 43.396 247.171 94.578 255.377 47.092 34.304 22.651 58.488 90.902 263.455 67.973 230.412 256.512 262.213 262.350 240.280 24.827 241.115 234.964 32.814 86.799 27.650 88.957 52.101 32.734 72.627 48.166 246.049 228.749 55.441 31.601 35.873 45.779 62.464 244.539 42.104 36.594 42.830 110.139 42. CAPITULO III TABLA A-5 Propiedades de gas ideal del oxígeno, O2 T K h kJ/kmol u kJ/kmol s kJ/(kmol •K) T h K kJ/kmol u kJ/kmol s kJ/(kmol •K) 0 220 230 240 250 260 270 280 290 298 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 0 6,404 6,694 6,984 7,275 7,566 7,858 8,150 8,443 8,682 8,736 9,030 9,325 9,620 9,916 10,213 10,511 10,809 11,109 11,409 11,711 12,012 12,314 12,618 12,923 13,228 13,525 13,842 14,151 14,460 14,770 15,082 15,395 15,708 16,022 16,338 16,654 16,971 17,290 17,609 0 4,575 4,782 4,989 5,197 5,405 5,613 5,822 6,032 6,203 6,242 6,453 6,664 6,877 7,090 7,303 7,518 7,733 7,949 8,166 8,384 8,603 8,822 9,043 9,264 9,487 9,710 9,935 10,160 10,386 10,614 10,842 11,071 11,301 11,533 11,765 11,998 12,232 12,467 12,703 0 196.171 197.461 198.696 199.885 201.027 202.128 203.191 204.218 205.033 205.213 206.177 207.112 208.020 208.904 209.765 210.604 211.423 212.222 213.002 213.765 214.510 215.241 215.955 216.656 217.342 218.016 218.676 219.326 219.963 220.589 221.206 221.812 222.409 222.997 223.576 224.146 224.708 225.262 225.808 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 17,929 18,250 18,572 18,895 19,219 19,544 19,870 20,197 20,524 20,854 21,184 21,514 21,845 22,177 22,510 22,844 23,178 23,513 23,850 24,186 24,523 24,861 25,199 25,537 25,877 26,218 26,559 26,899 27,242 27,584 27,928 28,272 28,616 28,960 29,306 29,652 29,999 30,345 30,692 31,041 12,940 13,178 13,417 13,657 13,898 14,140 14,383 14,626 14,871 15,116 15,364 15,611 15,859 16,107 16,357 16,607 16,859 17,111 17,364 17,618 17,872 18,126 18,382 18,637 18,893 19,150 19,408 19,666 19,925 20,185 20,445 20,706 20,967 21,228 21,491 21,754 22,017 22,280 22,544 22,809 226.346 226.877 227.400 227.918 228.429 228.932 229.430 229.920 230.405 230.885 231.358 231.827 232.291 232.748 233.201 233.649 234.091 234.528 234.960 235.387 235.810 236.230 236.644 237.055 237.4b2 237.864 238.264 238.660 239.051 239.439 239.823 240.203 240.580 240.953 241.323 241.689 242.052 242.411 242.768 243.120 97 CAPITULO III TABLA A-5 T K h kJ/kmol u kJ/kmol s kJ/(kmol •K) K T h kJ/kmol u kJ/kmol (Continuación) s kJ/(kmol •K) 100 102 0 0 104 0 106 0 108 0 110 0 112 0 114 0 116 0 118 0 120 0 122 0 124 0 126 0 128 0 130 0 132 0 134 0 136 0 138 0 140 0 142 0 144 0 146 0 148 0 150 0 152 0 154 0 156 0 158 0 160 0 162 0 164 0 166 0 168 0 170 0 172 0 174 0 31,389 32,088 32,789 33,490 34,194 34,899 35,606 36,314 37,023 37,734 38,447 39,162 39,877 40,594 41,312 42,033 42,753 43,475 44,198 44,923 45,648 46,374 47,102 47,831 48,561 49,292 50,024 50,756 51,490 52,224 52,961 53,696 54,434 55,172 55,912 56,652 57,394 58,136 23,075 23,607 24,142 24,677 25,214 25,753 26,294 26,836 27,379 27,923 28,469 29,018 29,568 30,118 30,670 31,224 31,778 32,334 32,891 33,449 34,008 34,567 35,129 35,692 36,256 36,821 37,387 37,952 38,520 39,088 39,658 40,227 40,799 41,370 41,944 42,517 43,093 43,669 243.471 244.164 244.844 245.513 246.171 246.818 247.454 248.081 248.698 249.307 249.906 250.497 251.079 251.653 252.219 252.776 253.325 253.868 254.404 254.932 255.454 255.968 256.475 256,978 257.474 257.965 258.450 258.928 259.402 259.870 260.333 260.791 261.242 261.690 262.132 262.571 263.005 263.435 1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 58,880 59,624 60,371 61,118 61,866 62,616 63,365 64,116 64,868 65,620 66,374 67,127 67,881 69,772 71,668 73,573 75,484 77,397 79,316 81,243 83,174 85,112 87,057 89,004 90,956 92,916 94,881 96,852 98,826 100,808 102,793 104,785 106,780 108,778 110,784 112,795 114,809 116,827 44,247 44,825 45,405 45,986 46,568 47,151 47,734 48,319 48,904 49,490 50,078 50,665 51,253 52,727 54,208 55,697 57,192 58,690 60,193 61,704 63,219 64,742 66,271 67,802 69,339 70,883 72,433 73,987 75,546 77,112 78,682 80,258 81,837 83,419 85,009 86,601 88,203 89,804 263.861 264.283 264.701 265.113 265.521 265.925 266.326 266.722 267.115 267.505 267.891 268.275 268.655 269.588 270.504 271.399 272.278 273.136 273.891 274.809 275.625 276.424 277.207 277.979 278.738 279.485 280.219 280.942 281.654 282.357 283.048 283.728 284.399 285.060 285.71. 3 286.355 286.989 287,614 98 CAPITULO III TABLA A-6 Propiedades de gas ideal de! dióxido de carbono, CO2 T K K h kJ/kmol u kJ/kmol s kJ/(kmol •K) K T h kJ/kmol u kJ/kmol s kJ/(kmol •K) 0 220 230 240 250 260 270 280 290 298 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 0 6,601 6,938 7,280 7,627 7,979 8,335 8,697 9,063 9,364 9,431 9,807 10,186 10,570 10,959 11,351 11,748 12,148 12,552 12,960 13,372 13,787 14,206 14,628 15,054 15,483 15,916 16,351 16,791 17,232 17,678 18,126 18,576 19,029 19,485 19,945 20,407 20,870 21,337 21,807 0 4,772 5,026 5,285 5,548 5,817 6,091 6,369 6,651 6,885 6,939 7,230 7,526 7,826 8,131 8,439 8,752 9,068 9,392 9,718 10,046 10,378 10,714 11,053 11,393 11,742 12,091 12,444 12,800 13,158 13,521 13,885 14,253 14,622 14,996 15,372 15,751 16,131 16,515 16,902 0 202.966 204.464 205.920 207.337 208.717 210.062 211.376 212.660 213.685 213.915 215.146 216.351 217.534 218.694 219.831 220.948 222.044 223.122 224.182 225.225 226.250 227.258 228.252 229.230 230.194 231.144 232.080 233.004 233.916 234.814 235.700 236.575 237.439 238.292 239.135 239.962 240.789 241.602 242.405 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 22,280 22,754 23,231 23,709 24,190 24,674 25,160 25,648 26,138 26,631 27,125 27,622 28,121 28,622 29,124 29,629 20,135 30,644 31,154 31,665 32,179 32,694 33,212 33,730 34,251 34,773 35,296 35,821 36,347 36,876 37,405 37,935 38,467 39,000 39,535 40,070 40,607 41,145 41,685 42,226 17,291 17,683 18,076 18,471 18,869 19,270 19,672 20,078 20,484 20,894 21,305 21,719 22,134 22,552 22,972 23,393 23,817 24,242 24,669 25,097 25,527 25,959 26,394 26,829 27,267 27,706 28,125 28,588 29,031 29,476 29,922 30,369 30,818 31,268 31,719 32,171 32,625 33,081 33,537 33,995 243.199 243.983 244.758 245.524 246.282 247.032 247.773 248.507 249.233 249.952 250.663 251.368 252.065 252.755 253.439 254.117 254.787 255.452 256.110 25*6.762 257.408 258.048 258.682 259.311 259.934 260.551 261.164 261.770 262.371 262.968 263.559 264.146 264,728 265.304 265.877 266.444 267.007 267.566 268.119 268.670 99 742 70.035 122.589 314.153 48.172 123.544 304.670 82.122 306.552 105.897 76.404 92.813 62.123 79.400 273.549 328.743 290.612 88.888 292.166 115.668 66.751 307.244 58.361 279.576 174.911 71.277 99.293 271.666 61.832 118.901 296.449 140.009 159.630 63.238 38.356 317.613 61.631 54.609 57.066 282.856 84.799 46.185 86.196 92.849 126.913 43.793 95.975 333.105 83.023 94.177 300.724 53.643 53.114 292.161 295.381 59.620 62.621 55.871 44.944 78.812 73.604 309.160 313.864 109.290 134.592 67.067 82.695 319.845 305.117 162.258 49.654 294.589 137.806 90.444 276.982 142.995 97.957 42.791 89.912 102.953 46.144 84.368 137.374 307.593 94.868 75.482 300.089 150.602 52.238 281.896 331.963 64.174 39.222 326.984 119.487 306.721 69.109 339.198 304.713 49.741 64.026 325.609 60.849 110.988 316.072 298.401 99.586 68.394 93.486 81.217 302.808 152.908 156.445 275.417 74.271 66.069 100 .834 45.CAPITULO III T K K h kJ/kmol u kJ/kmol s kJ/(kmol •K) K T h kJ/kmol u kJ/kmol TABLA A-6 (Continuación) s kJ/(kmol •K) 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320 1340 1360 1380 1400 1420 1440 1460 1480 1500 1520 1540 1560 1580 1600 1620 1640 1660 1680 1700 1720 1740 42.504 113.455 35.590 76.307 280.632 297.197 98.787 72.430 277.341 168.420 87.112 40.713 149.822 71.804 103.356 298.781 299.246 73.800 330.801 301.684 329.226 165.302 321.934 289.152 128.000 91.702 68.403 278.108 57.764 269.691 50.840 74.672 51.884 303.898 134.996 80.500 121.648 97.369 50.606 58.543 302.378 36.212 131.411 295.078 72.701 312.306 37.106 288.197 107.653 65.528 129.219 131.863 1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 86.748 66.051 47.739 48.283 139.859 44.808 324.283 288.354 272.768 47.396 327.427 67.231 34.542 291.484 51.566 322.116 65.586 286.695 177.031 81.522 60.439 287.614 56.656 52.124 338.835 106.962 78.333 292.847 284.620 146.084 335.848 54.767 76.114 336.126 337.037 334.898 112.057 41.006 41.929 77.939 115.430 274.011 320.606 100.210 310.533 143.962 283.456 171.722 285.977 56.606 59.303 80.992 308.769 43.385 148.043 85.681 145.215 270.158 282.091 125. 345 24.551 10.245 21.413 207.265 26.601 18.671 12.527 218.588 26.668 220.012 196.440 211.245 18.976 11.889 18.215 221.961 8.030 10.734 203.965 6.181 17.043 14.174 224.240 212.856 216.300 25.702 212.714 24.402 23.629 33.854 19.477 16.081 196.970 23.940 13.928 190.734 15.720 188.707 221.123 225.841 34.982 205.314 11.862 22.846 30.579 14.513 9.CAPITULO III TABLA A-7 Propiedades de gas ideal del vapor de agua.294 8.637 230.184 101 .855 22.487 8.715 5.402 20.959 19.399 186.627 8.600 22.767 232.978 18.148 19.454 29.771 10.268 18.904 9.813 11.255 9.160 201.014 13.716 6.755 14.388 14.230 22.028 14.913 27.699 14.635 31.444 19.296 9.342 23.977 26.321 228.134 0 178.628 7.742 8.765 21.189 220.318 19.610 219-142 219.472 7.497 204.795 210.139 209.144 194.534 17.920 197.403 12.202 229.070 230.032 31.510 27.652 11.425 7.621 25.978 8.320 20.413 15.471 182.464 24.247 34.662 24.826 17.799 208.054 181.992 12.976 217.828 17.592 226.039 20.428 15.030 191.240 30.098 192.126 16.112 207.419 216.032 33.672 29.295 7.057 226.429 31.482 13.920 213.717 223.688 17.075 11.831 184.125 27.347 231.426 227.339 20.529 214.039 0 5.693 15.597 25.219 7.616 187.358 26.284 28.561 18.228 32.207 223.961 9.088 24.639 10.631 9.112 17.466 5.472 15.639 20.257 16.080 15.973 227.090 23.122 214.136 193.603 11.741 20.356 13.466 6.125 195.725 7.221 222.061 35.791 188.139 185.715 24.517 226.777 16.678 20.475 209.955 202.720 222.869 12.828 32.763 229.651 225.075 211.339 11.232 8.218 25.840 25.653 35.071 218.941 21. H2O h u s T K kJ/kmol kJ/kmol kJ/(kmol •K) K K T 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 h kJ/kmol u kJ/kmol s kJ/(kmol •K) 0 220 230 240 250 260 270 280 290 298 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 0 7.331 12.302 10.135 12.924 231.162 22.029 24.779 23.436 33.549 21.741 27.211 13.350 201.303 14.470 22.673 199.966 10.541 16.215 6.998 9.290 10.856 15.062 29.576 180.130 21.521 200.399 17.896 28.247 204.975 16.807 198.968 7.980 25.285 215.707 215.705 206.672 13.499 230.495 21.693 224.875 228.943 26. 780 42.703 255.562 98.403 35.517 78.902 56.272 55.543 249.709 64.429 284.859 239.717 133.597 233.748 63.839 272.646 53.445 50.912 48.960 41.455 54.991 119.112 35.321 113.528 46.185 249.082 90.470 40.511 77.183 243.305 252.888 60.111 70.194 288.241 247.756 45.989 44.940 95.380 39.201 276.655 49.568 28.589 1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 70.649 76.380 45.708 259.275 72.243 245.083 232.564 63.912 253.076 81.062 57.436 261.838 61.453 283.207 60.884 290.542 38.868 111.098 275.535 71.301 32.827 36.352 238.111 254.250 258.462 281.457 150.611 32.527 79.898 261.223 40.880 61.841 52.290 255.267 55.643 66.453 125.679 271.486 136.846 103.846 144.151 258.547 58.593 85.071 40.571 265.407 279.711 42.773 242.000 38.550 27.500 270.466 43.756 102 .732 39.573 82.567 30.698 34.084 47.969 262.997 33.978 274.CAPITULO III TABLA A-7 (Continuación) T K K h kJ/kmol u kJ/kmol s kJ/(kmol •K) K T h kJ/kmol u kJ/kmol s kJ/(kmol •K) 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320 1340 1360 1380 1400 1420 1440 1460 1480 1500 1520 1540 1560 1580 1600 1620 1640 1660 1680 1700 1720 1740 35.614 67.102 288.441 280.838 267.270 38.223 235.039 51.717 122.269 99.811 260.273 116.675 65.256 46.806 236.509 44.183 108.137 47.959 111.513 254.507 74.415 234.072 118.074 251.354 278.600 240.873 256.582 247.390 285.308 83.952 130.464 282.820 250.286 277.330 92.584 237.333 241.434 53.338 286.589 68.895 29.648 147.022 257.228 28.851 123.917 104.262 259.958 97.923 41.081 268.506 75.022 263.226 43.198 127.301 269.693 252.540 80.735 90.811 88.482 243.564 245.720 62.156 87.612 51.497 263.588 101.198 56.565 114.523 72.110 238.375 59.128 57.521 52.057 241.546 37.709 37.256 106.605 108.243 30.450 251.273 287.999 58.059 264.895 248.240 51.273 55.965 68.807 49.877 244.351 54.450 257.555 81.508 106.506 76.553 85.022 47.304 47.542 264.264 139.111 65.707 50.411 64.458 120.692 116.942 59.567 69.723 57.999 289.855 79.357 260.042 60.656 94.051 141.925 31.213 40.259 65.915 246.868 48.199 100.792 62.020 235.364 92.882 36.513 73.454 74.642 43.