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OPERACIONES UNITARIAS III – 2012
TRABAJO PRACTICO N°4
Tema: CARTA PSICROMETRICA
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PROBLEMA N°1
Aire húmedo, que se acondicionará para un proceso de secado, tiene inicialmente una
temperatura de bulbo seco de 29°C y un contenido de humedad de 0,016 kg. H2O / kg.
aire seco. Usando la carta psicrométrica y las ecuaciones apropiadas, determinar:
a) Temperaturas de bulbo húmedo y de punto de rocío.
b) Humedad Relativa (HR).
c)
Porcentaje de Humedad (HP).
d)
Entalpía total de la mezcla (aire + vapor de agua).
e)
Calor Húmedo (cS).
f)
Volúmen Húmedo (υH).
PROBLEMA N°2
El aire de una habitación tiene una temperatura de 32°C y está a una presión total de
760 mm de Hg. Si se enfría el aire, el vapor de agua que contiene comienza a condensar
a 16ºC. ¿Cual es la humedad relativa ambiente inicial?.
PROBLEMA N°3
La atmósfera de una ciudad tiene un 50 % de humedad relativa ambiente, siendo su
temperatura de 20ºC. Cuando anochece, la temperatura desciende a 12ºC. ¿Se producirá
rocío?.
PROBLEMA N°4
Se desea secar un aire con temperatura de bulbo seco de 37,8ºC y temperatura de bulbo
húmedo de 26,7°C, enfriándolo primero a 15,6°C para condensar el vapor de agua y
después calentándolo a 23,9°C. Determinar:
a) La humedad absoluta y el porcentaje de humedad iniciales.
b) La humedad absoluta y el porcentaje de humedad finales.
PROBLEMA N°5
Se debe calcular un equipo para acondicionar el aire de un local en donde se extrae
aceite de sésamo. El proceso completo consta de precalentamiento, humidificación y
recalentamiento.
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TRABAJO PRACTICO N°4
Tema: CARTA PSICROMETRICA
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PROBLEMA N°5 (continuación)
A la entrada del proceso se tiene aire a 27°C con una humedad absoluta de 0,0072 kg.
agua / kg. aire seco. Para el local se requieren 340 m3 / min. de aire a 30°C y con una
humedad de 0,0166 kg. agua / kg. aire seco. A la salida del humidificador el aire tiene
una humedad relativa del 85 %. Calcular:
a) La cantidad de agua que debe absorber el aire.
b)
La temperatura de salida del aire en el humidificador.
c)
La temperatura de precalentamiento.
PROBLEMA N°6
Dos corrientes de aire se mezclan en una cámara adiabática. La primera de ellas con un
caudal de 1200 kg./ h , a 60°C y 10 % de saturación relativa (o humedad relativa) y la
segunda con un caudal de 200 kg./ h, a 80 °C y 6 % de saturación relativa. Calcular las
propiedades de cada una de las corrientes y las que corresponden a la corriente mezcla
resultante.
PROBLEMA N°7
Aire, con temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo de 93°C y 46°C respectivamente,
ingresa a un equipo donde se evapora agua a la temperatura de saturación adiabática a
razón de 59 kg. / h. El aire sale a 65°C y una fracción del mismo se recicla luego de ser
mezclada con aire ambiente (Temp. b. seco: 21°C ; H.R.: 70%) y calentada a 93°C.
Suponiendo que el sistema carece de pérdidas calóricas, confeccione un esquema con
las correspondientes evoluciones psicrométricas y determine:
a) Condiciones del aire en cada uno de los estados (Humedad absoluta, Entalpía, Temp.
de bulbo seco y bulbo húmedo).
b) Caudal de aire requerido por la evaporación, en kg. a. seco / h.
c) Caudal de aire recirculado, en kg. a. seco / h.
d) Calor suministrado en el calentador, en kW.
PROBLEMA N°8
1000 m3/h de aire ingresan a un secadero a 60°C, 745 mm de Hg. y 10% de humedad
relativa ambiente. En el secadero se evaporan 20 kg. agua / h. El aire sale a una
temperatura de 35°C y una presión de 742 mm Hg. Calcular:
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PROBLEMA N°8 (continuación)
a) El porcentaje de saturación del aire que sale del secadero.
b) El volumen del aire húmedo que sale del secadero por hora.
PROBLEMA N°9
Un secador extrae 100 lb agua / h. del material que se está tratando. El aire en el secador
tiene una temperatura de bulbo seco de 180°F y 110°F de temperatura de bulbo húmedo.
El aire sale del secador a 140°F. Una porción de este aire se hace recircular después de
mezclarse con el aire ambiente, el cual tiene una temperatura de bulbo seco de 75°F y
una humedad relativa del 60 %. Determine:
a) La cantidad de aire necesario.
b) La velocidad de recirculación.
c) La carga suministrada al precalentador, si se supone que el sistema es adiabático.
PROBLEMA N°10
Un sistema de acondicionamiento de aire opera a una presión de 1 atm. Se compone de
una sección de calentamiento y de un humidificador que suministra vapor de agua
saturado a 100ºC. El aire entra a la sección de calentamiento a 10ºC, 70% de humedad
relativa y con un caudal de 70 m3/min. y sale de la sección de humificación a 20ºC y
60% de humedad relativa. Determine la temperatura y humedad relativa del aire cuando
éste abandona la sección de calentamiento, la velocidad de transferencia de calor en la
sección de calentamiento y el flujo másico de agua que se añade al aire en la sección de
humificación.
PROBLEMA N°11
Un sistema de acondicionamiento de aire tomará aire a 1 atm, 35ºC y 70% de humedad
relativa y lo entregará a 20ºC y 50% de humedad relativa. El aire fluye primero sobre
los serpentines de enfriamiento, donde se enfría y deshumidifica, y luego sobre una
resistencia eléctrica, donde se calienta hasta la temperatura deseada. Suponga que el
condensado se elimina de la sección de enfriamiento a 10ºC y determine la temperatura
del aire antes de que entre a la sección de calentamiento, la cantidad de calor eliminada
en la sección de enfriamiento por kg de aire seco y la cantidad de calor transferida en la
sección de calentamiento por kg de aire seco.
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PROBLEMA N°12
Una empresa manufacturera requiere, para uno de sus procesos, un flujo másico de aire
de 13600 kg/hora a 30°C y con una humedad relativa de 60%. Con ese propósito se
acondiciona aire atmosférico cuya temperatura y humedad relativa son 35°C y 70% en
un equipo de acondicionamiento que consiste de una sección de enfriamiento y una de
calentamiento. Una primera corriente de aire atmosférico se hace pasar por la sección de
enfriamiento donde su temperatura desciende por debajo de su temperatura de rocío. A
continuación, esta corriente se mezcla adiabáticamente con una segunda corriente de
aire atmosférico y la mezcla resultante pasa a través de la sección de calentamiento, de
la cual el aire sale con las condiciones deseadas para ser suministrado al proceso. Se
conoce que el flujo másico de aire atmosférico que ingresa a la sección de enfriamiento
es 3,57 veces el flujo másico de aire atmosférico usado en el proceso de mezclado
adiabático. La presión barométrica es 100 kPa. Para el proceso descrito, determine:
a) El flujo volumétrico de aire atmosférico que se utiliza en el proceso de mezcla, en
m3/min.
b) El flujo volumétrico de aire atmosférico total utilizado en la unidad, en m3/min.
c) La temperatura del aire que sale de la sección de enfriamiento.
d) La temperatura del aire luego del proceso de mezclado adiabático.
e) El flujo másico de condensado, en kg/min.
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