Primera Practica
[TPG II] Practica JMC Agua Caliente INFOCAL Ejercicio # 01 Calcular la potencia absorbida en CN de un Termotanque
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- Javier Mendoza Callata
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[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
INFOCAL
Ejercicio # 01
Calcular la potencia absorbida en CN de un Termotanque cuya capacidad es 150 [l] con un tiempo de recalentamiento de 1 [h] 30 [min], temperatura de almacenamiento 70 [C], rendimiento del aparato 80 [%], temperatura del agua fría 15 [C].
Solución
Datos:
V
=
150
[ l]
(Volumen del Termotanque)
tR
=
1,5
[h]
(Tiempo de Recalentamiento)
TA
=
70
[C]
(Temperatura de Almacenamiento)
Ƞ
=
80
[%]
(Rendimiento)
TAF
=
15
[C]
(Temperatura del Agua Fría)
Procedimiento:
V
=
150
[ l]
tR
=
1,5
[h]
q
=
100
[l/h]
q
=
1,67
[l/min]
(Caudal de Consumo)
TAF
=
15
[C]
TAC
=
70
[C]
q
=
1,67
ΔT
=
55
[l/min] [C]
Δ
∗ Δ 14,33
ΔT
=
55
[C]
(variación de Temperatura)
Pu
=
6,40
[kW]
(Potencia Útil en La Paz)
INFOCAL
PU
=
6,40
[kW]
f
=
0,79
[kW]
Pu 0
=
8,10
Ƞ
=
80
Pa 0
=
c
=
[kW] [%]
10,12 [kW] 860
[(kcal/h)/kW]
Practica
JMC
Agua Caliente
Pu 0
Pa 0
[TPG II]
∗
=
8,10
[kW]
(Potencia Útil en CN)
=
10,12 [kW]
(Presión Absorbida en CN)
Pa 0
=
8705
[kcal/h]
(Potencia Absorbida en CN)
INFOCAL
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
Ejercicio # 02
Determinar el Caudal horario en la Ciudad de La Paz, del aparato del anterior problema para ΔT = 20 [C]
Solución
Datos:
PU
=
6,40
ΔT
=
20
[kW]
(Potencia Útil cuando trabaja en la Ciudad de La Paz)
[C]
(Variación de Temperatura)
Procedimiento:
Pu 0
=
6,40
ΔT
=
20
[kW] [C]
∗ 14,33 Δ
q
=
4,58
[l/min]
q
=
275
[l/h]
(Caudal Horario)
INFOCAL
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
Ejercicio # 03
Cual es el volumen total de la mezcla de agua caliente y fría, si la temperatura final de la mezcla es 40 [C], temperatura del agua caliente 70 [C], temperatura del agua fría 10 [C], y el volumen del agua caliente 80 [l].
Solución
Datos:
TM
=
40
[C]
(Temperatura Final de la Mezcla)
TAC
=
70
[C]
(Temperatura del Agua Caliente)
TAF
=
10
[C]
(Temperatura del Agua Fría)
VAC
=
80
[ l]
(Volumen de Agua Caliente)
Lay Out: Agua Fría TAF =
TAC
=
70
[C]
VAC
=
80
[ l]
Agua Caliente
Estado Inicial
10
[C]
TM
=
40
Agua Total
Estado Final
[C]
INFOCAL
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
Procedimiento:
(Principio de la Conservación del Calor)
∗ ∗ ∗ ∗
(El Calor Especifico del Agua no varia Significativamente dentro el rango de temperaturas con el cual se esta trabajando)
∗ ∗ ∗ ∗
(La Densidad del Agua no varia Significativamente dentro el rango de temperaturas con el cual se esta trabajando)
∗ ∗
TM
=
40
[C]
TAC
=
70
[C]
TAF
=
10
[C]
VAC
=
80
[ l]
VAF
=
80
[ l]
VAC
=
80
[ l]
VAF
∗
=
80
[ l]
(Volumen del agua fría que se añadió al recipiente de Agua Caliente)
VM
=
160
[ l]
(Volumen Total)
INFOCAL
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
Ejercicio # 04
Hallar la Temperatura final de la Mezcla de 40 [l] de agua a 45 [C], siendo el volumen de agua caliente 30 [l] con una temperatura de 55 [C], la temperatura del agua fría es 15 [C].
Solución
Datos:
VM
=
40
[ l]
(Volumen Final de la Mezcla)
TM
=
45
[C]
(Temperatura Final de la Mezcla)
VAC
=
30
[ l]
(Volumen de Agua Caliente)
TAC
=
55
[C]
(Temperatura del Agua Caliente)
TAF
=
15
[C]
(Temperatura del Agua Fría)
Procedimiento:
VM
=
40
[ l]
VAC
=
30
[ l]
VAF
=
10
[ l]
(Volumen de Agua Fría)
∗ ∗
VAC
=
30
[ l]
TAC
=
55
[C]
VAF
=
10
[ l]
TAF
=
15
[C]
TM
∗ ∗
=
45
[C]
(Temperatura de equilibrio que alcanza la mezcla de agua caliente con agua fría)
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
INFOCAL
Ejercicio # 05
Si un Termotanque tiene un tiempo de recuperación de 2 [h] 30 [min] en La Paz (Patm = 460 [mm Hg], Tamb = 12 [C]) con una capacidad de almacenamiento de 200 [l] y temperatura de almacenamiento máxima de 65 [C], cual es la potencia útil del aparato en CN?. Temperatura del agua fría 15 [C].
Solución
Datos:
tR
=
2,5
[h]
(Tiempo de Recuperación)
Pf
=
460
[mm Hg]
(Presión Atmosférica del Sitio de Trabajo)
Tf
=
12
[C]
(Temperatura del Sitio de Trabajo)
Valm =
200
[ l]
(Temperatura del Agua Caliente)
TAC
=
65
[C]
(Temperatura de Almacenamiento del Agua Caliente)
TAF
=
15
[C]
(Temperatura del Agua Fría)
Procedimiento:
V
=
200
[ l]
tR
=
2,5
[h]
q
=
80
q
=
1,33
[l/h] [l/min]
(Caudal de Consumo)
TAF
=
15
[C]
TAC
=
65
[C]
q
=
1,33
ΔT
=
50
[l/min] [C]
Δ
∗ Δ 14,33
ΔT
=
50
[C]
(variación de Temperatura)
Pu
=
4,65
[kW]
(Potencia Útil en La Paz)
INFOCAL
Pf
=
460
[mm Hg] + 18 [mbar]
Tf
=
12
[C] =
P0
=
760
[mm Hg] + 19 [mbar]
T0
=
0
[C] =
=
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
484
285 [K]
=
∗
785
273 [K]
fet
=
0,77
[]
(Factor de Elevación y Temperatura para LP)
Pu
=
4,65
[kW]
fet
=
0,77
[]
Pu 0
=
6,1
[kW]
(Potencia Útil en CN)
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
INFOCAL
Ejercicio # 06
Calcular la potencia máxima y mínima de una calentador de baño si su caudal mínimo y máximo de agua caliente a 40 [C], y agua fría 15 [C], son: 6 [l/min] y 15 [l/min], respectivamente.
Solución
Datos:
TAC
=
40
[C]
(Temperatura de Agua Caliente)
TAF
=
15
[C]
(Temperatura del Agua Fría)
qmin =
6
[l/min]
(Caudal Mínimo)
qmax =
15
[l/min]
(Caudal Máximo)
Procedimiento:
TAF
=
15
[C]
TAC
=
40
[C]
qmin =
6
[l/min]
=
25
[C]
qmax =
15
[l/min]
ΔT
ΔT
=
25
[C]
Δ
!"
#
ΔT
Pu min
∗ Δ 14,33
Pu max
#
[C]
(variación de Temperatura)
∗ Δ 14,33 !"
25
=
=
10,5
[kW]
(Potencia Útil Mínima)
=
26,2
[kW]
(Potencia Útil Máxima)
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
INFOCAL
Ejercicio # 07
Calcular el caudal de agua caliente a 50 [C] que proporciona una calentador de baño cuya potencia absorbida es de 31 [kW], rendimiento 90 [%] (Considerar agua fría a 15 [C]).
Solución
Datos:
TAC
=
50
[C]
(Temperatura de Agua Caliente)
Pa
=
31
[kW]
(Potencia Absorbida)
Ƞ
=
90
[%]
(Rendimiento)
TAF
=
15
[C]
(Temperatura del Agua Fría)
Procedimiento:
TAF
=
15
[C]
TAC
=
50
[C]
Pa
=
31
[kW]
Ƞ
=
90
[%]
Pu
=
ΔT
=
27,90 [kW] 35
[C]
Δ
∗
∗ 14,33 Δ
ΔT
=
35
[C]
(variación de Temperatura)
Pu
=
27,90 [kW]
(Presión Absorbida en CN)
q
=
11,42 [l/min]
(Caudal de AC)
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
INFOCAL
Ejercicio # 08
Para el calentador de baño del Ejercicio 6, asumir Ƞ=85 [%], COSTO del GN=0,073 [Bs/kW h]:
a) Calcular el costo de funcionamiento mensual cuando se utilice únicamente la ducha 40 [min/día] b) Determinar el funcionamiento de la ducha con E.E. (Asumir potencia de la ducha eléctrica 5,5 [kW]) Cual será el ahorro máximo en Bs al utilizar GN?
Solución
Datos:
Pu min
=
10,5
[kW]
(Potencia Útil Mínima)
Pu max
=
26,2
[kW]
(Potencia Útil Máxima)
Ƞ
=
85
[%]
(Rendimiento)
CGN
=
0,073 [Bs/kW h]
(Costo del Gas Natural)
Procedimiento de Solución a):
Pu min
=
Ƞ
=
Pu max
=
Ƞ
10,47 [kW] 85
[%]
26,17 [kW] 85
=
[%]
!"
Pa min
!"
#
Pa max
#
12,31 [kW]
=
(Presión Absorbida Mínima)
30,79 [kW]
=
(Presión Absorbida Máxima)
Para hallar el ahorro máximo calculamos con la Potencia Absorbida Mínima del Gas Natural :
12,31 [kW]
CMGN
x
=
0,073 [Bs] 1
18,0 1
[kW h]
[Bs] [mes]
x
1
[h]
60
[min]
x
40
[min]
1
[día]
x
30
[día]
1
[mes]
INFOCAL
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
Procedimiento de Solución b):
Para la Energía Eléctrica :
5,50
[kW]
CMEE
x
=
0,67 1
73,7 1
[Bs] [kW h]
x
1
[h]
60
[min]
x
40
[min]
1
[día]
x
30
[día]
1
[mes]
[Bs] [mes]
CMGN
=
18,0
[Bs/mes]
CMEE
=
73,7
[Bs/mes]
$ %&'' %&()
A
=
55,7
[Bs/mes]
(Ahorro Mensual)
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
INFOCAL
Ejercicio # 09
Calcular el costo de funcionamiento mensual de un aparato instalado en La Paz cuyo caudal máximo es de 18 [l/min], para un ΔT=20 [C] y Ƞ=85 [%], el aparato funciona 50 [min/día], asumir costo del GN=0,073 [Bs/kW h]
Solución
Datos:
qmax
=
18,0
ΔT
=
Ƞ
[l/min]
(Caudal Máximo)
20
[C]
(Variacion de Temperatura)
=
85
[%]
(Rendimiento)
U
=
50
[min/día]
(Uso diario)
CGN
=
0,073 [Bs/kW h]
(Costo del Gas Natural)
Procedimiento:
qmax = ΔT
Pu max
[l/min]
18 20
=
=
[C]
25,12 [kW]
fet
=
0,79
Pu max
=
19,85 [kW]
Ƞ
85
=
23,35 [kW]
CMGN
x
=
′
[]
1
42,6 1
[kW h]
[Bs] [mes]
#
[%]
0,073 [Bs]
#
x
′
#
Pu max
∗ Δ 14,33 #
#
(Potencia Útil Máxima CN)
Pu max
∗
[h]
60
[min]
19,85 [kW]
=
(Potencia Útil Máxima LP)
Pa max
#
1
25,12 [kW]
=
23,35 [kW]
=
(Presión Absorbida Máxima LP)
x
50
[min]
1
[día]
x
30
[día]
1
[mes]
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
INFOCAL
Ejercicio # 10
La lectura del anterior Medidor de gas instalado en La Paz es de 40500,0 [m3], después de un mes la lectura es de 40570,0 [m3]. Calcular el costo en [Bs], de Gas Natural consumido y la potencia del aparato en Condiciones La Paz, si funciona 2 [h/día]. PLP=460 [mm Hg], TLP=12 [C].
Solución
Datos:
V0
40500 [m3]
=
(Volumen Inicial)
3
Vf
=
U
=
2
PLP
=
TLP Ƞ
40570 [m ]
(Volumen Final)
[h/día]
(Uso diario)
460
[mm Hg]
(Presion Atmosferica en La Paz)
=
12
[C]
(Temperatura en La Paz)
=
85
[%]
(Rendimiento)
Procedimiento:
2
[h]
x
[dia]
30
[dia]
1
[mes]
=
60
[h/mes] 1,17
40570 [m3] [mes]
-
40500 [m3] [mes]
Pf
=
460
[mm Hg] + 18 [mbar]
Tf
=
12
[C] =
P0
=
760
[mm Hg] + 19 [mbar]
T0
=
0
[C] =
70
=
=
(Caudal de Gas)
[m3/mes]
484
285 [K]
=
[m3/h]
∗
785
273 [K]
fet
=
0,77
[]
(Factor de Elevación y Temperatura para LP)
INFOCAL
10000 [kcal/m3]
PC
=
fet
=
0,77
[]
C
=
1,17
[m3/h]
Ƞ
=
85
Q
=
7619
[kcal/h]
c
=
860
=
P'C
[(kcal/h)/kW]
0,073 [Bs] 1
38,8 1
=
[kW h]
[Bs] [mes]
x
2
[h]
1
[día]
7683
[kcal/m3]
(Poder Calorifico LP)
=
7619
[kcal/h]
Calor suministrado por el Aparato
3
[kcal/m ]
CMGN
Agua Caliente
+ % ∗ ∗ ,
7683
x
JMC
, - , ∗
[%]
=
[kW]
Practica
Q
P'C
8,86
[TPG II]
Pa
+
=
8,86
[kW]
(Potencia Absorbida)
x
30
[día]
1
[mes]
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
INFOCAL
Ejercicio # 10
La lectura del anterior Medidor de gas instalado en La Paz es de 40500,0 [m3], después de un mes la lectura es de 40570,0 [m3]. Calcular el costo en [Bs], de Gas Natural consumido y la potencia del aparato en Condiciones La Paz, si funciona 2 [h/día]. PLP=460 [mm Hg], TLP=12 [C].
Solución
Datos:
V0
40500 [m3]
=
(Volumen Inicial)
3
Vf
=
U
=
2
PLP
=
TLP Ƞ
40570 [m ]
(Volumen Final)
[h/día]
(Uso diario)
460
[mm Hg]
(Presion Atmosferica en La Paz)
=
12
[C]
(Temperatura en La Paz)
=
85
[%]
(Rendimiento)
Procedimiento:
2
[h]
x
30
[dia]
1
[mes]
[dia]
=
60
[h/mes] 1,17
40570 [m3] [mes]
C
=
1,17
Ƞ
=
85
PC
=
6930
-
40500 [m3] [mes]
=
70
[m3/mes]
[m3/h]
Q + % ∗ ∗ ,
[%] 3
[kcal/m ]
[m3/h]
=
6872
[kcal/h]
Calor suministrado por el Aparato
INFOCAL
Q
=
6872
c
=
860
7,99
[kW]
CMGN
x
=
[kcal/h]
1
35,0 1
[kW h]
[Bs] [mes]
Practica
JMC
Agua Caliente
[(kcal/h)/kW]
0,073 [Bs]
[TPG II]
x
2
[h]
1
[día]
Pa
+
=
7,99
[kW]
(Potencia Absorbida)
x
30
[día]
1
[mes]
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
INFOCAL
Ejercicio # 10
La lectura del anterior Medidor de gas instalado en La Paz es de 40500,0 [m3], después de un mes la lectura es de 40570,0 [m3]. Calcular el costo en [Bs], de Gas Natural consumido y la potencia del aparato en Condiciones La Paz, si funciona 2 [h/día]. PLP=460 [mm Hg], TLP=12 [C].
Solución
Datos:
V0
40500 [m3]
=
(Volumen Inicial)
3
Vf
=
U
=
2
PLP
=
TLP Ƞ
40570 [m ]
(Volumen Final)
[h/día]
(Uso diario)
460
[mm Hg]
(Presion Atmosferica en La Paz)
=
12
[C]
(Temperatura en La Paz)
=
85
[%]
(Rendimiento)
Procedimiento:
2
[h]
x
30
[dia]
1
[mes]
[dia]
=
60
[h/mes] 1,17
40570 [m3] [mes]
C
=
1,17
Ƞ
=
85
-
40500 [m3] [mes]
=
70
[m3/mes]
[m3/h]
Q + % ∗ ∗ ,
[%] 3
PC
=
10000 [kcal/m ]
Q
=
9917
c
=
860
[kcal/h] [(kcal/h)/kW]
[m3/h]
+
=
9917
[kcal/h]
Calor suministrado por el Aparato
Pa
=
11,53 [kW]
(Potencia Absorbida)
INFOCAL
Pf
=
460
[mm Hg] + 18 [mbar]
Tf
=
12
[C] =
P0
=
760
[mm Hg] + 19 [mbar]
T0
=
0
[C] =
=
[TPG II]
Practica
JMC
Agua Caliente
484
285 [K]
=
∗
785
273 [K]
fet
=
0,77
[]
(Factor de Elevación y Temperatura para LP)
Pa
=
11,53 [kW]
fet
=
0,77
15,01 [kW]
CMGN
x
=
′
[]
0,073 [Bs] 1
65,7 1
[kW h]
[Bs] [mes]
x
P'a
2
[h]
1
[día]
=
15,01 [kW]
(Potencia Absorvda)
x
30
[día]
1
[mes]