Trabajo Práctico Nº2 UTN – FRBA - BA 2015

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Productos energéticos

1. Calcular el consumo teórico ó estequiométrico de oxígeno para la combustión completa de 150 kg de gas metano.

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

2. Calcular el volumen de aire expresado en m3 que contenga la cantidad de

oxígeno obtenido del problema anterior.

3. Calcular el consumo de aire necesario para la combustión de 1250 kg de gas propano. Considerar un exceso de 35 % de aire. Expresar el resultado en kg y m3. Además calcular la cantidad de agua, dióxido de carbono y los kg de oxígeno en exceso.

C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O

4. En una caldera se quema fuel oil de composición C16H32 con 35% de exceso de

aire. Indicar la ecuación química correspondiente. Establecer: a) la relación aire / combustible expresado en m3 kg -1 y kg/ kg b) % en peso de los gases en la chimenea.

C16H32 + 24 O2 16 CO2 + 16 H2O

5. Calcular el consumo de aire para quemar alcohol etílico que tiene la siguiente composición: C; 52%, H; 13%; O; 35%. Se aplicará en este caso la fórmula desarrollada anteriormente: Relación:

6. Calcular el consumo de aire con un exceso del 25% para quemar fuel oil cuya composición es: C; 85,5%, H; 12%, S; 0,9%, O; 1,5%

7. Calcular el poder calorífico de un carbón mineral tipo hulla que tiene la siguiente composición: C; 72%, H; 7,5%, O; 5%, S; 3%, cenizas: 12,5%

8. En un horno se quema fuel oil en 2 quemadores a razón de 125 kg hora -1 por cada quemador. Calcular la energía generada por hora considerando una eficiencia del 80%. Considerar el poder calorífico del fuel oil 10150 Kcal kg –1

(42,47 MJ kg –1)

9. Indicar cuánto es el calor máximo que puede entregar una garrafa de 10 kg de combustible mediante una combustión con un rendimiento del 75%. Composición del combustible: 95 %/p metano (%/p = porcentaje en peso), 3 %/p etano, 2 %/p propano. Datos:

Elemento Poder calorífico

Metano 52,72 MJ/kg

Etano 49,37 MJ/kg

Propano 48,12 MJ/kg

11,6 % 34,8 % 4,35 % 11,6 52 34,8 13 4,35 35100 100

aire C H O x x xcombustible

+ − + −= =

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10. Una masa de agua de 1 kg se encuentra inicialmente a 10 ºC. Se desea elevar su temperatura a 89 ºC usando un gas en un quemador con sólo un 50 % de rendimiento. Composición del gas: 98 %/p metano, 2 %/p etano ¿Cuánto gas habrá que usar? (expresado en kg y en L). Indicar qué diferencia habría en caso de usar metano puro (expresado en % con un dígito decimal)

Datos: cp agua= 4,186 kJ/(kg.ºC) ρ metano = 0,72 kg/m3 ρ etano = 1,21 kg/m3

11. En una caldera se puede usar carbón de hulla a razón de 200 kg/h o fuel oil a razón de 300 L/h. Teniendo en cuenta sus composiciones y costos:

a) ¿Qué opción es la más energética? b) ¿Qué opción es la más rentable? c) ¿Cuál elegiría y por qué? Datos: Carbón: costo = 18 $/kg. Composición: C 70%, H 6%, O 4%, S 3%, cenizas 17% Fuel oil: costo = 23 $/kg. ρ = 0,98 g/cm3. Composición: C 87%, H 10%, S 0,4%, O 2,6%