PLANTA DE PRODUCCIÓN DE VAPOR
BALANCE DE MASA
* Calor requerido para el proceso

QTotal = Qv+ QL

Qv=m* λv

QL=m* Cp*ΔT

Aire: N2 + O2
Vapor saturado a 21 bares = A 21 bares Tv = 215 sC
Suponer que el agua entra a 20 sC = Te

QL=m* Cp*(Tv- Te)

QL=5000kgh*1000calkg-sC *215-20 sC

QL=9.75*105 kcalh

QV=m* λv

λv21 bar=668.8 kcalkg

QV=5000kgh* 668.8 kcalkg

Qv=3.34*106 kcalh

El calor total es:

QTotal = Qv+ QL

QTotal =9.75*105 + 3.34*106 kcalh

QTotal =4319000 kcalh

* Cantidad de combustible requerido

mComb=QTotalQ(Poder calorífico de combustión)

mComb=431900010150.7kcalhkcalkg

mComb=425.49 kgh

El rendimiento del proceso es del 80 %, entonces la masa de combustible por hora requerido para este rendimiento es de:

mcomb=mCombR

mTcomb=425.490.8 kgh

mT.Comb=531.86 kgh

* Balance de masa

* Para la cantidad de combustible, calcular la cantidad de aire
Combustible residual# 6 | Porcentaje (%) |
C | 87 |
H | 9.9 |
O | 1.7 |
N | 0.6 |
S | 0.7 |
Ceniza | 0.1 |

* Las reacciones básicas que se dan:
C + O2 CO24H + O2 2H2O
S + O2 SO2
Composición del aceite a la entrada
531.86 Kg Combh*87 Kg C100 Kg Comb=462.72KgCh

531.86 Kg Combh*9.9 Kg H100 Kg Comb= 52.65KgHh

531.86 Kg Combh*0.7 Kg S100 Kg Comb=3.72KgSh

* Requerimiento de oxigeno

531.86 Kg Combh*87 Kg C100 Kg Comb*1 Kmol C12 Kg C*1 Kmol O21 Kmol C*32 Kg O21 Kmol O2=1233.92 Kg O2h

531.86 Kg Combh*9.9 Kg H100 Kg Comb*1 Kmol H1 Kg H*1 Kmol O24 Kmol H*32 Kg O21 Kmol O2=421.23 Kg O2h

531.86 Kg Combh*0.7 Kg S100 Kg Comb*1 Kmol S32 Kg S*1 Kmol O21 Kmol S*32 Kg O21 Kmol O2=3.72 Kg O2h

mT,O2=1233.92 + 421.23+3.72 Kg O2h

mT,O2=1658.87 Kg O2h

* Requerimiento de aire

1658.87 Kg O2h*1 Kmol O232 Kg O2*4.76 Kmol Aire1 Kmol O2*29 Kg O21 Kmol Aire

mAire=7155.95 Kg Aireh

Considerando un exceso del 10 % de aire

mAire=7155.95Kg Aireh *0.1= 715.59 Kg Aireh

mAire=7155.95+715.59=7871.55 Kg Aireh

mO2=1824.76 Kg O2h

mN2=6046.79 Kg N2h

* Cantidad de H2O en el aire

H2O en el aire 90% HRT=20 °C0.013KgAguaKg aire seco

7871.55 Kg Aireh*0.013Kg AguaKg aire seco=102.33 Kg H2Oh

* Gases de Combustión

531.86 Kg Combh*87 Kg C100 Kg Comb*1 Kmol C12 Kg C*1 Kmol CO21 Kmol C*44 Kg CO21 Kmol CO2=1696.63 Kg CO2h

531.86 Kg Combh*9.9 Kg H100 Kg Comb*1 Kmol H1 Kg H*2 Kmol H2O 4 Kmol H*32 Kg H2O1 Kmol H2O=473.89 Kg H2Oh

531.86 Kg Combh*0.7 Kg S100 Kg Comb*1 Kmol S32 Kg S*1 Kmol SO21 Kmol S*64 Kg SO21 Kmol SO2=7.44 Kg SO2h

* Cantidad de oxigeno y nitrógeno en el combustible (Molecular)

531.86 Kg Combh*0.6 Kg N100 Kg Comb*1 Kmol N14 Kg N*1 Kmol N22 Kmol N*28 Kg N21 Kmol N2=3.19 Kg N2h

531.86 Kg Combh*1.7 Kg O100 Kg Comb*1 Kmol O16 Kg O*1 Kmol O22 Kmol O*32 Kg O21 Kmol O2=9.04 Kg O2h

* Retorno del condensado

5000 Kg H2O (v)h* 80 Kg H2O (L)100 Kg H2O (V)=4000 Kg H2O (L)h

* Agua de reposición

4000 Kg H2O (L)h* 20 Kg H2O (v)80 Kg H2O (L)=1000 Kg H2O h

* Vapor extra

531.86 Kg Combh* 0.1 Kg H2O (v)1 Kg Comb=53.19 Kg H2O (v) h

* Vapor extra

4000 Kg h+1000 Kg h=5000 Kg H2O (L) h

BALANCE DE ENERGÍA
Productos de combustion
Vapor saturado
Extra ,1atm, 100sC
Aceite combustible150 sC

Aire
27s C

GA
B
C

Productos de combustión
(vapor H2O)

F


Productos de combustión
( H2O liquida , 25sC)

E
D

Aceite combustible
Aire
Agua


Paso A-D calor sensible del aceite combustible
aˆ†H= mcomb×Cp ×aˆ†T
Cpcomb= 0.34KcalKg-sC
ρcomb=0.94 g/ml
aˆ†H=531.86 Kg combh×0.34KcalKg-sC×25-150sC
aˆ†H(A-D)=-23508.21 Kcalh
Paso B – D Calor sensible más calor latente del agua que lleva el aire
Aire: Calor sensible
Cpaire (1 atm)= 0.2375KcalKg-sC
aˆ†H1=m aire×Cp ×aˆ†T
aˆ†H1=7871.55 Kgh×0.2375KcalKg-sC×25-27sC
aˆ†H=-3728.98 Kcalh

Agua: Calor sensible (el agua del aire no cambia de estado)
Cp(H2O)= 0.9995KcalKg-sC
aˆ†H2=m (H2O)×Cp(H2O)×aˆ†T
aˆ†H2=102.33 Kgh×0.9995KcalKg-sC×25-27sC
aˆ†H2=-204.56 Kcalh
Paso C – D para el vapor de atomización
aˆ†H3=m ve (h125sC-hg100sC)
Cp v= 0.237KcalKg-sC
h l25sC=25.02KcalKg
hg 100sC=638.9KcalKg
aˆ†H(C-D)=53.19Kgh×25.02-638.9KcalKg
aˆ†H(C-D)=-32652.27 Kcalh

Paso D – E: Reacción
ΔHD-E=mComb*ΔHComb

mComb= 531.86 Kg Combh

ΔHComb=10150.7 KcalKg

ΔHD-E=5398751.30 Kcalh

Paso E – F: Reacción
ΔHE-F=mH2O*λv

mH2O= mH2Oproducida porlareaccion+ mH2Odel vapor de atomización+ mH2Odel aire paracombustión

mH2O= 473.89+53.19+102.33

mH2O= 629.41 Kgh

λv25oC= 585.5 KcalKg

ΔHE-F=629.41 Kgh*585.5 KcalKg

ΔHE-F=368519.56 Kcalh
Paso F – G: Calor sensible de los productos de la combustión por encima de los 25oC
ΔHF-G=mp*ΔCp (TfAD- 25)oC

mp= mN2+mO2+mCO2+mSO2+mH2O

mp= 6046.79 + 165.89 + 1696.63 + 7.44 + 473.89

mp= 8390.64 Kcalh
ΔCp=0.34KcalKg-oC

ΔHF-G=mp*ΔCp (TfAD- 25)oC

ΔHF-G=8390.64 Kcalh*0.34KcalKg-oC (TfAD- 25)oC

ΔHF-G=2852.82*(TfAD- 25) Kcalh

Calculo de la TfAD
ΔHA-D+ ΔHB-D+ ΔHC-D+ ΔHD-E+ ΔHE-F+ ΔHF-G=0

-23508.21+-3738.98 -204.56- 32652.27+5398751.30+368519.56 + ΔHF-G =0

ΔHF-G=5707166.84 Kcalh

2852.82*TfAD- 25Kcalh=5707166.84

TfAD=2025.54 oC


Componentes | Corrientes de Proceso |
| Aceite combustibleDel almacenamiento1
| 2
Combustible para la caldera | 3
Retorno del condensado | 4
Agua de repuesto | 5
Aire para la combustión | 6
Agua de alimentación de la caldera | 7
Productos del vapor | 8
Productos de combustión | 9
Gases de combustión | 1000
Vapor de atomización |
C | 462.72 | 462.72 |
H | 52.62 |52.62 |
N2 | 3.19 | 3.19 |
O2 | 9.04 | 9.04 | 1824.76
S | 3.72 | 3.72 | 6046.79
CO2 1696.63 | 1696.63
SO2 473.89 | 473.89
H2O | 4000 | 1000 5000 | 5000 | 7.44 | 7.44 | 53.19 |
Total | 531.29 | 531.29 | 4000 | 1000 | 7871.55 | 5000 | 5000 | 2177.96 | 2177.96 | 53.19 |

Componentes | Corrientes de Proceso |
| Aceite combustibleDel almacenamiento1
| 2
Combustible para la caldera | 3
Retorno del condensado | 4
Agua de repuesto | 5
Aire para la combustión | 6
Agua de alimentación de la caldera | 7
Productos del vapor | 8
Productos de combustión | 9
Gases de combustión | 1000
Vapor de atomización |
T | 25 (sC) | 150(sC) | 25 (sC) | 25 (sC) | 27 (sC) | 25 (sC) 2025.5 (sC) | | 100 (sC) |
Cp (Kcal/Kg-sC) 0.34 | 0.2375 | 0.34 0.237 |
ρ(Kg/L) | 1000 | 1000 1000 |
ΔHv (Kcal/Kg) 585.5 |
h25sC (Kcal/Kg) 25.02 |
h100sC (Kcal/Kg) 638.9 |