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PROBLEMAS PROPUESTOS 1.1 Calcula la presin parcial de oxgeno y la presin parcial de nitrgeno en una mezcla de aire seco que est a una presin total de 101.3 kPa. pO2 = 21.3 kPa; pN2 = 80.0 kPa. 1.2 Calcula la presin parcial de oxgeno, la presin parcial de nitrgeno y la presin parcial de vapor de agua en 1 kmol de aire hmedo que est a una presin total de 101.3 kPa, si contiene 0.267 kg de vapor de agua. pO2 = 21.0 kPa; pN2 = 78.8 kPa; pH2O = 1.5 kPa. 1.3 Calcula la masa de vapor de agua (kg) que contiene un aire hmedo que est a una temperatura de 20 C si la presin parcial de vapor de agua es 1.5 kPa y la presin total es 101.3 kPa. mH2O = 0.267 kg. 1.4 Si el aire hmedo del problema anterior se calienta hasta 80 C manteniendo constante la presin total, calcula la nueva presin parcial del vapor de agua. pH2O = 1.5 kPa. 1.5 Cul es la mxima masa de vapor de agua (kg) por metro cbico de aire que puede contener un aire hmedo que est a 40 C ? mH2O / V = 0.051 kg / m3. 1.6 Un recipiente cerrado contiene nitrgeno seco a 21 C y 101.3 kPa. El gas se satura totalmente con vapor de agua. Cul ser la presin en el recipiente despus de la saturacin si la temperatura se mantiene a 21 C ? P = 103.9 kPa. 1.7 Un tanque de 8 L contiene un gas saturado con vapor de agua a 25 C y 770 mmHg. Cul es el volumen del gas seco (L) referido a las condiciones normales de temperatura y presin ? Vgs = 7.2 L. 1.8 Un metro cbico de propano saturado con vapor de agua se mide a 15 C y una presin total de 750 mmHg. Si el propano estuviera seco a la misma temperatura y presin. a) Cuntos metros cbicos habra ? Vgs = 0.983 m3 b) Cul sera el volumen de gas seco referido a las condiciones normales de temperatura y presin ? Vgs = 0.920 m3. 1.9 Un tcnico de laboratorio recolecta una muestra de 40 cm3 de un gas peligroso saturado con vapor de agua a 20 C y 70 kPa. El gas debe secarse y transferirse a una celda estndar de 50 cm3 a 1 atm de presin. Qu temperatura debe mantenerse para que la celda se llene exactamente ? T = 549 K. 1.10 Se deshidratan 1.42 m3 de aire saturado con vapor de agua a 32 C y 101.3 kPa. Calcula: a) El volumen de aire seco (m3) Vas = 1.35 m3. b) La masa de agua (kg) que se elimina. mH2O = 0.0482 kg.

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1.11 Una masa de 22.7 kg de propano de un cilindro se gasifican y se recolectan sobre agua en un gasmetro a 25 C y una presin de 1.49 kPa por arriba de la presin baromtrica normal. Cul es el volumen de gas que se recolecta ? V = 12.9 m3. 1.12 Calcula la presin parcial ejercida por el vapor de agua en aire hmedo cuya humedad absoluta es de 0.02 kg/kg y est a una presin total de 101.3 kPa. pH2O = 3.16 kPa. 1.13 Calcula la humedad absoluta de un aire hmedo que est a 30 C y una presin total de 101.325 kPa si la presin parcial del vapor de agua es 3.0 kPa. H = 0.019 kg / kg. 1.14 Calcula la humedad absoluta de un aire hmedo que est a 30 C y una presin total de 78 kPa si la presin parcial del vapor de agua es 3.0 kPa. H = 0.025 kg / kg. 1.15 En una mezcla aire-agua a 26.7 C (80 F) y 101.3 kPa la presin parcial del vapor de agua es 2.76 kPa. Calcula: a) La humedad absoluta. H = 0.0174 kg / kg b) La humedad de saturacin. Hs = 0.0222 kg / kg c) El porcentaje de humedad. Hp = 78.4 % d) El porcentaje de humedad relativa. HR = 78.9 % 1.16 El aire de una habitacin est a 37.8 C (100 F) y una presin absoluta total de 1 atm y contiene vapor de agua a una presin parcial de 3.59 kPa. Calcula: a) La humedad absoluta. H = 0.023 kg / kg b) La humedad de saturacin. Hs = 0.043 kg / kg c) El porcentaje de humedad. Hp = 53.5 % d) El porcentaje de humedad relativa. R: HR = 54.8 % 1.17 Un volumen de aire a 92 C tiene una humedad absoluta de 0.01 kg / kg. Calcula su volumen hmedo. VH = 1.05 m3 / kg. 1.18 Construye una grfica de Humedad absoluta vs Temperatura de bulbo seco para el sistema aire secovapor de agua, para Humedades relativas de; 10 %, 20 %, 50 % y 100 %. La presin total es 101.3 kPa y la variacin de la presin de vapor con la temperatura es la mostrada en la tabla. T (C) 20 30 40 50 60 p* (kPa) H2O 2.338 4.242 7.375 12.33 19.92 T (C) 70 80 90 100 p* (kPa) H2O 31.16 47.34 70.10 101.325

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1.19 Construye una grfica de Humedad absoluta vs Temperatura de bulbo seco para el sistema aire secovapor de agua, utilizando el volumen hmedo como parmetro; 0.9 m3/kg, 1.0 m3/kg, 1.1 m3/kg y 1.2 m3/kg. El intervalo de temperatura es de 20 C a 100 EC en incrementos de 10 C y la presin total es 101.3 kPa. 1.20 Construye una grfica de Humedad absoluta vs Temperatura de bulbo seco para el sistema aire secovapor de agua, utilizando la temperatura de saturacin adiabtica como parmetro; 20 C, 30 C, 40 C y 50 C. La presin total es 101.3 kPa. 1.21. Deduce una ecuacin que permita calcular el volumen hmedo para una presin total diferente a la atmosfrica normal (101.3 kPa) y sala para calcular el volumen hmedo de aire que est a 104 C y una presin total del 87.8 kPa. La humedad absoluta corregida para tal presin es 0.0214 kg/kg. VH = 1.27 m3 / kg. 1.22 Haciendo uso de la carta psicromtrica, determina las propiedades del aire indicadas para cada uno de los siguientes casos: Caso H (kg/kg) A B C D E 0.02 R: Caso H (kg/kg) A 0.007 B 0.0104 C 0.0232 D 0.046 E 0.02 HS (kg/kg) 0.049 0.065 0.049 0.046 0.02 HR (%) T (C) TW (C) Tr (C) VH (m3/kg) 15 40 20 8 0.89 19 45 24 15 0.915 50 40 30 27 0.92 100 39 39 39 0.95 100 25 25 25 0.87 HY (kJ/kg) 56.8 72.1 99.5 158 76.5 HS (kg/kg) HR (%) T (C) TW (C) Tr (C) VH (m3/kg) 40 20 45 15 50 30 100 0.95 25 HY (kJ/kg)

1.23 Una mezcla aire-agua a 60 C tiene una temperatura de bulbo hmedo de 29.5 oC. Cul es la humedad absoluta de la mezcla ? H = 0.0135 kg / kg. 1.24 Entra aire a un secador a una temperatura de 60 C y dicho aire tiene una temperatura de roco de 26.7 C. Determina: a) La humedad absoluta. H = 0.0225 kg / kg

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b) El porcentaje de humedad relativa. HR = 18 % c) El calor hmedo. cs = 1.047 kJ / kg K d) El volumen hmedo. VH = 0.976 m3 / kg

1.25 Una mezcla aire-vapor de agua a 60 C tiene una temperatura de bulbo hmedo de 35 C. Usa la carta psicromtrica y determina: a) La humedad absoluta. H = 0.026 kg / kg b) La humedad relativa. HR = 20 % c) El volumen hmedo. VH = 0.98 m3 / kg d) La entalpa total del aire hmedo. Hy = 129 kJ / kg e) La temperatura de roco. Tr = 29 C 1.26 El aire de un cuarto tiene una humedad absoluta de 0.021 kg / kg a 32.2 C (90 F) y una presin de 1 atm. Calcula: a) El porcentaje de humedad. Hp = 67.9 % b) El porcentaje de humedad relativa. HR = 68.7 % 1.27 El aire que se alimenta a un secador tiene una temperatura de 65.6 C (150 F) y una temperatura de roco de 15.6 C (60 F). Usa la carta psicromtrica y determina: a) La humedad absoluta. H = 0.0113 kg / kg b) El porcentaje de humedad. Hp = 5.4 % c) El volumen hmedo. VH = 0.97 m3 / kg d) El calor hmedo. cs = 1.026 kJ / kg K. 1.28 Un flujo de 10 m3/s de aire hmedo a 30 C y 80 % de humedad relativa se calienta hasta 80 C de tal forma que durante su calentamiento la humedad absoluta permanece constante. Usa la carta psicromtrica y calcula la cantidad de energa trmica requerida para efectuar el calentamiento. Q = 617.9 kW. 1.29 Una torre de enfriamiento de agua est equipada con un ventilador capaz de suministrar un flujo de 75 m3 / s de aire. Este entra a la torre a 25 C y una temperatura de bulbo hmedo de 20 C y sale a 30 C y una humedad relativa de 80 %. Determina el caudal de agua (kg / s) que puede enfriarse si el agua entra a la torre a 40 C y sale a 25 oC. mH2O = 38.25 kg / s. 1.30 Aire con una temperatura de 37.8 C y una temperatura de bulbo hmedo de 26.7 C se seca enfrindolo primero hasta 15.6 C para condensar el vapor de agua y calentndolo despus hasta 23.9 C. Calcula: a) La humedad absoluta y el porcentaje de humedad para las condiciones iniciales. H = 0.0178 kg / kg; Hp = 42.4 % b) Ambas cantidades para las condiciones finales. H = 0.0115 kg / kg; Hp = 60.5 %.

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1.31 Para secar arroz se usa aire a 50 C y 10 % de humedad relativa. El aire se satura al secar el cereal. Determina la cantidad de agua removida por el aire por kilogramo de aire seco. mH2O = 0.0107 kg / kg.

1.32 Cierta piel que contiene agua en una proporcin igual a la de su masa seca, es decir, 1 kg de agua por 1 kg de piel seca, se seca con una corriente de aire. La temperatura de roco del aire a la entrada y a la salida del secador es, 4.4 C (40 F) y 12.8 C (55 F), respectivamente. Se introducen al secador 90.8 kg de aire hmedo por hora y la presin baromtrica es 750 mmHg. Cuntos kilogramos de agua se eliminan por hora ? mH2O = 0.361 kg / h. 1.33 Una corriente de aire a 87.8 C con una humedad absoluta de 0.030 kg / kg se humidifica adiabticamente con agua. Como consecuencia la mezcla se enfra y se satura. Determina: a) La humedad absoluta y la temperatura de bulbo seco si el aire se satura a 90 %. H = 0.050 kg / kg, T = 42.5 C b) La humedad absoluta y la temperatura de bulbo seco si el aire se satura a 100 %. H = 0.0505 kg / kg, T = 40.5 C 1.34 Aire a 82.2 C (180 F) y con una humedad de 0.0655 kg / kg se pone en contacto con agua en una cmara adiabtica hasta que sale de sta con una saturacin dada. Calcula: a) La humedad absoluta y la temperatura de bulbo seco si el aire sale 80 % saturado. H = 0.079 kg / kg, T = 52.8 C b) La humedad absoluta y la temperatura de bulbo seco si el aire sale 100 % saturado. H = 0.0818 kg / kg, T = 48 C. 1.35 Una cmara de saturacin adiabtica se usa para humidificar aire. El aire entra a la cmara a razn de 17 000 m3/h medidos a 37.8 C (100 F) 101.3 kPa y con una temperatura de roco de 12.2 C (54 F) y sale de la misma totalmente saturado a 21.1 C (70 F) y 101.3 kPa. Calcula el caudal de agua (kg / h) necesario para efectuar esta operacin. mH2O = 116.3 kg / h. 1.36 Con el fin de ahorrar energa un secador de alimentos se modificar de tal manera que parte del aire de salida se mezclar con el aire atmosfrico y la mezcla resultante se recircular al secador. El aire sale del secador a 70 C con 30 % de humedad relativa y un caudal de 10 m3/s. Este aire se mezcla con 20 m3/s de aire atmosfrico a 30 C y 60 % de humedad relativa. Usa la carta psicromtrica y determina la temperatura y la humedad absoluta de la mezcla resultante. T = 42 C; H = 0.030 kg / kg. 1.37 Se mezcla aire con agua en forma adiabtica en una cmara de saturacin bien aislada. El aire entra a la cmara a 60 C con una temperatura de bulbo hmedo de 27.5 C y una humedad absoluta de 0.01 kg / kg y sale de sta con una humedad de 0.02 kg /kg . Cul es la temperatura final del aire ?. T =

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36 C. 1.38 Un volumen de 1000 m3 de aire a 50 C y una temperatura de bulbo hmedo de 30 C se mezclan con aire ambiente al cual est a 15 C y 50 % de humedad relativa. La mezcla resultante tiene una temperatura de 25 C. Calcula: a) La humedad absoluta de la mezcla resultante H = 0.0092 kg / kg. b) El volumen (m3) de aire ambiente. VH = 2134 m3. c) El volumen (m3) de mezcla resultante. VH = 3116 m3. 1.39 Un proceso requiere 5000 m3/h de aire a 45 C y HR = 30 %. Para obtenerlo se parte de aire atmosfrico el cual est a 20 C y 50 % de humedad relativa. El aire atmosfrico se calienta primero, despus de satura adiabticamente y finalmente se recalienta hasta 45 C. Calcula: a) La temperatura (C) a la salida del humidificador. T = 23 C. b) La temperatura (EC) a la salida del primer calentador. T = 49 C. c) La potencia total consumida (kW) por el calentador y el recalentador. Q = 82.3 kW.