1

CES SAN JOSE

MAQUINAS Y EQUIPOS

TERMICOS II

EJERCICIOS

1 CFGM INSTALACIONES FRIGORIFICAS Y DE CLIMATIZACION

J. Corral

2

UD1. IDENTIFICACIN DE MAGNITUDES DE

INSTALACIONES TERMICAS 1.1 PRESIN 1.- 25 Bar cuantos Pa, KPa y MPa son? 2.- 500 KPa Cuntos Bar, Pa y MPa son? 3.- Un manmetro nos marca una presin de 3 Kgf/cm2. Desde el punto de vista tcnico Cuntos Bar, KPa y MPa son?

p = 2.500.000 Pa

p = 2.500 KPa

p = 2,5 MPa

p = 5 Bar

p = 500.000 Pa

p = 0,5 MPa

p = 3 Bar

p = 300 KPa

p = 0,3 MPa

3

4.- Un hidrmetro nos marca una presin de 15 m.c.a. Cuntos Kgf/cm2 son? Y bares tcnicamente? 6.- Un edificio de 4 plantas (3 m por planta) es alimentado de agua con un depsito en la terraza cuyo nivel es de 2 m. Cul ser la presin, en m.c.a y Kgf/cm2, en cada planta suponiendo los grifos a una altura de 1 m sobre el suelo? 7.- Tenemos una presin de red de 6,5 Kgf/cm2. Calcular: a) Hasta qu altura podemos elevar el agua? , b) Hasta qu altura si queremos tener una presin residual de 2 Bar, c) Qu presin tendramos (en grifos a 1 m del suelo) en las sucesivas plantas de viviendas en un edificio de 5 alturas con stano de 4 m y planta comercial de 4m. Distancias entre forjados de 3 m.

p = 1,5 Kgf/cm2

p = 1,5 Bar

P4 = 4 m.c.a. = 0,4 Kgf/cm2

P3 = 7 m.c.a. = 0,7 Kgf/cm2

P2 = 10 m.c.a. = 1 Kgf/cm2

P1 = 13 m.c.a. = 1,3 Kgf/cm2

Kgf/cm2Kgf/cm

2Kgf/cm

2

H = 65 m.c.a.

H = 45 m.c.a.

P1 = 56 m.c.a. = 5,6 Kgf/cm2

P2 = 53 m.c.a. = 5,3 Kgf/cm2

P3 = 50 m.c.a. = 5 Kgf/cm2

P4 = 47 m.c.a. = 4,7 Kgf/cm2

P5 = 44 m.c.a. = 4,4 Kgf/cm2

4

1.2 CAUDAL 1.- Pasa a m3/h, l/h y l/s un caudal de 0,01 m3/s.

2.- Pasa a m3/h, m3/s y l/s un caudal de 7200 l/h 3.- Un caudalmetro de una instalacin trmica nos marca 30 l/min. Determinar el caudal en l/h, l/s, m3/h. 4.- Transforma un caudal de 12.000 m3/h de aire en Kg/h

Q = 36 m3/h

Q = 36.000 l/h

Q = 10 l/s

Q = 7,2 m3/h

Q = 0,002 m3/s

Q = 2 l/s

Q = 1.800 l/h

Q = 1,8 m3/h

Q = 0,5 l/s

Q = 14.400 Kg/h

5

1.3 ENERGIA Y POTENCIA 1.- Una maquina de 5 KW de potencia trabaja 5 horas. Calcular la energa desarrollada en KWh y MJ. 2.- Una central de 2 MW de potencia Qu energa en KWh desarrolla diariamente? 3.- Una mquina de aire acondicionado de 10 KW funciona 4 horas diarias durante los meses de junio, julio, agosto y septiembre. Calcular la energa consumida?

E = 25 KWh = 90 MJ

E = 48.000 KWh

E = 4.880 KWh

6

1.5 ENERGIA Y POTENCIA CALORIFICA 1.- a) Cul ser la cantidad de calor, o energa, necesaria para calentar 1000 l. de agua de 8 C a 70 C? Dar el resultado en Kcal y KWh, b) Si para calentar el agua se utiliza una resistencia elctrica Cul ser su potencia si queremos calentarla en 2 horas? Dar el resultado en Kcal/h y KW 2.- a) Cul ser la cantidad de calor, o energa, necesaria para calentar 10.000 m3 de aire de d= 1,2 Kg/m3 desde -3 C a 21 C? Dar el resultado en Kcal y KWh, b) Cul ser la potencia necesaria para calentar el aire en 1 hora. 3.- a) La energa media diaria recibida por el sol en 1 m2 en Mlaga es de 4,67 KWh / m2 / da. Calcular la energa del sol recibida al ao para 20 m2 dando el resultado en KWh, Kcal y MJ b) Potencia diaria para 6 horas de sol en KW y Kcal/h.

E = 34.091 KWh

E = 29.318.260 Kcal

E = 122.728 MJ

P = 5.682 KW

P = 4.886.377 Kcal/h

P = 20.455 MJ/h

E = 62.000 Kcal

E = 72 KWh

P = 31.000 Kcal/h

P = 36 KW

E = 69.120 Kcal

E = 80, 37 KWh

P = 69.120

Kcal/h

P = 80, 37 KW

7

4.- a) Una mquina de aire acondicionado de potencia 10 KW trabaja una media diaria de 5 horas. Calcular la energa consumida en un mes (30 das) dando el resultado en Kcal y KWh b) Da su potencia en W y Kcal/h. 5.- Determinar la potencia que desarrolla una caldera por la que circula 3.600 l/h de agua calentando esta desde 60 a 80 C. 6.- Qu caudal de agua necesita una caldera para una potencia de 200 KW y un salto trmico de 20 C?

E = 1.500 KWh

E = 1.290.000 Kcal

P = 10.000 W

P = 8.600 Kcal/h

P = 72.000 Kcal/h

P = 83,72 KW

Q = 8.600 Kg/h

Q = 8.600 l/h

8

7.- Una enfriadora de agua mueve un caudal de 10.000 Kg/h con una temperatura de entrada de 12 C y de salida 7 C. Qu potencia desarrolla en Kcal/h, W y KW? 8.- Qu caudal necesita una enfriadora de agua para una potencia de 200 KW y un salto trmico de 5 C? 9.- Una mquina de aire acondicionado calienta 1.200 m3/h desde 20 C a 45 C. Qu potencia calorfica desarrolla? Dar el resultado en Kcal/h y KW 10.- Que potencia desarrolla una mquina de aire acondicionado que mueve un caudal de 3.200 m3/h y enfra un aire, sin condensacin, desde 25 C a 12 C? Dar el resultado en Kcal/h y KW

Q = 34.400 Kg/h

P = 8.640 Kcal/h

P = 10,04 KW

P = 50.000 Kcal/h

P = 58, 14 KW

P = 58140 KW

P = 11.980 Kcal/h

P = 13,93 KW

9

11.- Qu caudal de aire se necesita en una climatizadora de 300 KW para enfriarlo desde 25 C a 12 ? Dar el resultado en Kg/h y m3/h 12.- El caudalmetro de una instalacin de energa solar marca 10 l/min y el agua que pasa por las placas tiene un salto trmico de 10 C. Qu potencia est desarrollando?

q = 82.692 Kg/h

q = 68.910 m3/h

P = 6.000 Kcal/h

P = 6,97 KW

10

1.6 EFECTOS DEL CALOR SOBRE LOS CUERPOS 1.- Determinar el incremento de longitud de un tubo de cobre de 20 m de longitud cuando se incrementa su temperatura 80 C. 2.- Determinar el incremento de longitud de un tubo de acero de 10 m de longitud cuando se incrementa su temperatura 60 C. 3.- Determinar el incremento de longitud de un tubo de PVC de 10 m de longitud cuando se incrementa su temperatura 60 C. 4.- Determinar el incremento de longitud de un tubo de PPr de 20 m de longitud cuando se incrementa su temperatura 60 C 5.- Determinar el incremento de longitud de un tubo de Per de 20 m de longitud cuando se incrementa su temperatura 60 C

L = 27,2 mm

L = 6,6 mm

L = 42 mm

L = 180 mm

L = 240 mm

11

6.- Determinar el incremento de volumen de 2000 l. de agua cuando se incrementa su temperatura 60 C. 7.- Determinar el incremento de volumen de 100 l. de alcohol cuando se incrementa su temperatura 80 C. 8.- Determinar el incremento de volumen de un depsito de aceite de oliva de 2000 l. cando se incrementa su temperatura 30 C.

V = 25,2 l. mm

V = 8,72 l. mm

V = 45 l.

12

1.7 TRANSMISION DEL CALOR 1.- Calcular la resistencia trmica y la transmitancia de 20 mm de madera. 2.- Calcular la resistencia trmica y la transmitancia de un ladrillo de 12 cm. . 3.- Calcular la resistencia trmica y la transmitancia de 40 mm de poliuretano

de = 0,020 W/m K. 4.- Calcular la resistencia trmica y la transmitancia de un vidrio de 8 mm de

espesor con un = 0,8 W/m K

5.- Calcular la resistencia trmica y la transmitancia de una plancha de fibra

de vidrio de 50 mm de espesor con un = 0,05 W/m K

R = 0,153 m2 K/W

U = 6,5 W/m2K

R = 0,015 m2 K/W

U = 66,66 W/m2K

R = 2 m2 K/W

U = 0,5 W/m2K

R = 0,01 m2 K/W

U = 100 W/m2K

R = 1 m2 K/W

U = 1 W/m2K

13

6.- Calcular la resistencia trmica y la transmitancia de los ejercicios anteriores suponiendo que estn en contacto con el aire exterior y son todos cerramientos verticales. 7.- Rellenar la tabla Material

W/mK

e cm

R m2K/W

Capa de aire exterior

Ladrillo macizo 0,85 90

Embarrado mortero cemento 1,40 2

Poliuretano proyectado 0,028 5

Ladrillo hueco 0,32 90

Enlucido de yeso 0,57 2

Capa de aire interior

RESISTENCIA TOTAL R

TRANSMITANCIA TERMICA U (w/m2K)

8.- Calcular la prdida de calor de la pared compuesta con una transmitancia U = 0,54 W/m2K con una temperatura interior de pared de ti = 20 C, y una exterior te = -2 C para una superficie de 20 m2.

R1 = 0,323 m2 K/W

U1 = 3,09 W/m2K

R2 = 0,16 m2 K/W

U = 6,25 W/m2K

R3 = 2,17 m2 K/W

U3 = 0,46 W/m2K

R4 = 0,18 m

2 K/W

U4 = 5,55 W/m2K

R5 = 1,17 m

2 K/W

U5 = 0,85 W/m2K

P = 237,6 W

14

9.- Calcular la prdida de calor a travs de un cerramiento de 6x3 m en el que se encuentra dos ventanas de 2 m2 cada una. La transmitancia de la pared es de U = 0,53 W/m2K y la de la ventana es de U = 3 W/m2K con una temperatura interior de pared de ti = 21 C, y una exterior te = -5 C. 10.- Calcular la prdida de calor a travs de un cerramiento de 8x3 m en el que se encuentra dos ventanas de 3 m2 cada una y una puerta de 2 m2. La transmitancia de la pared es de U = 0,49 W/m2K, la de la ventana es de U = 3,6 W/m2K y la de la puerta de U = 3 W/m2K con una temperatura interior de pared de ti = 21 C, y una exterior te = 2 C. 11.- Calcular las prdidas de calor a travs de la clase c