14-1C ¿Cuál es la diferencia entre aire seco y aire atmosférico? Get solution
14-2C ¿Es posible obtener aire saturado a partir de aire insaturado
sin agregar humedad? Explique. Get solution
14-3C ¿La humedad relativa del aire saturado es necesariamente
de 100 por ciento? Get solution
14-4C Se pasa aire húmedo por una sección de enfriamiento
donde se enfría y se deshumidifica. ¿Cómo cambian a) la humedad
específica, y b) la humedad relativa del aire durante
este proceso? Get solution
14-5C ¿El vapor de agua en el aire se puede tratar como un
gas ideal? Explique. Get solution
14-6C ¿Cómo compara usted la entalpía del vapor de agua
a 20 °C y 2 kPa con la entalpía del vapor de agua a 20 °C y
0.5 kPa? Get solution
14-7C ¿Cuál es la diferencia entre la humedad específica y
la humedad relativa? Get solution
14-8C ¿Cómo cambiarán a) la humedad específica, y b) la
humedad relativa del aire contenido en un cuarto bien sellado
cuando se calienta? Get solution
14-9C ¿Cómo cambiarán a) la humedad específica y b) la
humedad relativa del aire contenido en un cuarto bien sellado
cuando se enfría? Get solution
14-10C Considere un recipiente que contiene aire húmedo
a 3 atm y cuyas paredes son permeables al vapor de agua. El
aire del entorno a la presión de 1 atm contiene también algo
de humedad. ¿Es posible que el vapor de agua fluya desde el
entorno hacia el interior del recipiente? Explique. Get solution
14-11C ¿Por qué las tuberías de agua fría siempre se cubren
con chaquetas de barrera de vapor? Get solution
14-12C Explique cómo se determina la presión de vapor del
aire ambiente cuando se conocen la temperatura, la presión
total y la humedad relativa. Get solution
14-13 Un recipiente contiene 21 kg de aire seco y 0.3 kg de
vapor de agua a 30 °C y 100 kPa de presión total. Determine
a) la humedad específica, b) la humedad relativa, y c) el volumen
del recipiente. Get solution
14-14 Repita el problema 14-13 para una temperatura de 20 °C. Get solution
14-15 Un cuarto contiene aire a 20 °C y 98 kPa y una humedad
relativa de 85 por ciento. Determine a) la presión parcial
del aire seco, b) la humedad específica del aire, y c) la entalpía
por unidad de masa de aire seco. Get solution
14-16 Repita el problema 14-15 para una presión de 85 kPa. Get solution
14-17E Un cuarto contiene aire a 85 °F y 13.5 psia a una
humedad relativa de 60 por ciento. Determine a) la presión
parcial del aire seco, b) la humedad específica y c) la entalpía
por unidad de aire seco.
lbm H2O/lbm aire seco, c) 39.0 Btu/lbm aire seco Get solution
14-18 Determine las masas de aire seco y vapor de agua
contenidas en un cuarto de 240 m3 a 98 kPa, 23 °C y 50 por
ciento de humedad relativa.
Get solution
14-19E Aire húmedo a 75 psia y 500 °F y una relación de
humedad de 0.018 lbm H2O/lbm aire seco se expande a 15
psia en una tobera isentrópica. ¿Cuánto del vapor de agua inicial
se ha convertido en agua líquida a la salida de la tobera? Get solution
14-20 Aire húmedo a 100 kPa, 20 °C y 90 por ciento de
humedad relativa se comprime en un compresor isentrópico
de flujo estacionario a 800 kPa. ¿Cuál es la humedad relativa
del aire a la salida del compresor? Get solution
14-21C ¿Qué es la temperatura de bulbo húmedo? Get solution
14-22C Andy y Wendy usan anteojos. En un día frío de
invierno, Andy llega del frío exterior y entra a la casa tibia
mientras Wendy sale. ¿Cuál par de anteojos es más probable
que se empañe? Explique. Get solution
14-23C En verano, la superficie exterior de un vaso lleno de
agua con hielo frecuentemente “suda”. ¿Cómo puede explicar
este “sudor”? Get solution
14-24C En algunos climas, quitar el hielo del parabrisas de
un automóvil es una tarea común en las mañanas de invierno.
Explique cómo se forma el hielo en el parabrisas durante algunas
noches aun cuando no haya lluvia ni nieve. Get solution
14-25C ¿Cuándo son idénticos las temperaturas de bulbo
seco y el punto de rocío? Get solution
14-26C ¿Cuándo son equivalentes las temperaturas de saturación
adiabática y de bulbo húmedo para aire atmosférico? Get solution
14-27 Una casa contiene aire a 25 °C y 65 por ciento de
humedad relativa. ¿Se condensará humedad en las superficies
internas de las ventanas cuando la temperatura de la ventana
baja a 10 °C? Get solution
14-28 Después de una larga caminata en los 12 °C en el
exterior, una persona que usa anteojos entra a un cuarto a
25 °C y humedad relativa de 55 por ciento. Determine si los
anteojos se empañarán. Get solution
14-29 Repita el problema 14-28 para una humedad relativa
de 30 por ciento. Get solution
14-30E Una mujer tiene sed y abre el refrigerador para sacar
una bebida enlatada fría a 40 °F. ¿Piensa usted que la lata
“sudará” mientras ella disfruta la bebida en un cuarto a 80 °F
y humedad relativa de 50 por ciento? Get solution
14-31 Las temperaturas de bulbo seco y húmedo del aire
atmosférico a 95 kPa son 25 y 17 °C, respectivamente. Determine
a) la humedad específica, b) la humedad relativa, y c) la
entalpía del aire, en kJ/kg aire seco. Get solution
14-32 El aire en un cuarto tiene una temperatura de bulbo
seco de 26 °C y una temperatura de bulbo húmedo de 21 °C.
Suponiendo una presión de 100 kPa, determine a) la humedad
específica, b) la humedad relativa, y c) la temperatura de
punto de rocío. Get solution
14-33 Reconsidere el problema 14-32. Determine las
propiedades necesarias usando el software EES
(u otro). ¿Cuáles serían los valores de las propiedades a una
presión de 300 kPa? Get solution
14-34E El aire en un cuarto tiene una temperatura de bulbo
seco de 80 °F y una temperatura de bulbo húmedo de 65 °F.
Suponiendo una presión de 14.7 psia, determine a) la humedad
específica, b) la humedad relativa y c) la temperatura de punto
de rocío. Get solution
14-35 El aire atmosférico a 35 °C fluye estacionariamente
hacia dentro de un dispositivo de saturación adiabática y sale
como mezcla saturada a 25 °C. Se suministra agua de reposición
al dispositivo a 25 °C. La presión atmosférica es de 98
kPa. Determine la humedad relativa y la humedad específica
del aire. Get solution
14-36C ¿Cómo se comparan las líneas de entalpía constante
y de temperatura de bulbo húmedo constante en la carta psicrométrica? Get solution
14-37C ¿En qué estado en la carta psicrométrica son idénticas
las temperaturas de bulbo seco, bulbo húmedo y punto
de rocío? Get solution
14-38C ¿Cómo se determina en la carta psicrométrica la
temperatura de punto de rocío en un estado especificado? Get solution
14-39C ¿Los valores de entalpía determinados en una carta
psicrométrica al nivel del mar se pueden usar a mayores altitudes? Get solution
14-40 El aire de un cuarto está a 1 atm, 23 °C y humedad
relativa de 50 por ciento. Determine a) la
humedad específica, b) la entalpía, en kJ/kg aire seco, c) la temperatura
de bulbo húmedo, d) la temperatura de punto de rocío
y e) el volumen específico del aire, en m3/kg aire seco. Use la
carta psicrométrica. Get solution
14-41 Reconsidere el problema 14-40. Determine las
propiedades necesarias usando el software EES
(u otro) en vez de la carta psicrométrica. ¿Cuáles serían los
valores de las propiedades en un sitio a 2.000 m de altitud? Get solution
14-42 El aire de un cuarto tiene una presión de 1 atm, una
temperatura de bulbo seco de 24 °C y una temperatura de
bulbo húmedo de 17 °C. Usando la carta psicrométrica, determine
a) la humedad específica, b) la entalpía, en kJ/kg aire
seco, c) la humedad relativa, d) la temperatura de punto de
rocío y e) el volumen específico del aire, en m3/kg aire seco. Get solution
14-43 Reconsidere el problema 14-42. Determine las
propiedades necesarias usando el software EES
(u otro) en vez de la carta psicrométrica. ¿Cuáles serían los
valores de las propiedades en un sitio a 3.000 m de altitud? Get solution
14-44E Aire atmosférico a una presión de 1 atm y temperatura
de bulbo seco de 90 °F tiene una humedad relativa de
70 por ciento. Usando la carta psicrométrica, determine a) la
temperatura de bulbo húmedo, b) la relación de humedad, c)
la entalpía, d) la temperatura de punto de rocío y e) la presión
de vapor del agua. Get solution
14-45 Aire atmosférico a una presión de 1 atm y temperatura
de bulbo seco de 32 °C tiene una temperatura de bulbo
húmedo de 18 °C. Usando la carta psicrométrica, determine a)
la humedad relativa, b) la relación de humedad, c) la entalpía,
d) la temperatura de punto de rocío y e) la presión de vapor
del agua. Get solution
14-46 Determine la temperatura de saturación adiabática del
aire húmedo del problema 14-45. Get solution
14-47E Aire atmosférico a una presión de 1 atm y temperatura
de bulbo seco de 90 °F tiene una temperatura de punto
de rocío de 75 °F. Usando la carta psicrométrica, determine a)
la humedad relativa, b) la relación de humedad, c) la entalpía,
d) la temperatura de bulbo húmedo y e) la presión de vapor
del agua. Get solution
14-48E Determine la temperatura de saturación adiabática
del aire húmedo del problema 14-47E. Get solution
14-49C ¿Qué hace un sistema moderno de acondicionamiento
de aire, además de calentar o enfriar el aire? Get solution
14-50C ¿Cómo responde el cuerpo humano a a) el clima
caliente, b) el clima frío y c) el clima caliente y húmedo? Get solution
14-51C ¿Qué es el efecto de radiación? ¿Cómo afecta la
comodidad de las personas? Get solution
14-52C ¿Cómo afecta la comodidad el movimiento del aire
cerca del cuerpo humano? Get solution
14-53C Considere un partido de tenis en clima frío, donde
tanto los jugadores como los espectadores usan el mismo tipo
de ropa. ¿Qué grupo de personas sentirá más frío? ¿Por qué? Get solution
14-54C ¿Por qué piensa usted que los bebés son más susceptibles
al frío? Get solution
14-55C ¿Cómo afecta la humedad a la comodidad? Get solution
14-56C ¿Qué son la humidificación y la deshumidificación? Get solution
14-57C ¿Qué es el metabolismo? ¿Cuál es el rango de la
tasa metabólica para un hombre promedio? ¿Por qué interesa
la tasa metabólica de los ocupantes de un edificio con relación
a la calefacción y al acondicionamiento de aire? Get solution
14-58C ¿Por qué, en general, la tasa metabólica de las mujeres
es más baja que la de los hombres? ¿Cuál es el efecto de la
ropa sobre la temperatura ambiental que se siente confortable? Get solution
14-59C ¿Qué es el calor sensible? ¿Cómo se afecta la pérdida
de calor sensible del cuerpo humano por a) la temperatura
de la piel, b) la temperatura ambiente y c) el movimiento
del aire? Get solution
14-60C ¿Qué es el calor latente? ¿Cómo se afecta la pérdida
de calor latente del cuerpo humano por a) lo mojado de la
piel, b) la humedad relativa del ambiente? ¿Cómo se relaciona
la tasa de evaporación desde el cuerpo con la tasa de pérdida
de calor latente? Get solution
14-61 Una tienda departamental espera tener 225 clientes y
20 empleados en las horas pico durante el verano. Determine
la contribución de las personas a la carga total del sistema de
enfriamiento de la tienda. Get solution
14-62E En una sala de cine en el verano hay 500 espectadores,
cada uno de los cuales genera calor sensible a razón de 70
W. Las pérdidas de calor a través de las paredes, las ventanas
y el techo se estiman en 130,000 Btu/h. Determine si se necesita
calentar o enfriar la sala. Get solution
14-63 Para una tasa de infiltración de 0.9 cambios de aire
por hora (changes per hour, CAH, por sus siglas en inglés),
determine la carga de calor sensible, latente y de infiltración
total de un edificio al nivel del mar, en kW, que mide 20 m
de longitud, 13 m de anchura y 3 m de altura cuando el aire
exterior está a 38 °C y 35 por ciento de humedad relativa. El
edificio se mantiene a 24 °C y 55 por ciento de humedad relativa
todo el tiempo. Get solution
14-64 Repita el problema 14-63 para una tasa de infiltración
de 1.8 de cambios de aire por hora. Get solution
14-65 Una persona promedio produce 0.25 kg de humedad al
bañarse en la ducha y 0.05 kg al bañarse en tina. Considere una
familia de cuatro, cada uno de los cuales se da una ducha
una vez al día en un cuarto de baño que no está ventilado.
Tomando el calor de vaporización del agua como 2.450 kJ/
kg, determine la contribución de las duchas a la carga de calor
latente del acondicionador de aire por día en el verano. Get solution
14-66 Un pollo promedio (1.82 kg o 4.0 lbm) tiene una tasa
metabólica basal de 5.47 W y una tasa metabólica promedio
de 10.2 W (3.78 W sensible y 6.42 W latente) durante la actividad
normal. Si hay 100 pollos en una sala de crianza, determine
la tasa de generación total de calor y la tasa de producción
de humedad en la sala. Tome el calor de vaporización del
agua como 2.430 kJ/kg. Get solution
14-67C ¿Cómo cambian las humedades relativa y específica
durante un proceso de calentamiento simple? Responda la
misma pregunta para un proceso de enfriamiento simple. Get solution
14-68C ¿Por qué un proceso de calentamiento o enfriamiento
simple aparece como una línea horizontal en la carta
psicrométrica? Get solution
14-69 Se enfría aire húmedo a 1 atm, a presión constante, de
30 °C y 60 por ciento de humedad relativa, a la temperatura
de punto de rocío. Determine el enfriamiento, en kJ/kg aire
seco, que se necesita para este proceso.
Get solution
14-70E Aire húmedo a 40 psia, 50 °F y 90 por ciento de
humedad relativa se calienta en una tubería a presión constante
a 120 °F. Calcule la humedad relativa a la salida del tubo y la
cantidad de calor necesaria, en Btu/lbm de aire seco. Get solution
14-71 Entra aire a una sección de enfriamiento de 30 cm de
diámetro a 1 atm, 35 °C y 45 por ciento de humedad relativa,
a 18 m/s. Se quita calor del aire a razón de 750 kJ/min. Determine
a) la temperatura de salida, b) la humedad relativa de
salida del aire y c) la velocidad de salida. Get solution
14-72 Repita el problema 14-71 para una tasa de remoción
de calor de 1 100 kJ/min. Get solution
14-73 Se calienta aire húmedo saturado a 200 kPa, de 15 °C
a 30 °C, mientras fluye por un tubo de 4 cm de diámetro con
una velocidad de 20 m/s. Despreciando las pérdidas de presión,
calcule la humedad relativa a la salida del tubo y la tasa
de transferencia de calor al aire, en kW. Get solution
14-74 Calcule la tasa de aumento de exergía del aire húmedo
del problema 14-73. Tome T0 = 15 °C. Get solution
14-75C ¿Por qué algunas veces se humidifica el aire calentado? Get solution
14-76 Aire a 1 atm, 15 °C y 60 por ciento de humedad relativa
se calienta primero a 20 °C en una sección de calentamiento
y luego se humidifica por introducción de vapor de
agua. El aire sale de la sección de humidificación a 25 °C y
65 por ciento de humedad relativa. Determine a) la cantidad
de vapor que se agrega al aire y b) la cantidad de calor que se
transfiere al aire en la sección de calentamiento.
Get solution
14-77E Aire a 14.7 psia, 40 °F y 50 por ciento de humedad
relativa se calienta primero a 65 °F en una sección de calentamiento
y luego se humidifica introduciendo vapor de agua.
El aire sale de la sección de humidificación a 75 °F y 45 por
ciento de humedad relativa. Determine a) la cantidad de vapor
agregado al aire, en lbm H2O/lbm aire seco y b) la cantidad de
transferencia de calor al aire en la sección de calentamiento,
en Btu/lbm aire seco. Get solution
14-78 Un sistema de acondicionamiento de aire opera a presión
total de 1 atm y consiste en una sección de calentamiento
y un humidificador que agrega vapor de agua saturado a 100
°C. El aire entra a la sección de calentamiento a 10 °C y 70
por ciento de humedad relativa, a razón de 35 m3/min, y sale
de la sección de humidificación a 20 °C y 60 por ciento de
humedad relativa. Determine a) la temperatura y la humedad
relativa del aire cuando sale de la sección de calentamiento, b)
la tasa de transferencia de calor en la sección de calentamiento
y c) el flujo de adición de agua al aire en la sección de humidificación. Get solution
14-79 Repita el problema 14-78 para una presión total de 95
kPa de aire. Get solution
14-80C ¿Por qué algunas veces el aire enfriado se recalienta
en verano antes de descargarlo a un cuarto? Get solution
14-81E Se enfría aire atmosférico húmedo, que está a 1 atm,
90 °F y 90 por ciento de humedad relativa, a 50 °F, mientras
la presión de la mezcla permanece constante. Calcule la cantidad
de agua, en lbm/lbm de aire seco, que se quita del aire,
y las necesidades de enfriamiento, en Btu/lbm de aire seco,
cuando el agua líquida sale del sistema a 60 °F Get solution
14-82 Se deben enfriar a 18 °C diez mil metros cúbicos por
hora de aire atmosférico a 1 atm y 28 °C con una temperatura
de punto de rocío de 25 °C. Determine el flujo con el que sale
del sistema el condensado y la tasa de enfriamiento cuando el
condensado sale del sistema a 20 °C. Get solution
14-83 Aire húmedo a 101.3 kPa, con un bulbo seco a 39 °C
y 50 por ciento de humedad relativa se enfría a presión constante
a una temperatura de 10 °C por debajo de su temperatura
de punto de rocío.
a) Trace el diagrama del equipo del sistema y el diagrama psicrométrico
para el proceso.
b) Si para este proceso se ha determinado que la tasa de transferencia
de calor del aire atmosférico es de 1 340 kW, ¿cuál
es la tasa volumétrica de aire atmosférico en m3/s? Get solution
14-84E Se enfría aire saturado, inicialmente a 70 psia y
200 °F, a 100 °F mientras fluye por un tubo de 3 pulgadas
de diámetro, con una velocidad de 50 pies/s y a presión constante.
Calcule la tasa de formación de agua líquida dentro de
este tubo, y la tasa de enfriamiento del tubo.
Get solution
14-85 Un sistema de acondicionamiento de aire debe tomar
aire a 1 atm, 34 °C y 70 por ciento de humedad relativa, y
entregarlo a 22 °C y 50 por ciento de humedad relativa. El aire
fluye primero sobre los serpentines de enfriamiento, donde se
enfría y se deshumidifica y luego sobre el alambre calentador de
resistencia eléctrica, donde se calienta a la temperatura deseada.
Suponiendo que el condensado se quita de la sección de enfriamiento
a 10 °C, determine a) la temperatura del aire antes
de entrar a la sección de calentamiento, b) la cantidad de calor
que se quita en la sección de enfriamiento y c) la cantidad de
calor que se transfiere en la sección de calentamiento, ambas en
kJ/kg aire seco. Get solution
14-86 Entra aire a una sección de enfriamiento de 40
cm de diámetro a 1 atm, 32 °C y 70 por ciento
de humedad relativa a 120 m/min. El aire se enfría pasándolo
sobre un serpentín de enfriamiento por el que fluye agua fría.
El agua experimenta una elevación de temperatura de 6 °C. El
aire sale de la sección de enfriamiento saturado a 20 °C.
Determine a) la tasa de transferencia de calor, b) el flujo
másico del agua, y c) la velocidad de aire a la salida. Get solution
14-87 Reconsidere el problema 14-86. Usando software
EES (u otro), desarrolle una solución general
del problema en la que se puedan dar las variables de
entrada y realizar estudios paramétricos. Para cada conjunto
de variables de entrada para los cuales la presión es atmosférica,
muestre el proceso en la carta psicrométrica. Get solution
14-88 Repita el problema 14-86 para una presión total de 95
kPa para el aire. Get solution
14-89 Entra aire de un espacio de trabajo a una unidad de
acondicionamiento de aire a 30 °C de bulbo seco y 25 °C
de bulbo húmedo. El aire sale del acondicionador de aire y
regresa al espacio de trabajo a 25 °C de bulbo seco y 6.5 °C
de temperatura de punto de rocío. Si hay condensado, éste sale
del acondicionador de aire a la temperatura del aire que
sale después de circundar los serpentines de enfriamiento. El
flujo volumétrico del aire que regresa al espacio de trabajo
es 1.000 m3/min. La presión atmosférica es de 98 kPa. Determine
la tasa de transferencia de calor del aire, en kW, y el
flujo másico de agua condensada, si la hay, en kg/h. Get solution
14-90 Aire atmosférico del interior de un automóvil entra a
la sección del evaporador del acondicionador de aire a 1 atm,
27 °C y 50 por ciento de humedad relativa. El aire regresa
al automóvil a 10 °C y 90 por ciento de humedad relativa.
El compartimiento de pasajeros tiene un volumen de 2 m3 y
se necesitan 5 cambios de aire por minuto para mantener el
interior del automóvil en el nivel de comodidad que se desea.
Trace el diagrama psicrométrico del aire atmosférico que fluye
a través del proceso de acondicionamiento. Determine las temperaturas
de punto de rocío y de bulbo húmedo a la entrada de
la sección del evaporador, en °C. Determine la tasa necesaria
de transferencia de calor del aire atmosférico al fluido del evaporador,
en kW. Determine la tasa de condensación de vapor
de agua en la sección del evaporador, en kg/min. Get solution
14-91 Aire atmosférico a 28 °C con una temperatura de
punto de rocío de 25 °C entra a razón de dos mil metros
cúbicos por hora a un acondicionador de aire que usa agua
enfriada como fluido de enfriamiento. El aire atmosférico se
debe enfriar a 18 °C. Haga un esquema del equipo del sistema
y trace el diagrama psicrométrico para el proceso. Determine
el flujo másico del agua condensada, si la hay, que sale del
acondicionador de aire, en kg/h. Si el agua de enfriamiento
tiene una elevación de temperatura de 10 °C al pasar a través
del acondicionador de aire, determine el flujo volumétrico de
agua enfriada que se suministra al intercambiador de calor del
acondicionador, en m3/min. El proceso de acondicionamiento
de aire tiene lugar a 100 kPa. Get solution
14-92 Un acondicionador de aire de automóvil usa refrigerante
134a como fluido de enfriamiento. El evaporador opera
a una presión de 100 kPa manométrica y el condensador
opera a 1.5 MPa manométrica. El compresor necesita una
entrada de potencia de 6 kW y tiene una eficiencia isentrópica
de 85 por ciento. El aire atmosférico entra al evaporador a 25
°C y 60 por ciento de humedad relativa, y sale a 8 °C y 90 por
ciento de humedad relativa. Determine el flujo volumétrico
del aire atmosférico que entra al evaporador del acondicionador,
en m3/min. Get solution
14-93 Aire atmosférico a 1 atm, 32 °C y 95 por ciento de
humedad relativa se enfría a 24 °C y 60 por ciento de humedad
relativa. Para suministrar el enfriamiento necesario, se usa un
sistema ideal simple de refrigeración de compresión de vapor,
usando refrigerante R-134a como fluido de trabajo. Este sistema
opera su evaporador a 4 °C y su condensador a una temperatura
de saturación de 39.4 °C. El condensador rechaza su calor al
aire atmosférico. Calcule la destrucción de exergía, en kJ, en el
sistema total, por cada 1 000 m3 de aire seco procesado. Get solution
14-94 Get solution
14-95 Get solution
14-96 Get solution
14-97 Get solution
14-98 Get solution
14-99E Entra aire a un enfriador evaporativo a 14.7 psia,
100 °F y 30 por ciento de humedad relativa, a razón de 200
pies3/min, y sale con una humedad relativa de 90 por ciento.
Determine a) la temperatura de salida del aire, y b) el flujo
necesario de suministro de agua al enfriador evaporativo. Get solution
14-100 Entra aire a un enfriador evaporativo a 1 atm, 32 °C
y 30 por ciento de humedad relativa, a razón de 5 m3/min, y
sale a 22 °C. Determine a) la humedad relativa final y b) la
cantidad de agua agregada al aire. Get solution
14-101 ¿Cuál es la temperatura mínima que puede alcanzar
el aire en un enfriador evaporativo si entra a 1 atm, 29 °C y
40 por ciento de humedad relativa? Get solution
14-102 Aire a 1 atm, 20 °C y 50 por ciento de humedad
relativa se calienta primero a 35 °C en una sección de calentamiento,
y luego se pasa por un enfriador evaporativo, donde
su temperatura cae a 25 °C. Determine a) la humedad relativa
de salida y b) la cantidad de agua agregada al aire, en kg H2O/
kg aire seco.
Mezclado adiabático de flujos de aire Get solution
14-103C Dos flujos de aire insaturado se mezclan adiabáticamente.
Se observa que se condensa algo de humedad
durante el proceso de mezclado. ¿Bajo qué condiciones será
éste el caso? Get solution
14-104C Considere el mezclado adiabático de dos flujos de
aire. ¿El estado de la mezcla en la carta psicrométrica tiene
que ser en la línea recta que conecta los dos estados? Get solution
14-105 Dos flujos de aire se mezclan estacionaria y adiabáticamente.
El primer flujo entra a 32 °C y 40 por ciento de
humedad relativa a razón de 20 m3/min, mientras el segundo
entra a 12 °C y 90 por ciento de humedad relativa, a razón
de 25 m3/min. Suponiendo que el proceso de mezclado ocurre
a una presión de 1 atm, determine la humedad específica, la
humedad relativa, la temperatura de bulbo seco y el flujo volumétrico
de la mezcla. Get solution
14-106 Repita el problema 14-105 para una presión total de
la cámara de mezclado de 90 kPa. Get solution
14-107 Un flujo de aire tibio con una temperatura de bulbo
seco de 36 °C y una temperatura de bulbo húmedo de 30 °C
se mezcla adiabáticamente con un flujo de aire saturado frío
a 12 °C. Las razones másicas de aire seco de los flujos de
aire tibio y frío son 8 y 10 kg/s, respectivamente. Suponiendo
una presión total de 1 atm, determine a) la temperatura, b) la
humedad específica y c) la humedad relativa de la mezcla. Get solution
14-108 Reconsidere el problema 14-107. Usando el
software EES (u otro), determine el efecto de
la razón másica del flujo de aire frío saturado sobre la temperatura
de la mezcla, la humedad específica y la humedad relativa.
Varíe la razón másica del aire frío saturado entre 0 y 16
kg/s, manteniendo constante la razón másica de aire tibio a
8 kg/s. Grafique la temperatura de la mezcla, la humedad
específica y la humedad relativa como funciones de la razón
másica del aire frío, y explique los resultados. Get solution
14-109E Se va a mezclar aire húmedo saturado a 1 atm y
50 °F con aire atmosférico a 1 atm, 90 °F y 80 por ciento de
humedad relativa, para formar aire a 70 °F. Determine las proporciones
en las que estos dos flujos se han de mezclar y la
temperatura del aire resultante. Get solution
14-110 Dos flujos de aire húmedo se mezclan adiabáticamente
a presión de 1 atm para formar un tercer flujo. El primer
flujo tiene una temperatura de 40 °C, una humedad relativa
de 40 por ciento, y un flujo volumétrico de 3 L/s, mientras el
segundo tiene una temperatura de 15 °C, una humedad relativa
de 80 por ciento y un flujo volumétrico de 1 L/s. Calcule la
temperatura del tercer flujo y su humedad relativa. Get solution
14-111 Calcule la tasa de destrucción de exergía en el problema 14-110. Considere T0 = 25 °C.
Get solution
14-112C ¿Cómo funciona una torre de enfriamiento húmedo
de tiro natural? Get solution
14-113C ¿Qué es un estanque de rociado? ¿Cómo funciona
en comparación con el desempeño de una torre de enfriamiento
húmedo? Get solution
14-114
Una torre de enfriamiento húmedo debe enfriar 40
kg/s de agua de 40 a 30 °C. El aire atmosférico entra a la torre
a 1 atm, con temperaturas de bulbo seco y húmedo de 22 y 16
°C, respectivamente, y sale a 32 °C con una humedad relativa
de 95 por ciento. Usando la carta psicrométrica, determine a)el flujo
volumétrico del aire a la entrada de la torre de enfriamiento
y b) el flujo másico del agua de reposición necesaria. Get solution
14-115 Se va enfriar en una torre de enfriamiento agua que
entra a 32 °C, a razón de 4 kg/s. Entra aire húmedo a esa torre
a 1 atm, 15 °C y 20 por ciento de humedad relativa, con un
flujo de aire seco de 4.2 kg/s, y sale a 20 °C y 0.014 kg/kg aire
seco. Determine la humedad relativa con la que sale el aire de
la torre, y la temperatura de salida del agua. Get solution
14-116 Una torre de enfriamiento húmedo debe enfriar 25
kg/s de agua de enfriamiento de 40 a 30 °C, en una ubicación
en la que la presión atmosférica es de 96 kPa. El aire atmosférico
entra a la torre a 20 °C y 70 por ciento de humedad
relativa, y sale saturado a 35 °C. Despreciando la entrada de
potencia al ventilador, determine a) el flujo volumétrico de aire
a la entrada de la torre de enfriamiento y b) el flujo másico
del agua de reposición necesaria.
Get solution
14-117 Una torre de enfriamiento de tiro natural debe remover
calor del agua de enfriamiento que fluye por el condensador
de una planta termoeléctrica de vapor de agua. La turbina en la
planta eléctrica recibe 42 kg/s de vapor de agua del generador
de vapor. Dieciocho por ciento del vapor que entra a la turbina
se extrae para varios calentadores de agua de alimentación. El
condensado del calentador de agua de alimentación de mayor
presión se pasa por trampa de condensado al siguiente calentador
de agua de alimentación de menor presión. El último
calentador de agua de alimentación opera a 0.2 MPa, y todo
el vapor que se extrae para los calentadores de agua de alimentación
se estrangula de la salida del último calentador de
agua de alimentación al condensador que opera a una presión
de 10 kPa. El resto del vapor produce trabajo en la turbina y
sale de la etapa de presión más baja de la turbina a 10 kPa
con una entropía de 7.962 kJ/kg · K. La torre de enfriamiento
suministra el agua de enfriamiento a 26 °C al condensador, y
el agua de enfriamiento regresa del condensador a la torre de
enfriamiento a 40 °C. El aire atmosférico entra a la torre a 1
atm con temperaturas de bulbo seco y húmedo de 23 y 18 °C,
respectivamente, y sale saturado a 37 °C. Determine a) el flujo
másico de agua de enfriamiento, b) el flujo volumétrico de aire
a la entrada de la torre de enfriamiento y c) el flujo másico del
agua de reposición necesaria. Get solution
14-118E Entra agua a una torre de enfriamiento a 95 °F y a
una tasa de 3 lbm/s y sale a 80 °F. Entra aire húmedo a esta
torre a 1 atm y 65 °F, con una humedad relativa de 30 por
ciento, y sale a 75 °F con una humedad relativa de 80 por ciento.
Determine el flujo másico de aire seco que pasa por esta
torre. Get solution
14-119E ¿Cuánto potencial de trabajo, en Btu/lbm aire seco,
se pierde en la torre de enfriamiento del problema 14-118E?
Tome T0 65 °F.
Problemas de repaso Get solution
14-120 La condensación del vapor de agua en las líneas de
aire comprimido es una preocupación importante en las plantas
industriales, y el aire comprimido a menudo se deshumidifica
para evitar los problemas asociados con la condensación.
Considere un compresor que comprime aire ambiente de
la presión atmosférica local de 92 kPa a una presión de 800
kPa (absoluta). El aire comprimido se enfría luego a la temperatura
ambiente al pasar por las líneas de aire comprimido.
Despreciando cualquier pérdida de presión, determine si habrá
condensado en las líneas de aire comprimido en un día en el
que el aire ambiente está a 20 °C y 50 por ciento de humedad
relativa. Get solution
14-121E Determine la fracción molar del vapor de agua en
el aire húmedo sobre la superficie de un lago cuya temperatura
superficial es de 50 °F, y compárela con la fracción molar
de agua en el lago, que es aproximadamente igual a 1.0 con
una buena precisión de aproximación. El aire en la superficie
del lago es saturado, y la presión atmosférica al nivel del lago
se puede tomar como 14.5 psia. Get solution
14-122E Considere un cuarto enfriado adecuadamente por un
acondicionador de aire cuya capacidad de enfriamiento es de
7.500 Btu/h. Si el cuarto se va a enfriar mediante un enfriador
evaporativo que quita el calor a la misma tasa por evaporación,
determine cuánta agua se necesita alimentar al enfriador por
hora en las condiciones de diseño. Get solution
14-123E La capacidad de los enfriadores evaporativos se
expresa usualmente en términos del flujo de aire en pies3/min,
y una manera práctica de determinar el tamaño necesario de
un enfriador evaporativo para una casa de 8 pies de alto es
multiplicar el área de piso de la casa por 4 (por 3 en climas
secos y por 5 en climas húmedos). Por ejemplo, la capacidad
de un enfriador evaporativo para una casa de 30 pies de longitud
y 40 pies de anchura es 1.200 x 4 = 4.800 pies3/min.
Desarrolle una regla empírica equivalente para la selección de
un enfriador evaporativo en unidades SI para casas de 2.4 m
de altura cuyas áreas de piso se dan en m2. Get solution
14-124 Se afirma que una torre de enfriamiento con una
capacidad de enfriamiento de 50 toneladas (220 kW) evapora
9 500 kg de agua por día. ¿Es ésta una afirmación razonable? Get solution
14-125E El Departamento de Energía de Estados Unidos
estima que se ahorrarían 190,000 barriles de petróleo por día
si cada casa de Estados Unidos elevara el ajuste del termostato
en el verano en 6 °F (3.3 °C). Suponiendo que la temporada
promedio de enfriamiento es de 120 días y que el costo del
petróleo es de $70/barril, determine cuánto dinero se ahorraría
por año. Get solution
14-126 Los costos de acondicionamiento de aire de una casa
se pueden reducir hasta en 10 por ciento instalando la unidad
exterior (el condensador) del acondicionador de aire en
una ubicación sombreada por árboles y arbustos. Si los costos
de acondicionamiento de aire son de $500 por año, determine
cuánto ahorrarán los árboles al propietario durante los 20 años
de vida del sistema. Get solution
14-127 Un día típico de invierno en Moscú tiene una temperatura
de 0 °C y una humedad relativa de 40 por ciento.
¿Cuál es la humedad relativa dentro de una casa de campo
que tiene aire que ha sido calentado a 18 °C? Get solution
14-128 La humedad relativa dentro de la casa de campo del
problema 14-127 se debe llevar a 60 por ciento evaporando
agua a 20 °C. ¿Cuánto calor, en kJ, se necesita para este propósito,
por metro cúbico de aire dentro de la casa de campo? Get solution
14-129E Durante un día de verano en Phoenix, Arizona, el
aire está a 1 atm, 110 °F y 15 por ciento de humedad relativa.
Se evapora agua a 70 °F en este aire para producir aire a
75 °F y 80 por ciento de humedad relativa. ¿Cuánta agua, se
necesita en lbm/lbm de aire seco, y cuánto enfriamiento se
ha producido, en Btu/lbm de aire seco? Get solution
14-130E Si el sistema del problema 14-129E se opera como
un sistema adiabático y el aire que produce tiene una humedad
relativa de 70 por ciento, ¿cuál es la temperatura del aire
producido? Get solution
14-131E Las condiciones ambientes para un día de verano
en Atlanta, Georgia, son 1 atm, 90 °F y 85 por ciento de
humedad relativa. Determine el enfriamiento necesario para
acondicionar 1.000 pies3 de este aire a 75 °F y 50 por ciento
de humedad relativa. ¿Cuál es la temperatura mínima del aire
húmedo que se necesita para cumplir esta necesidad de enfriamiento? Get solution
14-132E Un sistema ideal de refrigeración por compresión
de vapor simple que usa refrigerante 134a da el enfriamiento
del problema 14-131E. Este sistema opera su condensador de
modo que la temperatura de saturación es 19.5 °F más alta
que el aire de verano hacia el cual rechaza calor, y su evaporador
está 10 °F más frío que la temperatura más baja del aire
húmedo en el sistema. ¿Cuál es el COP del sistema?
Get solution
14-133 Un recipiente de 1.8 m3 contiene aire saturado a 20
°C y 90 kPa. Determine a) la masa del aire seco, b) la humedad
específica y c) la entalpía del aire por unidad de masa del aire
seco. Get solution
14-134 Reconsidere el problema 14-133. Usando software
EES (u otro), determine las propiedades
del aire en el estado inicial. Estudie el efecto de calentar el
aire a volumen constante hasta que la presión sea de 110 kPa.
Grafique la transferencia necesaria de calor, en kJ, como función
de la presión. Get solution
14-135E Aire a 15 psia, 60 °F y 50 por ciento de humedad
relativa fluye en un ducto de 8 pulgadas de diámetro a una
velocidad de 50 pies/s. Determine a) la temperatura de punto
de rocío, b) el flujo volumétrico del aire y c) el flujo másico del
aire seco. Get solution
14-136 Entra aire a una sección de enfriamiento a 97 kPa,
35 °C y 30 por ciento de humedad relativa a razón de 6 m3/
min, donde se enfría hasta que la humedad del aire comienza a
condensarse. Determine a) la temperatura del aire a la salida y b)
la tasa de transferencia de calor en la sección de enfriamiento. Get solution
14-137 El aire exterior entra a un sistema de acondicionamiento
de aire a 10 °C y 40 por ciento de humedad relativa,
a un flujo estacionario de 22 m3/min, y sale a 25 °C y
55 por ciento de humedad relativa. El aire exterior se calienta
primero a 22 °C en la sección de calentamiento y luego se
humidifica mediante la inyección de vapor de agua caliente
en la sección de humidificación. Suponiendo que todo el proceso
tiene lugar a una presión de 1 atm, determine a) la tasa
de suministro de calor en la sección de calentamiento y b) el
flujo másico de vapor de agua que se necesita en la sección de
humidificación. Get solution
14-138 Entra aire a un sistema de acondicionamiento de aire
que usa refrigerante-134a a 30 °C y 70 por ciento de humedad
relativa, a razón de 4 m3/min. El refrigerante entra a la
sección de enfriamiento a 700 kPa con una calidad de 20 por
ciento, y sale como vapor saturado. El aire se enfría a 20 °C
a una presión de 1 atm. Determine a) la tasa de deshumidificación,
b) la tasa de transferencia de calor y c) el flujo másico
del refrigerante. Get solution
14-139 Repita el problema 14-138 para una presión total de
95 kPa para aire. Get solution
14-140 Un sistema de acondicionamiento de aire opera a
una presión total de 1 atm y consiste en una sección de calentamiento
y un enfriador evaporativo. El aire entra a la sección
de calentamiento a 15 °C y 55 por ciento de humedad relativa,
a razón de 30 m3/min, y sale del enfriador evaporativo
a 25 °C y 45 por ciento de humedad relativa. Determine a)
la temperatura y la humedad relativa del aire cuando sale de la
sección de calentamiento, b) la tasa de transferencia de calor en
la sección de calentamiento y c) el flujo de agua agregada al
aire en el enfriador evaporativo.
Get solution
14-141 Reconsidere el problema 14-140. Usando software
EES (u otro), estudie el efecto de la presión
total en el rango de 94 a 100 kPa sobre los resultados que
se piden en el problema. Grafique los resultados como funciones
de la presión total. Get solution
14-142 Repita el problema 14-140 para una presión total de
96 kPa. Get solution
14-143 Un laboratorio tiene un volumen de 700 m3 y debe
realizar un cambio completo de aire por minuto cuando se
usa. Se introduce por ductos aire exterior a 100 kPa, 30 °C
de bulbo seco y 60 por ciento de humedad relativa al equipo de
acondicionamiento de aire del laboratorio, y el estado que se
requiere para el aire que se suministra al laboratorio se acondiciona
a 20 °C de bulbo seco y 12 °C de bulbo húmedo.
a) Dibuje el esquema del equipo del sistema y el diagrama
psicrométrico para el proceso.
b) ¿Qué flujo másico de aire externo atmosférico se necesita
para el cambio de aire, en kg/h?
c) Determine el flujo másico de agua condensada del aire
atmosférico, en kg/min.
d) El fluido de enfriamiento del sistema de aire acondicionado
es agua enfriada que tiene una elevación de temperatura de
15 °C durante el proceso de intercambio de calor. Determine
el flujo másico del agua, en kg/min. Get solution
14-144 Se debe acondicionar aire en un proceso a presión
constante a 1 atm, desde 30 °C de bulbo seco y 60 por ciento
de humedad relativa hasta 4 °C de punto de rocío y 50 por
ciento de humedad relativa. El aire se pasa primero sobre
serpentines de enfriamiento para quitar toda la humedad
necesaria para lograr el contenido final de humedad y luego
se pasa sobre serpentines de calentamiento para alcanzar el
estado final. El flujo de aire seco es de 100 kg/min.
a) Dibuje un esquema del equipo del sistema y la carta psicrométrica
para el proceso.
b) Determine la temperatura de punto de rocío y el flujo volumétrico
de la mezcla que entra a los serpentines de enfriamiento.
c) ¿Cuál es la tasa neta de transferencia de calor para todo el
proceso, en kW? Get solution
14-145 Una torre de enfriamiento de tiro natural debe
quitar 70 MW de calor de rechazo del agua de
enfriamiento que entra a la torre a 42 °C y sale a 30 °C. El aire
atmosférico entra a la torre a 1 atm con temperaturas de bulbo
seco y húmedo de 23 y 16 °C, respectivamente, y sale saturado
a 32 °C. Determine a) el flujo másico del agua de enfriamiento,
b) el flujo volumétrico del aire a la entrada de la torre de enfriamiento
y c) el flujo másico del agua de reposición necesaria. Get solution
14-146 Reconsidere el problema 14-145. Usando el
software EES (u otro), investigue el efecto de
la temperatura de bulbo húmedo de entrada del aire sobre el
flujo volumétrico necesario de aire y el flujo de agua de reposición
cuando los otros datos de entrada son los valores indicados.
Grafique los resultados como funciones de la temperatura
de bulbo húmedo. Get solution
14-147 Un recipiente no aislado que tiene un volumen de 0.5
m3 contiene aire a 35 °C, 130 kPa y 20 por ciento de humedad
relativa. El recipiente está conectado a una línea de suministro
de agua en la que fluye el agua a 50 °C. El agua se rocía en
el recipiente hasta que la humedad relativa de la mezcla airevapor
de agua es de 90 por ciento. Determine la cantidad de
agua suministrada al recipiente, en kg, la presión final de la
mezcla aire-vapor de agua en el recipiente, en kPa, y la trans-
ferencia térmica necesaria durante el proceso para mantener la
mezcla aire-vapor de agua en el recipiente a 35 °C.
Problemas para el examen de fundamentos
de ingeniería Get solution
14-148 Un cuarto está lleno de aire húmedo saturado a 25
°C y una presión total de 100 kPa. Si la masa de aire seco en
el cuarto es de 100 kg, la masa de vapor de agua es
a) 0.52 kg b) 1.97 kg c) 2.96 kg
d ) 2.04 kg e) 3.17 kg Get solution
14-149 Un cuarto contiene 65 kg de aire seco y 0.6 kg de
vapor de agua a 25 °C y 90 kPa de presión total. La humedad
relativa del aire en el cuarto es
a) 3.5 por ciento b) 41.5 por ciento c) 55.2 por ciento
d ) 60.9 por ciento e) 73.0 por ciento Get solution
14-150 Un cuarto de 40 m3 contiene aire a 30 °C y una
presión total de 90 kPa con una humedad relativa de 75 por
ciento. La masa de aire seco en el cuarto es
a) 24.7 kg b) 29.9 kg c) 39.9 kg
d ) 41.4 kg e) 52.3 kg Get solution
14-151 Un cuarto contiene aire a 30 °C y una presión total
de 96.0 kPa con una humedad relativa de 75 por ciento. La
presión parcial del aire seco es
a) 82.0 kPa b) 85.8 kPa c) 92.8 kPa
d ) 90.6 kPa e) 72.0 kPa Get solution
14-152 El aire de una casa está a 25 °C y 65 por ciento de
humedad relativa. Ahora se enfría el aire a presión constante.
La temperatura a la cual la humedad del aire comenzará a
condensar es
a) 7.4 °C b) 16.3 °C c) 18.0 °C
d ) 11.3 °C e) 20.2 °C Get solution
14-153 En la carta psicrométrica, un proceso de enfriamiento
y deshumidificación aparece como una línea que es
a) horizontal a la izquierda
b) vertical hacia abajo
c) diagonal hacia arriba a la derecha (dirección NE)
d) diagonal hacia arriba a la izquierda (dirección NW)
e) diagonal hacia abajo a la izquierda (dirección SW) Get solution
14-154 En la carta psicrométrica, un proceso de calentamiento
y humidificación aparece como una línea que es
a) horizontal a la derecha
b) vertical hacia arriba
c) diagonal hacia arriba a la derecha (dirección NE)
d) diagonal hacia arriba a la izquierda (dirección NW)
e) diagonal hacia abajo a la derecha (dirección SE) Get solution
14-155 Un flujo de aire a una temperatura y a una humedad
relativa especificadas sufre enfriamiento evaporativo por
aspersión de agua a la misma temperatura. La temperatura
mínima a la que se puede enfriar el flujo de aire es
a) la temperatura de bulbo seco en un estado dado
b) la temperatura de bulbo húmedo en un estado dado
c) la temperatura de punto de rocío en un estado dado
d) la temperatura de saturación correspondiente a la relación
de humedad en el estado dado
e) la temperatura de punto triple de agua Get solution
14-156 Se enfría y se deshumidifica aire cuando fluye sobre
los serpentines de un sistema de refrigeración a 85 kPa de
35 °C y una relación de humedad de 0.023 kg/kg aire seco a
15 °C y una relación de humedad de 0.015 kg/kg aire seco. Si
el flujo másico de aire seco es de 0.4 kg/s, la tasa de remoción
de calor del aire es
a) 4 kJ/s b) 8 kJ/s c) 12 kJ/s
d ) 16 kJ/s e) 20 kJ/s Get solution
14-157 Aire a una presión total de 90 kPa, 15 °C y 75 por
ciento de humedad relativa se calienta y se humidifica a 25 °C
y 75 por ciento de humedad relativa introduciendo vapor de
agua. Si el flujo másico de aire seco es de 4 kg/s, el flujo de
adición de vapor de agua al aire es
a) 0.032 kg/s b) 0.013 kg/s c) 0.019 kg/s
d ) 0.0079 kg/s e) 0 kg/s
Get solution