Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ENTROPÍA
El trabajo requerido para comprimir una unidad de masa de aire a 20 °C de
presión atmosférica de 101 kPa a 700 101 801 kPa es
w comp,entrada
nRT 1
h comp 1n 12
ca P 1n12>n
2
b 1 d
P 1
11.42 10.287 kJ>kg # K21293 K2
10.8211.4 12
0.4>1.4
801 kPa
c a
101 kPa b
1 d 296.9 kJ>kg
El área transversal del orificio de 3 mm de diámetro es
A pD 2 >4 p 13 10 3 m2 2 >4 7.069 10 6 m 2
Como las condiciones de la línea son 297 K y 801 kPa, el flujo másico del
aire que se fuga a través del orificio se determina como
m # 1>1k12
2
aire C descarga a
k 1 b P línea
2
A kR a
RT línea B k 1 b T línea
1>11.4 12
2
10.652a
1.4 1 b
1 000 m
11.42 10.287 kJ>kg # 2 >s 2
K2a
B 1 kJ>kg ba 2
b1297 K2
1.4 1
0.008632 kg>s
Entonces la potencia desperdiciada por el aire comprimido que se fuga es
Potencia desperdiciada m # aire w comp,entrada
El compresor funciona 4 200 h/año y la eficiencia del motor es 0.92, entonces
los ahorros anuales de energía y de costos resultantes de reparar esta fuga
se determinan como
Ahorros de energía (potencia ahorrada) (horas de operación)/h motor
12.563 kW 214 200 h >año2>0.92
11 700 kWh/año
801 kPa
10.287 kPa # m 3 >kg # K21297 K2
17.069 10 6 m 2 2
10.008632 kg>s21296.9 kJ>kg2
2.563 kW
Ahorro en costos (ahorros de ener gía) (costo unitario de energía)
111 700 kW h >año2 1$0.078>kWh2
$913/año
Comentario Observe que la instalación ahorrará 11 700 kWh de electricidad
con un valor de $913 por año una vez que la fuga de aire se arregle. Ésa es
una cantidad sustancial para una sola fuga cuyo diámetro equivalente es de
3 mm.
2 Instalación de motores de alta eficiencia
Prácticamente todos los compresores son impulsados por motores eléctricos y la
energía eléctrica que uno de éstos demanda para una potencia de salida especificada
es inversamente proporcional a su eficiencia. Los motores eléctricos no
pueden convertir completamente la energía eléctrica que consumen en energía