1. PRACTICA Nº 3
BALANCE DE CICLO (1)
OBJETIVO:
 Realizar balance termodinámico de un ciclo.
MARCO TEORICO:
PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DEL VAPOR DE AGUA.
PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DEL VAPOR DE AGUA.
El conocimiento y evaluación de
las propiedades termodinámicas del agua y del vapor de agua en sus distintos
estados es fundamental para la resolución de los problemas en los que esta
sustancia se encuentra. La entalpía es la más importante, ya que la mayoría de los
procesos se efectúan a presión constante.
Para poder evaluarla es preciso tomar un nivel de referencia, asignándose un
valor de entalpía igual a cero al agua líquida en las condiciones del punto triple, es

2. decir, a C. A efectos prácticos, puede tomarse también el nivel de referencia
en C. (Los valores de la entalpía y de otras propiedades se encuentran
recogidos en tablas, que serán objeto de explicación en clase).
La entalpía de un agua líquida saturada es la cantidad de calor necesaria para
elevar la temperatura de 1 kg de agua desde C hasta su temperatura de
ebullición a una presión determinada. La simbolizaremos como hf.
La entalpía de vaporización es la cantidad de calor necesaria para convertir 1 kg
de agua líquida saturada en vapor saturado y seco. Su valor disminuye con el
aumento de temperatura y se hace cero en el estado crítico. La designaremos
como hfg.
La entalpía de un vapor saturado y seco es la suma de las dos anteriores. hg =
hf + hfg.
La entalpía de un vapor de agua húmedo se define como la cantidad de calor
necesaria para obtener 1 kg de vapor húmedo a partir de 1 kg de agua líquida
saturada a 0,01º C. Su valor es menor que el anterior hg, pudiéndose escribir, en
función del título:
(10.2)
Esta ecuación es válida para el cálculo de cualquier otra propiedad termodinámica
en función del título, si bien, para el caso del volumen específico de un vapor
húmedo se puede simplificar, ya que la contribución de la fase líquida en el
volumen total puede despreciarse. Así:
Para el vapor de agua sobrecalentado, la entalpía puede calcularse de acuerdo a
la expresión siguiente: , siendo cp, v la capacidad calorífica
media del vapor entre las temperaturas consideradas, e el grado de
sobrecalentamiento.
Finalmente, las propiedades del agua líquida comprimida no difieren de
las del agua líquida saturada a la misma temperatura para presiones no superiores

3. a 28 bares, aproximadamente, por lo que pueden utilizarse los valores de ésta
última.
Todas estas propiedades, como se ha indicado anteriormente, se encuentran
recogidas en tablas, pero para el caso del agua, también lo están en forma de
diagrama. El diagrama de Mollier, figura 10.4., es un diagrama en las coordenadas
entalpía-entropía, en el que se incluyen también las líneas de presión y
temperatura constante, las de humedad constante, las del vapor y el líquido
saturado, las de recalentamiento constante, y las de volumen específico
constante.

4. fig. 10.4 diagrama de Mollier para el vapor de agua. (fuente: American Society of
Mechanical Engineers).
PARA QUÉ SIRVE LA TERMODINÁMICA DEL AGUA
Desde siempre, ha servido para hacer motores de agua, empezando con las
máquinas térmicas de Herón de Alejandría (hacia el 150 a.C), la bomba de
achique de Savery de 1690, hasta las centrales nucleares actuales y las centrales
de fusión del futuro. La mayor parte de la energía eléctrica mundial se genera
turbinando vapor de agua. También se usa el vapor de agua como reactivo
químico en la industria metalúrgica y petroquímica. Podría decirse que los
desarrollos más importantes han sido los de la Termodinámica del vapor.
MATERIALES Y EQUIPOS:
 Caldero.
 Deshidratador.
 Condensador.
 Bomba.
 Termómetro infrarrojo.
 Tablas termodinámicas de vapor.
PROCEDIMIENTO:
 Medir temperatura en puntos designados.
 Medir presión en puntos designados.
DATOS:
Pmanometrica=64 Psi = 441264.47 Pa
P atm = 75000 Pa
m = 200kg

5. T 1=37 ºc =310 K
T 2 =22ºc = 295 k
T 3=20.5ºc = 293.5 k
CALCULOS:
푷풂풃풔 = 푷풎풂풏풐풎풆풕풓풊풄풂 + 푷풂풕풎
푃푎푏푠 = 441264.47 Pa + 75000 Pa
푃푎푏푠 = 516264.47 Pa = 0.516 Mpa
P(M Pa) h f g(kj/kgk)
0.5 2108.5
P = 0.516 h =2097.86
0.55 2097
푄 = 푚푎푔푢푎퐶푒 (Δ푇)
퐾푗
퐾푔퐾
푄 = 200퐾푔 ∗ 4.186(
) ∗ (310 − 295)퐾
푄 = 12558 (퐾푗)
CALCULO DE LA MASA DE VAPOR:
푄 = 푚푣푎푝표푟Δℎ푣푎푝표푟
푚 =
12558 퐾푗
2097.86
퐾푗
푘푔
= 6 푘푔
CALCULO DE 푸푳:
푄푙푎푡푒푛푡푒 = 6 퐾푔 ∗ 2097.86
퐾퐽
퐾푔

6. 푄푙푎푡푒푛푡푒 = 12558 (퐾퐽)
CALCULO DE 푸푺:
푄푠푒푛푠푖푏푙푒 = 푚퐶푒 (Δ푇)
퐾푗
퐾푔퐾
푄푠푒푛푠푖푏푙푒 = 200 ∗ 4.186(
) ∗ (295 − 293.5)퐾
푄푠푒푛푠푖푏푙푒 = 1255.8 (퐾푗)
CALCULO DE 푸푯:
푄퐻 = 푄푠푒푛푠푖푏푙푒 + 푄푙푎푡푒푛푡푒
푄퐻 = 1255.8 (퐾푗) + 12558(퐾퐽)
푄퐻 = 13813.8(퐾퐽 )
푄퐿 = 푄푙푎푡푒푛푡푒
푄퐿 = 12558 (퐾퐽)
CUESTIONARIO:
 Realice un gráfico esquemático de los puntos de medición en el ciclo.

7.  Calcule los valores de QL calor rechazado y Qh calor transferido, en el
ciclo.
푪á풍풄풖풍풐 풅풆 푸푯
푄퐻 = 푄푠푒푛푠푖푏푙푒 + 푄푙푎푡푒푛푡푒
푄퐻 = 1255.8 (퐾푗) + 12558(퐾퐽)
푄퐻 = 13813.8(퐾퐽 )
푪á풍풄풖풍풐 풅풆 푸푳
푄퐿 = 푄푙푎푡푒푛푡푒
푸푳 = ퟏퟐퟓퟓퟖ (푲푱)
 Calcular la entropía en puntos designados.
P(M Pa) S f(kj/kgk) S f g(kj/kgk) S g (kj/kgk)
0.5 1.8656 4.9606 6.8212
P = 0.516 S f= 1.8757 S f g = 4.938648 S g = 6.81096
0.55 1.8972 4.892 6.7892
 Realizar un Grafico temperatura vs entropía.

8. CONCLUSIONES:
 Se concluye que la variación de entropía y entalpia varía con la
presión.
RECOMENDACIONES:
 Realizar una buena toma de datos en laboratorio para luego no
tener problemas con los cálculos.
 Considerar que las presiones tomadas en laboratorio son presiones
manométricas por lo tanto se le debe sumar las presiones
atmosféricas para poder hacer los cálculos correctos.
BIBLIOGRAFIA:
 “Fundamento de termodinámica”. VAN WYLEN
 www.advance.com.ar/usuarios/rudemsrl/Molecula/MOLECULA.htm
 tamarugo.cec.uchile.cl/~roroman/cap_07/cap_07.htm
 phobos.eiq.ucv.cl/termo/docindex.html