1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
4.3. Fase de programación
4.3.2. Lógica y procedimientos
El programa trabaja con la misma lógica de programación en el Tipo 1 y 2. Tipo 1
En este tipo de ejercicios se pueden determinar algunos factores a partir de unas condiciones iniciales,
Condiciones iniciales
Presión en los estados 1, 2, 3 y 4 (P1, P2, P3 Y P4)
Temperatura en el estado 3 (T3)
Flujo másico (m)
Eficiencias de bomba, caldera, turbina (Ƞbomba, Ƞcaldera, Ƞturbina)
NOTA: Estos datos aparecen en la imagen seleccionados con un visto Se obtiene después del cálculo
Calor de entrada y salida (Qin y Qout)
Trabajo de entrada y salida (Win y Wout)
Eficiencia térmica (Ƞterm)
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Tipo 2
En este tipo de ejercicios se puede determinar algunos factores a partir de unas condiciones iniciales:
Condiciones iniciales
Presión en los estados 1, 2, 3 y 4 (P1, P2, P3 Y P4)
Temperatura en el estado 3 (T3)
Flujo másico (m)
Eficiencias de bomba, caldera, turbina (Ƞbomb, Ƞcaldera, Ƞturbina)
NOTA: Estos datos aparecen en la imagen seleccionados con un visto Se obtiene después del cálculo:
Flujo de calor de entrada y salida (Qin y Qout)
Potencia de entrada y salida (Win y Wout)
Eficiencia térmica (Ƞterm)
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Tablas Vapor Húmedo (estado 1)
Se halla: Volumen específico (v), entalpia (h1) y entropía (S1). Se activa la hoja “Tabla de vapor húmedo (HUM)”
Se selecciona la celda B3 (Primer dato de presión). Variable P_min = Valor celda B3
>
Figura 13. Imagen de la Tabla Vapor Húmedo “HUM” - Posición
P_min, puede ser:
1. P_min > P1 “SEGURO” 2. P_min = P1 3. P_min < P1 3.1 P_min > P1 “SEGURO” 1. P_min > P1 “SEGURO”
El programa no realiza ningún cálculo debido a la activación del seguro, al ser P_min mayor que P1 el programa no encuentra valor alguno y desactiva la búsqueda.
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Ejemplo R142B HUM
P1= 0.5KPa
Figura 14. Tabla Vapor Húmedo - P1 no se encuentra en la Tabla
Figura 15. Ejemplo error de presión (P1) fuera del rango por debajo – R142B NOTA: En otros fluidos de trabajo si hay solución para estos valores iniciales.
2. P_min = P1
Los valores de Volumen específico (v), Entalpia (h1) y entropía (S1) se obtienen directo de la Tabla.
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Ejemplo R142B HUM
P1= 24KPa
Figura 16. Valor de presión P_min =P1
Figura 17. Datos de entalpia y entropía directo de tabla – R142B
3. P_min < P1
Se selecciona la celda B3 y se desplaza hacia abajo en la columna buscando un valor mayor que P1 en alguna celda, al encontrarlo detiene la búsqueda.
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Al ser mayor el valor de la celda a la presión P1 el programa interpola para determinar los valores de Volumen específico (v), Entalpia (h1) y entropía (S1).
Ejemplo R142B HUM
P1= 25KPa
Figura 18. P_min < P1 Interpolación de valores de v, h y s.
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3.1. P_min < P1 “SEGURO”
Se selecciona la celda B3 y se desplaza hacia abajo en la columna, pero le valor de P1 sobrepasa el ultimo valor de presión de la tabla. El programa no hace ningún cálculo debido a la activación del SEGURO.
Ejemplo R142B HUM
P1= 3200KPa
Figura 20. Tabla Vapor Húmedo R142B - P1 sobrepasa último valor de la tabla
Figura 21. SEGURO – Ejemplo de error en presión (P1) por fuera del rango de la tabla – R142B
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Tablas Vapor Sobrecalentado (estado 2, 3 y 4) Se halla la Temperatura de saturación (TS)
Se activa la tabla de vapor sobrecalentado (SOB) Se selecciona la celda B3 (Primer dato de presión). Variable P = Valor celda B3
Figura 22. Tabla Vapor sobrecalentado “SOB” –Posición
P, puede ser:
1. P > P2 “SEGURO”
2. P = P2
3. P < P2
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1. P > P2 “SEGURO”
El programa no realiza ningún cálculo debido a la activación del seguro, el valor de P2 no se encuentra en la Tabla.
Ejemplo R142B SOB
P2= 0.5KPa
Figura 23. Tabla Vapor Sobrecalentado - P2 no se encuentra en la Tabla
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2. P = P2
El valor de la temperatura de saturación (TS) se obtiene directo de la Tabla.
Ejemplo R142B SOB
P2= 80KPa
Figura 25. Valor de P = P2, TS directa de Tabla
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Figura 27. Determinación de TS directa de Tabla.
3. P < P2
Se selecciona la celda B3 y se desplaza hacia abajo en la columna buscando un valor mayor que P2 en alguna celda, al encontrarlo detiene la búsqueda.
Al ser mayor el valor de la celda a la presión P2 el programa interpola para determinar el valor de la temperatura de saturación (TS).
Ejemplo R142B SOB
P2= 92KPa
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Figura 29. Interpolación valores de TS – R142B
Figura 30. Interpolación para determinar h3 y s3 – R142B
3.1 P < P2 “SEGURO”
Se selecciona la celda B3 y se desplaza hacia abajo en la columna, pero le valor de P2 sobrepasa el ultimo valor de presión de la Tabla. El programa no hace ningún cálculo debido a la activación del SEGURO.
Ejemplo R142B SOB
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Figura 31. Tabla Vapor Sobrecalentado - P2 sobrepasa último valor de la Tabla
Figura 32. Ejemplo de error presión fuera de rango por encima – R142B
Con la temperatura de saturación determinada se puede evaluar las distintas opciones que podrán resultar de comparar TS y T3.
Se compara Ts y T3 para determinar los valores de Volumen específico (v), Entalpia (h3) y entropía (S3).
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1. TS > T3 “SEGURO”
El programa no realiza ningún cálculo debido a la activación del seguro, el valor de TS no puede ser mayor a T3.
Ejemplo
P2 = 1560Kpa
T3 = 60º C
Figura 33. SEGURO – TS mayor que T3 – R142B SOB
Figura 34. Ejemplo error de temperatura (T3) fuera del rango por debajo – R142B NOTA: En otros fluidos de trabajo si hay solución para estos valores iniciales.
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2. TS + 100° < T3
El programa no realiza ningún cálculo debido a la activación del seguro, la Tabla contiene datos de entalpia y entropía máximo con 100° de sobrecalentamiento. Ejemplo
TS= 45°
T3= 146°
Diferencia de T°= 101°
Figura 35. Temperatura sobrecalentamiento máximo 100°
Figura 36. Ejemplo error de temperatura T3 – R142B
Se compara la temperatura de saturación (TS) con la temperatura en el estado tres (T3) con respecto a las presión P3.
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ALGORITMO 1
1. TS = T3 1.1. P = P3
Los valores de entalpia (h3) y entropía (S3) salen directamente de la Tabla de vapor sobrecalentado.
Ejemplo
TS= 30°
T3= 30°
P3= 394Kpa
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Figura 38. Valor de Entropía (S3) se obtiene de tabla vapor sobrecalentado 0°
Figura 39. Valores de entalpia y entropía directos de tabla – R142B
1.2 P < P3
Se selecciona la celda B3 y se desplaza hacia abajo en la columna buscando un valor mayor que P3 en alguna celda, al encontrarlo detiene la búsqueda.
Al ser mayor el valor de la celda a la presión P3 el programa interpola para determinar los valores de Entalpia (h3) y entropía (S3).
Ejemplo R134A TS = 41.68° T3 = 41.68°
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Figura 40. Interpolación de valores de entalpia en columna 0° vapor
sobrecalentado.
Figura 41. Interpolación de valores de entropía en columna 0° vapor sobrecalentado.
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Figura 42. Resultados de interpolación de entalpia y entropía – R134A
2. TS < T3
2.1. TS + T°SOB = T3 2.1.1. P = P3
Los valores de entalpia (h3) y entropía (S3) salen directamente de la Tabla de vapor sobrecalentado.
Ejemplo 142B SOB
P3 = 779KPa
TS = 55°C
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Figura 43. TS + T°SOB = T3 Valor de entalpia (h3) directo de tabla vapor sobrecalentado.
Figura 44. TS + T°SOB = T3 Valor de entropía (S3) directo de tabla vapor sobrecalentado.
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2.1.2. P < P3
Se selecciona la celda B3 y se desplaza hacia abajo en la columna buscando un valor mayor que P3 en alguna celda, al encontrarlo detiene la búsqueda.
Al ser mayor el valor de la celda a la presión P3 el programa interpola para determinar, primero el valor de TS y luego los valores de entalpia (h3) y entropía (S3).
Ejemplo 142B SOB
P3 = 800KPa
TS = 56.01°C
T3 = 81.01°C
Figura 46. Interpolación presiones y entalpias (h3) en la tabla de vapor sobrecalentado.
Figura 47 Interpolación presiones y entropías (S3) en la tabla de vapor sobrecalentado.
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Figura 48. Resultados de interpolación – R142B
2.2. TS + T°SOB < T3 2.2.1. P = P3
Los valores de entalpia (h3) y entropía (S3) se obtienen de la interpolación entre columnas de la temperatura de sobrecalentado.
Ejemplo 142B SOB
P3 = 1118KPa
TS = 70°C
T3 = 88°C
Figura 49. Interpolación entre columnas de la T° de sobrecalentamiento Para determinar la entalpia (h3).
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Figura 50. Interpolación entre columnas de la T° de sobrecalentamiento Para determinar la entropía (S3).
Figura 51. Datos de la fila de TS (70ºC) en la tabla – R142B
Figura 52. Resultados de interpolación de entalpia y entropía – R142B
2.2.2. P < P3
Se selecciona la celda B3 y se desplaza hacia abajo en la columna buscando un valor mayor que P3 en alguna celda, al encontrarlo detiene la búsqueda.
Al ser mayor el valor de la celda a la presión P3 el programa interpola para determinar,
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Primero el valor de TS y luego los valores de entalpia (h3) y entropía (S3) interpolando las filas y luego las columnas de T° sobrecalentado.
Ejemplo R142B SOB
P3 = 730KPa
TS = 70°C
T3 = 88°C
Figura 53. Interpolación para determinar TS y posterior interpolación de valores de Entalpia en filas y luego interpolación en columnas de T° sobrecalentado.
Figura 54. Interpolación para determinar TS y posterior interpolación de valores de Entropía en filas y luego interpolación en columnas de T° sobrecalentado.
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Figura 55. Resultados de interpolaciones – R142B
Tablas Vapor Sobrecalentado (estado 4) Se halla (h4, S4 Y T4)
Variable S = Valor celda entropía donde se detenga la búsqueda.
Variable SS = Valor Entropía Saturación Columna 0° de la tabla de vapor sobrecalentado
55 1. SS = S4 1.1 P = P4 El valor de T4 es igual a la TS. Ejemplo R142B SOB P4= 339KPa SS = 1.784 kJ/kgºC S4 = 1.784 kJ/kgºC
Figura 56. Entropía de saturación igual a entropía en estado 4, T4 = TS
2. SS < S4 2.1. P = P4 2.1.1 S = S4
Se selecciona la celda de entropía de la columna 0° a la presión determinada P4 y se desplaza hasta encontrar un valor de S igual que S4. El valor de la temperatura de sobrecalentamiento es h4.
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Ejemplo R142B SOB
P4 = 339KPa
S3 = 1.828 kJ/kgºC
Figura 57. T4 se obtiene directo de Tabla de vapor sobrecalentado.
2.1.2. S < S4
Se selecciona la celda de entropía de la columna 0° a la presión determinada P4 y se desplaza hasta encontrar un valor de S mayor que S4, interpola entre columnas para obtener h4.
Figura 58. Interpolación entre columnas de vapor sobrecalentado para determinar T4.
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2.2. P < P4 2.2.1 S = S4
Se selecciona la celda B3 y se desplaza hacia abajo en la columna buscando un valor mayor que P4 en alguna celda, al encontrarlo detiene la búsqueda.
Al ser mayor el valor de la celda a la presión P4, se desplaza entre columnas de temperatura de sobrecalentamiento para determinar en cual se encuentra S3, se obtiene h4.
Ejemplo R142B SOB
P4 = 500KPa
S3= 1.825 kJ/kgºC
Figura 59. P < P4, valor de T4 directa de tabla de vapor sobrecalentado.
2.2.2. S < S4
Se selecciona la celda B3 y se desplaza hacia abajo en la columna buscando un valor mayor que P4 en alguna celda, al encontrarlo detiene la búsqueda.
Al ser mayor el valor de la celda a la presión P4 el programa interpola para determinar en cual fila y columna de temperatura de sobrecalentamiento se encuentra S3, se obtiene h4.
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Ejemplo R142B SOB P4 = 456Kpa
Figura 60. Interpolación entre columnas para determinar h4.