Universidad Industrial de Santander
Escuela de Ingeniería Mecánica
Lista de ejercicios 2. Combustión.
Asignatura: Termodinámica II 23059
Fecha: 27-09-25
Docente: Nury Audrey Nieto Garzón
naniegub@correo.uis.edu.co
1. Se quema butano (C4H10) en 200 % de aire teórico. Para combustión completa, ¿cuántas kmol de agua deben
rociarse en la cámara de combustión por kmol de combustible para que los productos de combustión tengan
una temperatura de punto de rocío de 60 °C cuando la presión de los productos es de 100 kPa?
2. Un combustible gaseoso con un análisis volumétrico de 45 % de CH4, 35 % de H2 y 20 % de N2 se quema por
completo con 130 % de aire teórico. Determine: a) la relación aire-combustible y b) el porcentaje de vapor de
agua que condensaría si los gases de los productos se enfriaran a 25 °C a 1 atm. Respuestas: a) 14.0 kg
aire/kg combustible, b) 83,6 %.
3. Un carbón con un análisis másico de 79,2 % de C, 5,7 % de H₂, 10 % de O₂, 1,5 % de N₂, 0,6 % de S y 3 %
de cenizas no combustibles se quema completamente con la cantidad teórica de aire. Determine: a) la relación
aire-combustible en términos de masa y b) la cantidad de SO₂ producida, en kg por kg de carbón.
4. Una mezcla de combustible líquido con 40 % de octano (C8H18) y 60 % de decano (C10H22) en masa se quema
completamente con un 10 % de exceso de aire a 25 °C, 1 atm y 80 % de humedad relativa. Si los productos
de la combustión se enfrían a 25 °C a una presión de 1 atm, determine la cantidad de vapor de agua que se
condensa, en kg por kg de mezcla de combustible.
5. Se quema metano (CH4) con aire seco. El análisis de los productos en base seca es de 5,20 % de CO 2, 0,33 %
de CO, 11,24 % de O2 y 83,23 % de N2. Determine: a) la relación aire-combustible, b) el porcentaje de aire
teórico y c) la relación de equivalencia. Respuestas: a) 34,5 kg aire/kg combustible, b) 200 %, c) 0,5.
6. Calcule el PCS y el PSI de n-octano gaseoso (C8H18). Compare sus resultados con los valores que aparecen
en las tablas de propiedades termodinámicas.
7. Se quema gas benceno (C 6H6) a 25 °C durante un proceso de combustión de flujo estacionario con 95 % de
aire teórico que entra a la cámara de combustión a 25 °C. Todo el hidrógeno que contiene el combustible se
quema y se convierte en H2O, pero una parte del carbono se quema y se convierte en CO. Si los productos
salen a 1000 K, determine a) la fracción molar del CO en los productos y b) la transferencia de calor de la
cámara de combustión durante este proceso. Respuestas: a) 2,1 %, b) 2113 MJ/kmol C6H6.
8. Un recipiente de volumen constante contiene una mezcla de 120 g de gas metano (CH 4) y 600 g de O2 a 25 °C
y 200 kPa. El contenido del recipiente se enciende ahora y el gas metano se quema por completo. Si la
temperatura final es de 1200 K, determine: a) la presión final en el recipiente y b) la transferencia de calor
durante este proceso.
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9.
El metano (CH₄) a 25 °C y 1 atm entra en un reactor aislado que opera en estado estacionario y se quema
con la cantidad teórica de aire que entra a 25 °C y 1 atm. Determine la temperatura de los productos de
combustión salientes, en K, si el 90 % del carbono del combustible se quema en CO₂ y el resto en CO.
Desprecie los efectos de la energía cinética y potencial.
10. Octano líquido (C8H18) entra a una cámara de combustión de flujo estacionario a 25 °C y 1 atm a razón de
0,25 kg/min. Se quema con 50 % de exceso de aire que también entra a 25 °C y 1 atm. Los productos se
dejan enfriar a 25 °C. Suponiendo combustión completa y que todo el H 2O en los productos está en forma
líquida, determine a) la tasa de transferencia de calor de la cámara de combustión, en kW, b) la tasa de
generación de entropía, en kW/K y c) la tasa de destrucción de exergía, en kW. Suponga que To = 298 K y
que los productos salen de la cámara de combustión a una presión de 1 atm.