Exercici 3 · Tecnologia Industrial Selectividad Cataluña Setembre Serie 2 2026

Exercici 3

[2,5 punts en total]

Una instal·lació industrial disposa d'un sistema de producció de vapor basat en una caldera pirotubular alimentada amb gas propà. L'empresa fa un seguiment de la seva petjada ambiental i ha estimat que, durant l'any 2025, el funcionament d'aquesta caldera va generar $m_{\mathrm{CO}_2} = 1\,032\text{ tones de }\mathrm{CO}_2$.

Es considera que la instal·lació treballa de manera regular al llarg de $365\text{ dies a l'any}$. La caldera subministra vapor a un evaporador industrial i tracta diàriament una massa d'aigua $m_{\mathrm{a}} = 16\,000\text{ kg}$, que entra a l'evaporador a $T_1 = 80\text{ }^\circ\text{C}$ i en surt com a vapor sec sobreescalfat a $T_2 = 120\text{ }^\circ\text{C}$.

El gas propà té un poder calorífic $p_c = 12,83\text{ kW}\cdot\text{h/kg}$ i un factor d'emissió $FE = 2,94\text{ kg de }\mathrm{CO}_2$ per cada quilogram de gas. La calor específica de l'aigua és $c_{\mathrm{e\_a}} = 4,197\text{ kJ}/(\text{kg }^\circ\text{C})$ i la del vapor és $c_{\mathrm{e\_v}} = 2,155\text{ kJ}/(\text{kg }^\circ\text{C})$. La calor latent de vaporització és $L_v = 2\,257\text{ kJ/kg}$.

Determineu:

3.1.

La massa total de propà consumida diàriament, $m_{\mathrm{propà}}$.

[0,5 punts]

3.2.

L'energia diària aportada pel combustible, $E_{\mathrm{cons}}$.

[0,5 punts]

3.3.

L'energia diària necessària per al procés tèrmic, $E_{\mathrm{útil}}$.

[1 punt]

3.4.

El rendiment de la caldera, $\eta$.

[0,5 punts]