PI-216_2021-2_EF

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PI 216 TERMODINÁMICA PARA INGENIERÍA QUÍMICA I FIQT-UNI 
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA 27/12/2021
 
© 2021 Neil Carrasco, Lima - Perú ncarrascob@uni.edu.pe 
EXAMEN FINAL 
 
Apellidos y Nombres: __________________________________________________________________________ 
 
Código: __________________________ Firma: __________________________ Nota: ______________________ 
 
Responda las siguientes preguntas: 
 
 
P01 (5 puntos) En la figura se muestra una tetera aislada que 
contiene 0.001 m3 de agua a 20 °C. Si el calentamiento es 
eléctrico con una tasa de consumo de energía de 1 kW, 
determine: (a) el tiempo que le toma al agua alcanzar su punto 
de ebullición después de que se enciende el calentador. (b) el 
tiempo adicional durante el cual se debe aplicar calor para que 
el agua hierva por completo. Suponga que la presión 
atmosférica es de 90 kPa. 
 
 
P02 (5 puntos) Un calentador eléctrico suministra 0.005 m3/s de 
agua caliente a 200 kPa y 80 °C como se muestra en la figura. La 
temperatura del agua en la entrada es de 20 °C. Debido a un 
aislamiento deficiente, se pierde calor a razón de 5 kW hacia la 
atmósfera circundante a 100 kPa, 25 °C. Usando tablas de vapor 
para el agua, y sin tener en cuenta los cambios de energía 
cinética y potencial, determine: (a) el consumo de energía eléctrica, (b) la eficiencia energética, (c) la 
eficiencia exergética, (d) la tasa de destrucción de la exergía y (e) la potencia reversible. Suponga que 
no hay pérdida de presión en el sistema. 
 
 
P03 (5 puntos) Un ciclo diesel estándar de aire tiene una relación de compresión de 15. El calor 
transferido al fluido de trabajo por ciclo es 1000 kJ/kg. Al comienzo del proceso de compresión, la 
presión es de 100 kPa y la temperatura es de 300 K. Empleando las suposiciones de aire estándar 
para el gas de trabajo, determine: (a) la presión en cada punto del ciclo, (b) la relación de corte, (c) la 
eficiencia térmica, (d) el trabajo neto por unidad de masa y ( e) la presión media efectiva. 
 
 
P04 (5 puntos) Una planta de energía de vapor funciona con un ciclo Rankine ideal con 
recalentamiento. El vapor entra en la turbina de alta presión a 17.5 MPa, 625 °C con un caudal de 
100 kg/s y sale de la primera etapa como vapor saturado. La calidad del vapor a la salida de la segunda 
etapa de la turbina es del 90% y la presión del condensador es de 10 kPa. Determine (a) la presión de 
recalentamiento, (b) la temperatura de recalentamiento y (c) la eficiencia térmica. 
 
 
P05 (5 puntos) Realice un balance de exergía para el ciclo descrito a continuación: Un refrigerador 
con una capacidad de enfriamiento de 5 toneladas usa amoníaco como refrigerante. El condensador 
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y el evaporador mantienen una presión de 1750 kPa y 250 kPa respectivamente. El compresor tiene 
una eficiencia isentrópica del 80%. Si el vapor que sale del evaporador se sobrecalienta a 5 °C y el 
líquido que sale del condensador se sobreenfría 5 °C, determine (a) la potencia del compresor, (b) el 
caudal másico de amoníaco y (c) el COP. Suponga que las condiciones atmosféricas son 100 kPa, 25 
°C y la temperatura del espacio refrigerado es 0 °C. 
 
 
Instrucciones: 
 
❖ La solución debe ser redactada a mano (con lapicero y papel). 
❖ Haga todas las consideraciones que crea convenientes y fundamente el por qué. 
❖ Si utiliza software para los cálculos, envíe los archivos correspondientes. 
❖ Prohibido el plagio entre compañeros (se calificará con 0A). 
❖ Firme cada hoja de su solución en la parte inferior central. 
❖ Entregue la solución del examen en formato pdf en el plazo establecido. 
❖ Nombre el archivo de la siguiente manera: PI216A_2021-2_APELLIDOS Y NOMBRES_EF 
❖ Entregue la solución a través de la asignación correspondiente en Google Classroom.