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• Seili Espinoza Carrillo

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PROBLEMAS 1.- Una fábrica que produce pulpa de frutas tiene el siguiente plan de producción. PRODUCTO PULPA

CONSUMO

ENVASE UTILIZADO

Piña

500 kg/h

95 días/año

Recipiente de vidrio de 750 g

Durazno Densidad=1,8g/cm3

900 lb/mln

250 días/año 1 turno de 8 h/día

Recipientes de diámetro=2,76 in Altura=0,39 ft

El producto terminado se obtiene en un 75% respecto a la cantidad de materia prima utilizada y a la temperatura del proceso es de 110°C. Con base plan de producción, calcule: El producto elaborado en Ton/h de piña y durazno. El producto elaborado en kg/año de piña durazno.

*PIÑA Tiempo = 95

𝑑í𝑎𝑠 𝑎ñ𝑜

𝑥8

ℎ 𝑑í𝑎

ℎ

Tiempo = 760 𝑎ñ𝑜

M. prima Total = 500

𝑘𝑔 ℎ

ℎ

𝑥 760 𝑎ñ𝑜 𝑘𝑔

= 380000 𝑎ñ𝑜 𝑘𝑔

75

En un 75% prod. Elaboración = 380000 𝑎ñ𝑜 𝑥 100 = 285000

𝑘𝑔 𝑎ñ𝑜

En ton/h kg

Producto elaborado = 285000 año x = 0,033

𝑡𝑜𝑛 ℎ

1 ton 1000 kg

x

1 año 8640 h

*DURAZNO 𝑑í𝑎𝑠

ℎ

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 = 250 𝑎ñ𝑜 𝑥 8 𝑑í𝑎 = 2000

ℎ 𝑎ñ𝑜

M. prima 𝑙𝑏

𝑘𝑔

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 900 𝑚𝑖𝑛 𝑥 0,454 𝑙𝑏 𝑥 60 = 49032000 𝑥

𝑚𝑖𝑛 ℎ

ℎ

𝑥 2000 𝑎ñ𝑜

𝑘𝑔 𝑎ñ𝑜 75 100

En un 75% Pro. Elaboración = 49032000 𝑥

𝑘𝑔

= 36774000 𝑎ñ𝑜

En Ton/h = 36667744000 𝑥

1𝑡𝑜𝑛

𝑥

1000𝑘𝑔

1 𝑎ñ𝑜 1000𝑘𝑔

𝑡𝑜𝑛 ℎ

= 4,26

2.-Una empresa desea adquirir un generador de vapor para su proceso y tiene las siguientes opciones. z TIPO DE GENERADOR DE VAPOR 1

COMBUSTIBLE

CONSUMIDOR

CAPACIDAD

COSTE DEL COMBUSTIBLE

DENSIDAD

Gas

1,3 lb/h

11650 kcal/Kg

1,55$/lb

1,2 g/L

2

Gasolina

0,8 m3/turno

42,3 BTU/g

15$/gal

0,85 g/cm3

3

Dlesel

1350L/día

42,49 cal/g

90$/ft3

0,91 g/cm3

NOTA: Las empresa trabaja únicamente un turno de 8 horas por día. a) -Gas 𝒍𝒃

𝒌𝒈

CONSUMO = 𝟏, 𝟑 𝒉 𝒙 𝟎, 𝟒𝟓𝟒 𝟏 𝒍𝒃 = Cap. Calorífico

𝒌𝒈 𝒉 𝒌𝒄𝒂𝒍 𝟏𝟏𝟔𝟓𝟎 𝒌𝒈

𝟎, 𝟓𝟗𝟎𝟐

Energía = 6875,83 kcal/h

𝒙 𝟎, 𝟓𝟗𝟎𝟐

𝒌𝒈 𝒉

A BUT 𝒄𝒂𝒍 𝒉

6875830

𝒙

𝑩𝑼𝑻 𝟐𝟓𝟐 𝒄𝒂𝒍

Energía = 𝟐𝟕𝟐𝟔𝟓, 𝟎𝟒

𝑩𝑻𝑼 𝒉

En 3 horas 𝟐𝟕𝟐𝟖𝟓, 𝟎𝟒 𝒙 𝟑 = 𝟖𝟏𝟖𝟓𝟓, 𝟏𝟐 𝑩𝑻𝑼

-Gasolina 𝒎𝟑

Consumo = 𝟎, 𝟖 𝒕𝒖𝒓𝒏𝒐 𝒙

𝟏 𝒕𝒖𝒓𝒏𝒐 𝟖𝒉

= 100000 cm3/h *EN MASA = 100000

𝒄𝒎𝟑 𝒉

𝒙

𝟎,𝟖𝟓𝒈 𝟖𝒉

= 𝟖𝟓𝟎𝟎𝟎 𝒔/𝒉 *Cap. Calorífica = 42,3 BTU/g Energía = 𝟖𝟓𝟎𝟎𝟎

𝒈 𝒉

𝒙 𝟒𝟐, 𝟑

= 𝟑𝟓𝟗𝟓𝟓𝟎𝟎

𝑩𝑻𝑼 𝒈

𝑩𝑻𝑼 𝒉

En 3 horas 3595500 x 3 = 10786500 BTU b) Si se requieren 1,55 x 106 kcal en proceso. ¿Cuál será la opción más adecuada? TENEMOS 6875,83 Kcal/h GASOLINA PRODUCE 906657,1026 Kcal/h DRESEL PRODUCE 6524,85 Kcal/h c) Según los cálculos anteriores cual sería la mejor opción a elegir : LA GASOLINA

3) Una empresa que fabrica empaques automotrices trabaja 7 horas efectivas cada día (un turno) y durante la operación presenta los siguientes consumos de energía con esta información determine. CONSUMO 10 gal/semestre 5 kg/día 10 kW h/día

Gasolina Gas Electricidad

COSTO 130 $/ft3 2,50 $/lb 0,003 $/BTU

a) Costos de la operación durante 15 días. *GASOLINA =

𝟏𝟎𝒈𝒂𝒍 𝟔 𝒎𝒆𝒔𝒆𝒔

𝒙

𝟏 𝒎𝒆𝒔 𝟑𝟎 𝒅í𝒂𝒔

𝒙 𝟏𝟓 =

𝟓

𝟓 𝒈𝒂𝒍 𝟔 𝑳

=𝟔 𝒈𝒂𝒍 = 𝟎, 𝟖𝟑𝒈𝒂𝒍 𝒙 𝟑, 𝟖𝟒 𝒈𝒂𝒍 𝒙

𝟎,𝟎𝟎𝟏𝒎𝟑 𝟏𝑳

𝒙

𝟑𝟓,𝟑𝟏 𝒇𝒕𝟑 𝟏 𝒎𝟑

= 𝟎, 𝟏𝟏𝟑𝟏 𝒇𝒕𝟑 𝒆𝒏 𝟏𝟓 𝒅í𝒂𝒔 Total = 14,703 $ en 15 días *GAS 𝒌𝒈

𝟏 𝒅í𝒂

= 𝟓 𝒅í𝒂 𝒙 (𝟐𝟒 𝒉𝒐𝒓𝒂𝒔 𝒙 𝟏𝟓 𝒅í𝒂𝒔 𝒙 = 𝟐𝟏, 𝟖𝟕𝟓 𝒌𝒈 𝒙

𝟐,𝟐𝟎𝟓 𝒍𝒃 𝟏𝒌𝒈

𝟕𝒉 ) 𝟏 𝒅í𝒂

= 𝟒𝟖, 𝟐𝟑𝟒 𝒍𝒃

= 𝟏𝟐𝟎, 𝟓𝟖𝟓$ 𝒆𝒏 𝟏𝟓 𝒅í𝒂𝒔

*ELECTRICIDAD 𝟏𝟎𝑲𝒘𝒉 𝟏 𝒅í𝒂

=

𝟏 𝒅í𝒂

𝟕𝒉

𝒙 ( 𝟐𝟒 𝒉 𝒙 𝟏𝒅í𝒂 𝒙 𝟏𝟓 𝒅í𝒂𝒔)

= 43,75 kwh

en 15 días 𝑩𝑻𝑼 𝒉

= 149781,2125

= 447,843 $ en 15 días

= 𝟐𝟏, 𝟖𝟕𝟓 𝒌𝒈 𝒆𝒏 𝟏𝟓 𝒅í𝒂𝒔

𝑫 𝒑𝒗

4.-Proporcione las dimensiones para la NR=

𝒖

donde NR = Número de

Reynold D=diámetro, p= densidad, v= velocidad, u= viscosidad cP(centiPoise)

L.M.L-3.LT -1. M.L-1. T -1

5.- ¿Cuánta energía potencial en ft/lb, tiene un tambor de 100 lb/ suspendido 10 ft sobre la superficie de la tierra con referencia a dicha superficie?

6.- 100 lb de agua fluyen por una tubería a razón de 10 ft/s, ¿Cuánta energía cinética tiene el agua en ft/lb?

7.-Converta 130°C a:  K= 130 + 273 = 403  °F= 1,8°C + 32 = 523.4  R= F + 460 = 983,4

°𝐶 5

=

°𝐹−32 9

=

𝑅−492 9

8.- La conductividad del aluminio a 32°F es 117 BTU/h ft2°F, calcule el vapor equivalente a 0°C en términos de BTU/h ft2K.

9.-La capacidad calorífica de H2SO4 dada en un manual, tiene las unidades J/gmol °C y está dada por la relación Cn=139,10+1,56x10-1 T, donde T se expresa en °C. Modifique la fórmula de modo que la expresión resultante tenga asociadas las unidades BTU/ lbmol R.

10.- Un cubo de hierro mide 2 cm por lado y tiene una masa de 62,9g. Calcule su densidad en kg/m3.

11.- Pasar los siguientes datos de unidades a condiciones normales de presión y temperatura: 15kg/cm3, 70°F (considere que CNPT implican que P= 1atm y T= 0°C).

12.- La torre Eiffel tiene 984 pies de altura, exprese esta unidad en: o m= 299,90 m o cm= 2992,32 cm o yd= 398,14 yd

13.- ¿Cuál es la dimensión del lado de un cubo cuyo volumen es de 33,8 cm3?

14.- ¿Cuál es el volumen de los galones de un tanque de dimensiones: largo=2m, ancho=0,50yd y alto=5in?

16.-Un estudiante hizo tres mediciones de peso de un objeto: 19,17 oz, 9,15g y 18,4lb. ¿Cuál es el promedio en peso del objeto en mg? * 19,17 oz

x

1 oz

28349.5 mg

19,17 oz x 28349,5 mg = 543459,915 mg 1 oz 

543459,9 8346092

+

18,4 lb

x

9150

1 lb

453592 mg

8898702,715 mg

18,4 lb x 453592 mg = 8346092,8 mg 1lb  9,15g x 1g 1000mg 9,15g x 1000mg = 9150mg 1g 17.-La densidad del alcohol es de 0,8g/mL. ¿Cuál es el peso de 5 galones de esta sustancia?

800mL 1 mL

x 0.000264172 gL

800mL x 1gL = 02113376 gL 1mL

18.-Calcule la densidad de un bloque de madera en g/cm3, el cual pesa 750lb y tiene las dimensiones de 2,5 in, 0,10 m por 10yd

19.- La capacidad calorífica a presión cosntante del agua a 200°F es de 10,8BTU/lbmol R.Calcule el cp en Kcal/kgmol k

20.-El valor del constante R de los gases ideales es de 1545 lb,ft3/ft2 lbmol R. Exprese el vapor en atm ft3/kgmol K. 𝑚

Vc= (2cm)3=8cm3

D=

𝑣

D= M=62,9g=0.0629kg 8cm3 𝑥

10 1𝑐𝑚

0,629𝑘𝑔 8𝑐𝑚

D= 7,8625 D=7,8625

𝑔𝑟 𝑐𝑚

𝑘𝑔

𝑐𝑚

𝑥

𝑐𝑚 10𝑚

7,8625𝑘𝑔

984 pie

x

D=

3pie

0,3048 m (1 yd)

D= 7862,5 kg/m3

984ft x 0,3048m =328,14 yd 3ft

10𝑚

21.-Una ecuación simplificada para la transmisión de calor de un tubo de aire es Q=h A ∆ 𝑻, donde h es el coeficiente de transferencia de calor( h=0,269 G0,6/D0,4) en BTU/h ft2 °F, A es el área, Q es la cantidad de calor en BTU/h,∆𝑻 es la diferencia de temperatura en °F,G es la velocidad másica( 1lb/h ft2) y D es diámetro en ft. a) En caso de expresar h en ca/min cm2 °C. ¿Cuál es la nueva constante de la ecuación en vez de 0,026?

b)Si G y D fueran a utilizarse con las unidades G´ =g/min cm2,h´=Cal/min cm2 °C y D´=cm, ¿Cuál seria la constante alfa h=alfa G0,6/D0,4?

22.-Una unidad muy empleada para medir presiones es el bar(1 dina/cm2 ), ¿Cuál será la presión en la ciudad de México en dicha unidad?  0,8x105 pasc 1pasc

x 1e-5 BAR

=0,8x105pas x 1e-5 BAR 1Pasc

= 8e-5 BAR

23.-De la ecuación Fm=qvB donde B(fuerza magnética) está en dinas, 1 dina=10-5N, q (carga) en uem, 1uem=10C, y v(velocidad) en cm/s, se

obtiene de una unidad conocida como gauss (dina s/uem cm). Obtenga la equivalencia entre una tesla (T) y un gauss.

24.-La densidad del Aluminio metálico es de 2,7 g cm-3. Sabiendo que una mol (6,022x1023 átomos /mol) de átomos tiene una masa de 26,91815g (peso atómico). a) Calcule el volumen que ocupa cada átomo de aluminio. 𝑃=

M=26,9185 𝑚

V=

𝑝

=

𝑚 𝑣

26,91815𝑔 7𝑔

2,𝑐𝑚3

V=9,969685cm3 b) Obtenga el radio de una esfera con ese volumen en cm, m y A.  9,969685cm3 x 1cm

0,01

= 9,969685cm x 0,01m = 0,0969685 m 1 cm 

25.- Si un avión viaja al doble de la velocidad del sonido(1 100 ft/s), ¿Cuál es su velocidad en millas por hora y en km/s?