Ejercicios Propuestos

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE EXTENSIÓN LATACUNGA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO

NOMBRE: CARRERA : TEMA:

LUIS FERNANDO TOAPANTA PÉREZ INGENIERÍA UNIDAD: ELECTROMECÁNICA EJERCICIOS PROPUESTOS

I

PERÍODO:

FECHA: 03/06/2016 ABRIL-AGOSTO

CALIFICACIÓN

EJERCICIOS PROPUESTOS 1) La presión manométrica en el recipiente de aire de la figura 1 es 80 kPa. Calcule la altura

diferencial h de la columna de mercurio.

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2) La parte superior de un recipiente de agua está dividida en dos compartimientos, como

muestra la figura 2. En un compartimiento se vierte líquido de densidad desconocida, y el nivel del agua sube cierta cantidad en el otro compartimiento, para compensar este efecto. De acuerdo con las alturas finales de líquido que muestra la figura, calcule la densidad del líquido agregado. Suponga que el líquido no se mezcla con agua.

3) Un recipiente con varios líquidos se conecta con un tubo en U, como se ve en la figura 3. Para las

gravedades específicas y alturas de columna indicadas, calcule la presión manométrica en A. También determine la altura de una columna de mercurio que causara la misma presión en A.

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4) Un tubo en U tiene sus ramas abiertas a la atmósfera. Entonces, se vierten volúmenes iguales de

agua y aceite ligero (r = 49.3 lbm/pie2) en las ramas. Una persona sopla por el lado del aceite del tubo en U, hasta que la superficie de contacto entre los dos líquidos se mueve hasta el fondo del tubo en U, por lo que los niveles de líquido en las dos ramas son iguales. Si la altura de líquido en cada rama es 30 pulgadas, calcule la presión manométrica que ejerce la persona al soplar.

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5) Un tubo de agua está conectado a un manómetro con doble U, como se muestra en la figura 5,

en una ubicación en la que la presión atmosférica local es de 14.2 psia. Determine la presión absoluta en el centro del tubo.

6) Para medir presiones se suelen usar transductores de presión, que generan señales analógicas,

por lo general de 4 a 20 mA, o de 0 a 10 V cd, en respuesta a la presión aplicada. Se puede usar el sistema cuyo esquema muestra la figura 6 para calibrar transductores de presión. Un recipiente se llena con aire a presión, y se mide la presión con el manómetro conectado a él. Para regular la presión dentro del recipiente se usa una válvula. Al mismo tiempo, se miden la presión y la señal eléctrica con varios ajustes, y se tabulan los resultados. Para el conjunto siguiente de mediciones, obtenga la curva de calibración que tenga la forma P = aI + b, donde a y b son constantes, y calcule la presión que corresponde a una señal.

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7) Un refrigerador eléctrico está en un recinto. Determine la dirección de las interacciones de

trabajo y de calor (entra o sale energía) cuando se considera que el sistema es el siguiente: a) el contenido del refrigerador, b) todas las partes del refrigerador, incluyendo el contenido, y c) todo lo que está dentro del recinto, durante un día invernal.

Solución: (A) Desde el punto de vista de los contenidos, el calor debe ser eliminado con el fin de reducir y

mantener la temperatura del contenido. También se añade calor al contenido del aire de la habitación ya que el aire de la habitación es más caliente que el contenido. (B) Teniendo en cuenta el sistema formado por la caja de refrigerador cuando las puertas están cerradas, hay tres interacciones, trabajo eléctrico y dos transferencias de calor. Hay una transferencia de calor desde el aire de la habitación a la nevera a través de sus paredes. También hay una transferencia de calor desde las partes calientes de la (es decir, de vuelta del compresor donde se coloca condensador) del sistema para el aire ambiente del refrigerador. Por último, se añade el trabajo eléctrico al refrigerador a través del sistema de refrigeración. (C) El calor se transfiere a través de las paredes de la habitación desde el aire de la habitación caliente al aire frío del invierno. El trabajo eléctrico que se está haciendo en la habitación a través del cableado eléctrico que conduce a la habitación. 8) Una burbuja esférica de jabón con una tensión superficial de 0.005 lbf/ft se está expandiendo

desde un diámetro de 0.5 in hasta un diámetro de 2.0 in. ¿Cuánto trabajo en Btu se necesita para expandir esta burbuja?

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9) Un elevador para esquiadores tiene una longitud de trayectoria de una vía de 1 km, y una

elevación vertical de 200 m. Las sillas están espaciadas 20 m entre sí, y cada silla puede admitir tres personas. El elevador está operando a una velocidad uniforme de 10 km/h. Despreciando la fricción y la resistencia del aire y suponiendo que la masa promedio de cada silla cargada es 250 kg, determine la potencia necesaria para operar este elevador. También estime la potencia necesaria para acelerar este elevador en 5 s a su rapidez de operación cuando se echa a andar por primera vez.

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10) Un campus universitario tiene 200 salones de clase y 400 oficinas de docentes. Los salones de

clase tienen 12 tubos fluorescentes, cada uno de 110 W, incluyendo la electricidad que consumen sus balastros. Las oficinas de los docentes tienen, en promedio, la mitad de tubos. El campus abre 240 días por año, los salones de clase y las oficinas docentes no se ocupan durante un promedio de 4 h por día, pero las luces se mantienen encendidas. Si el costo unitario de la electricidad es $0.082 kWh, calcule cuánto se ahorra en un año, en ese campus, si las luces de los salones de clase y las oficinas se apagan mientras están desocupados.

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