Hoja de problemas Tema 2, Ejercicios de Ingeniería Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos (URJC)
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Hoja de problemas Tema 2, Ejercicios de Ingeniería Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos (URJC)

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Asignatura: Introdución a la IA, Profesor: Juan Ángel Botas Echevarría, Carrera: Ingeniería Ambiental, Universidad: URJC
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PROBLEMAS (HOJA 1) Asignatura: 2107 Titulación: GRADO EN INGENIERÍA AMBIENTAL Curso: 2016-2017

Tema 2: Sistemas y procesos en Ingeniería Ambiental

1. Expresar la conductividad calorífica k = 0,239 kcal/cm·s·ºC en: a) BTU/in·h·ºF b) Unidades del S.I. Datos : 1 J <> 0,24 cal 1 BTU <> 0,252 kcal T (ºC) = [T (ºF)-32]/1,8 1 in <> 2,54 cm 2. En bibliografía se encuentra la siguiente ecuación para calcular el coeficiente individual de transmisión de calor: h (BTU·h

-1 ·ft

-2 ·ºF

-1 ) = 0,5 (∆T/D)

0,25

donde: ∆T se expresa en ºF D se expresa en pulgadas (inch)

Escriba la expresión en las siguientes unidades: kJ ·h

-1 ·m

-2 ·K

-1 .

Datos: 1 BTU <> 1055 J 1 ft <> 0,3048 m 1 in <> 2,54 cm 1 K <> 1,8 ºF

3. Cuando circula un fluido a través de una conducción se produce una pérdida de presión ∆P debida al rozamiento. Obtenga una ecuación adimensional que relacione la ∆P con las restantes variables que intervienen en el fenómeno:

∆P , pérdida de presión, N/m 2 .

L , longitud de la conducción, m.

D , diámetro interno del tubo, m.

ɛ , rugosidad, m.

V , velocidad media de circulación del fluido (m/s).

ρ , densidad del fluido, kg/m 3 .

μ , viscosidad del fluido, kg/m·s.

4. Se dispone de dos aceros inoxidables procedentes de dos suministradores cuyas conductividades térmicas son las siguientes: Acero 1 k1 = 14 Kcal/ h· m· ºC Acero 2 k2 = 155 BTU / h· ft

2 ·ºF· in-1 Determinar cuál de ellos es el de mayor resistencia térmica. Datos: 1 BTU <> 1055 J 1 ft <> 0,3048 m 1 in <> 2,54 cm 1ºC <> 1,8 ºF

1 Kcal <> 4186 J 5. Realizar los cambios de unidades que se indican en los siguientes valores de temperatura: a) T= 110ºF → R y K b) T= 36ºC → K y ºF c) ∆T = 220,6 ºC → R y ºF d) ∆T = 53 K → ºC y R 6. Dados los siguientes datos del metanol líquido, convierta su calor específico, conductividad térmica y viscosidad a unidades del sistema inglés. a) Calor específico (Cp) = 0,61 cal·g

-1·ºC-1 b) Conductividad térmica (K) = 0,0512 cal·m-1·s-1·ºC-1 c) Viscosidad (µ) = 0,64 cp Datos: 1 BTU <> 0,252 kcal 1 lb <> 0,4536 kg 1 ºC <> 1,8 ºF 1 ft <> 0,3048 m

PROBLEMAS (HOJA 1) Asignatura: 2107 Titulación: GRADO EN INGENIERÍA AMBIENTAL Curso: 2016-2017

7. Complete la siguiente tabla realizando los cambios de unidades necesarios:

Sustancia Masa molar

(g/mol) Cp (kJ/kg·K) Tc (K) Pc (MPa) Vc (m

3 /kmol)

NH3 17,03 0,4882 405,5 11,28 0,0724

O2 31,999 0,2598 154,8 5,08 0,0780

Sustancia Cp (cal/g·K) Tc (ºF) Pc (mmHg) Vc (cm 3 /mol)

NH3

O2

8. Exprese el valor de la constante R de los gases ideales (R = 0,08206 atm·l/mol·K) en: a) unidades del Sistema Internacional: J/(mol∙K) b) unidades del sistema cegesimal: dina∙cm/(mol∙K) ó ergio/(mol∙K) c) unidades del sistema inglés: Btu/(mol·R) d) en cal/(mol∙K) Datos: 1 ergio < > 1∙ 10-7 J 1 dina < > 1∙ 10-5 N 1 dina∙cm < > 1 ergio

1 BTU <> 1055 J 1 J <> 0,24 cal

9. Realice los siguientes cálculos: a) La concentración de iones calcio en unas aguas residuales es de 0,02 M. Exprese dicha concentración en ppm, g/l, kg/l y lb/l. Repetir el mismo cálculo para los iones magnesio si se encuentran en una concentración 10-4 M. Datos: Peso molecular del calcio: 40 g/mol

Peso molecular del magnesio: 24,3 g/mol 1 lb <> 0,4536 kg

b) Realice el cambio de unidades de una concentración de 200 ppm de CO2 para expresarla en mg/l y en %v/v, teniendo en cuenta que la medida de dicha concentración se ha realizado a 1 atm y 18 ºC. Repita el ejercicio suponiendo que la medida se ha tomado a 3 bar y 317,5 K.

Datos: 1 bar <> 105 Pa 1 atm <> 101325 Pa

Peso molecular del CO2: 44 g/mol

10. Exprese el valor de una presión de 25 Pa en las siguientes unidades: N/mm2; mg/(mm·s2); y µg/(pm·s2). 11. Realice los siguientes cambios de unidades: a) 2,8·10-3 m = km b) 1225 Hz = s-1 c) 34 J = N·m d) 234 ns = s e) 627 MPa = kg/m·s2 = J/m3 f) 3,3 pW = J/s g) 1,28 Å = m h) 1 W·h = J i) 5 CV= J/s 12. Realice las siguientes transformaciones:a) El coeficiente de transferencia de materia en kmol O2/(h·m

3·atm) a g O2/(min·l·mm Hg). b) 208 km/h a pie/s. c) 7,85 g/dm3 a lb/pie3. Datos: 1 kmol O2 <> 3200 g O2 1 atm <> 760 mm Hg

1 lb <> 0,4536 kg 1 ft <>0,3048 m

13. La fuerza de resistencia R (N) al movimiento de un cuerpo esférico totalmente sumergido en un fluido depende de las siguientes variables: Dimensión del cuerpo: L (m) Velocidad relativa del cuerpo respecto del fluido: VR (m·s

-1) Densidad del fluido: ρ (kg·m-3) Viscosidad del fluido: µ (kg·m-1·s-1) Agrupe dichas variables en una serie completa de números adimensionales.

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