Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 2
2-124 La gasolina con plomo hace que en el escape de los
motores se expulse plomo. El plomo es una emisión muy
tóxica de los motores. Desde la década de 1980 ha sido ilegal
en Estados Unidos el uso de la gasolina con plomo en la mayor
parte de los vehículos. Sin embargo, la gasolina con plomo se
usa todavía en algunos países del mundo. Imagine una ciudad
con 5,000 automóviles que usen gasolina con plomo. Esa gasolina
contiene 0.15 g de plomo/L, y 35 por ciento del mismo
escapa al ambiente. Suponiendo que un automóvil promedio
recorra 15,000 km por año, con un consumo de gasolina de
8.5 L/100 km, calcule la cantidad de plomo emitida a la atmósfera
por año, en esa ciudad. Respuesta: 355 kg
2-125E Se bombea agua desde un pozo de 200 pies de profundidad,
hasta un recipiente de almacenamiento de 100 pies
de altura. Calcule la potencia, en kW, que se necesitaría para
bombear 200 galones por minuto.
2-126 En un molino de maíz del siglo XIX se empleaba una
rueda hidráulica de 14 m de altura. Cerca de la parte superior
de la rueda caía agua a 320 litros por minuto. ¿Cuánta
potencia, en kW, podría haber producido esa rueda hidráulica?
Respuesta: 0.732 kW
2-127 Los aerogeneradores desaceleran el aire, y hacen que
llene canales más amplios al pasar por sus aspas. En un día
con viento de 10 m/s, un molino de viento circular con un rotor
de 7 m de diámetro funciona cuando la presión atmosférica es
100 kPa, y la temperatura es 20 °C. La velocidad del viento
después del molino se mide y resulta 9 m/s. Calcule el diámetro
del ducto de aire después del rotor, y la potencia que produce
este molino, suponiendo que el aire es incompresible.
Ducto de aire
W
1
Generador
65 m 3 /s
Turbina
h turbina-generador = 84%
90 m
2
FIGURA P2-128
2-129 La demanda de energía eléctrica suele ser mucho
mayor durante el día que por la noche, y las empresas eléctricas
venden, con frecuencia, la energía eléctrica por la noche
a precios mucho menores, para estimular a los consumidores
para usar la capacidad disponible de generación, y para evitar
construir nuevas y costosas plantas generadoras que sólo
se usen durante cortos periodos. También, las empresas están
dispuestas a comprar energía producida por empresas privadas
durante el día, a altos precios.
Suponga que una empresa eléctrica vende energía a $0.03/kWh
por la noche, y puede pagar a $0.08/kWh electricidad durante
el día. Para aprovechar esta oportunidad, un productor considera
construir un gran depósito a 40 m de altura sobre el
nivel de un lago, bombeando el agua al depósito durante la
noche, con energía poco costosa, y dejar regresar el agua al
lago durante el día, produciendo electricidad al hacer que la
motobomba trabaje como turbogenerador, cuando se invierte
el flujo. En un análisis preliminar se demuestra que se puede
usar una tasa de flujo de agua de 2 m 3 /s, en ambas direcciones.
Se espera que las eficiencias combinadas de la motobomba y
el turbogenerador sean 75 por ciento cada una. Sin tener en
cuenta las pérdidas por fricción en la tubería, y suponiendo
que el sistema funciona durante 10 h en cada modo durante
un día normal, calcule el ingreso potencial de este sistema de
bomba y generador, durante un año.
Depósito
40 m
FIGURA P2-127
2-128 En una central hidroeléctrica bajan 65 m 3 /s de agua,
desde una altura de 90 m, hasta una turbina generadora de
electricidad. La eficiencia general del turbogenerador es 84
por ciento. Sin tener en cuenta las pérdidas por fricción en la
tubería, calcule la producción de potencia en esta planta.
Respuesta: 48.2 MW
Bombaturbina
FIGURA P2-129
Lago