Termofluidos 1
Segundo semestre de 2024
Taller 1
1. Un automóvil con un motor de 250 hp se desplaza a 60 km/h en una carretera
recta con una inclinación de 5 grados. La masa total del vehículo, incluyendo
sus ocupantes, es de 1100 kg. El combustible utilizado por el automóvil tiene
una energía interna de 48 MJ/kg antes de la combustión y, tras el proceso, los
productos de combustión poseen una energía interna de 1 MJ/kg.
Los ocupantes del automóvil mantienen encendidas las luces, que operan a 120
V y 250 mA, y el aire acondicionado, que tiene una capacidad de 3410 BTU/h.
Estos dispositivos son alimentados por un generador eléctrico acoplado al
motor del vehículo. Además, se ha medido que el aire que impacta en el frente
del automóvil ejerce una presión de 2 kPa sobre una superficie de 2.3 m².
Parte A: Asuma que el automóvil se conduce bajo estas condiciones durante 10
minutos. Calcule el consumo de combustible en kilogramos considerando todos
los gastos energéticos del vehículo.
Parte B: Si el automóvil consume 1 litro de combustible por cada 4 km
recorridos en estas condiciones y la gasolina tiene una densidad de 720 kg/L,
calcule la eficiencia del motor.
2. Las necesidades de alumbrado de una bodega se satisfacen con 6 luminarias
fluorecentes, cada una con 4 lámparas de 60 W cada una. Todas las lámparas
están encendidas durante las horas de funcionamiento del almacén, de 6 a.m. a
6 p.m., 365 días por año. En realidad, la bodega se usa un promedio de 3 h por
día. Si el costo de la electricidad es de COP$ 872 por kWh, calcule la cantidad de
energía y dinero que se ahorraría si se instalar detectores de movimiento.
También calcule el periodo de recuperación de la inversión si el precio de
compra e instalación del detector es de COP$400.000. Qué pasa si se
reemplaran las lámparas por teconolgía led que consumen 8W cada una a un
costo de 120000 por unidad?
3. La fuerza que impulsa el flujo de los fluidos es la diferencia de presión; una
bomba trabaja elevando la presión de un fluido (convirtiendo el trabajo
mecánico de su eje en energía de flujo). Se determina que una bomba de
gasolina consume 3.8 kW de potencia eléctrica cuando está trabajando. Si la
diferencia de presiones entre la descarga y la succión de la bomba es 7 kPa, y
los cambios de velocidad y altura son despreciables, determine el flujo
volumétrico máximo posible de la gasolina.
4. Las necesidades de vapor de agua en una fábrica se satisfacen con una caldera
cuyo consumo nominal de calor es 5,5 x 106 Btu/h. Inicialmente se determina
que la eficiencia de combustión de la caldera es 0,7. Mediante un ajuste de la
combustión de la caldera, la eficiencia de combustión sube a 0,8. En un año, la
