ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AGROINDUSTRIA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

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1 ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AGROINDUSTRIA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA PRUEBA DE EVALUACIÓN ESTUDIANTIL DE FIN DE CARRERA PERÍODO 2014-A 24 ABRIL La solución de la ecuación diferencial: con las siguientes condiciones iniciales 2. En un sistema gaseoso a volumen constante que contiene H 2, I 2, y HI que participan en la reacción en fase gaseosa indicada: 2HI H 2 + I 2 En el equilibrio, el número de grados de libertad es: a) 0 b) 1 c) 2 d) 4 3. La solución para el siguiente sistema de ecuaciones es: 4. Si un isótopo radioactivo tiene una constante de decaimiento de 1,55x10-10 año -1 ; su tiempo de vida media en años será: a) 4,47x10 9 b) 4,57x10 9 c) 4,57x10 10 d) 4,47x Para un fluido Newtoniano en estado estacionario y que fluye con flujo laminar, el factor de fricción de Fanning es: 6. El límite de es: a) 1/4 b) 1/2 c) 1 d) 2 Página 1 de 5

2 7. Se desea construir un cuarto frío con 10 mm de hormigón, 200 mm de ladrillo, 100 mm de aislante y 5 mm de tablero aglomerado. Las conductividades térmicas en W/m K, de los materiales, respectivamente son: 0,8; 1,5; 0,025; y 0,2. La resistencia de 4 Km 2 /W corresponde a: a) hormigón b) ladrillo c) aislante d) tablero aglomerado 8. La cinética de las reacciones de oxidación y sulfatación de sulfuros metálicos está controlada por: a) la velocidad de difusión del oxígeno al interior del grano b) la velocidad de adsorción del SO 3 c) la formación de eutécticos d) la velocidad de reacción en la capa de Nerst 9. Una bomba centrífuga con una eficiencia del 75% requiere 6 kw a 1450 rpm para llevar agua contra la cabeza de succión de 5 m y una cabeza de entrega de 12 m. Si la bomba trabaja a 1650 rpm y las pérdidas por fricción de cabeza son despreciables, la cabeza total desarrollada por la bomba en metros, será: a) 22,01 b) 25,05 c) 29,35 d) 31, La siguiente ecuación diferencial parcial es una: a) Ecuación lineal de orden 2 c) Ecuación no lineal de orden 1 b) Ecuación lineal de orden 1 d) Ecuación no lineal de orden Se llena con agua, un tanque de reserva de 0,5 m de diámetro conectado a una tubería de 0,1 m de diámetro, tal como se indica en la figura. Para cualquier tiempo t, la altura del agua en el tanque es h. Cuál será el tiempo en segundos, requerido para que el tanque de reserva se llene hasta 1 m de altura, si el nivel inicial fue de 0,2 m?.: a) 20 b) 45 c) 12 d) Para un intercambiador de calor de doble tubo que trabaja en contracorriente, se determinaron los perfiles de temperatura que se indican en la figura. Durante la operación, debido a la presencia de suciedades en el interior de la tubería, la tasa de transferencia de calor se reduce a la mitad del valor original. Si se asume que los flujos y las propiedades físicas de los fluidos no varían, la diferencia de temperatura media logarítmica (LMTD) en ºC, para la nueva situación será: a) 0 b) 20 c) 40 d) indeterminado Página 2 de 5

3 13. El estado termodinámico de un sistema cerrado que contiene un fluido puro cambia de (T 1, p 1 ) a (T 2, p 2 ), donde T y p son la temperatura y presión respectivamente. Q denota el calor absorbido (mayor que 0 si absorbe el sistema) y W el trabajo (mayor que 0 si realiza el sistema). Si se desprecian los cambios de energía cinética y potencial, Cuál de las siguientes afirmaciones es CORRECTA? a) Q es independiente del camino y W es dependiente del camino b) Q es dependiente del camino y W es independiente del camino c) (Q + W) es independiente del camino d) (Q - W) es independiente del camino 14. La función de distribución de edades o tiempos de residencia en un reactor está dada por, donde t está en segundos. Una reacción de primer orden en fase líquida con k = 0,25 s -1, se lleva a cabo en un reactor isotérmico bajo estado estacionario. La conversión media del reactante a la salida del reactor está entre: a) 0,62 a 0,64 b) 0,75 a 0,77 c) 0,48 a 0,50 d) 0,81 a 0, Se llevó a cabo un estudio en el cual se bombeó agua a través de una tubería cilíndrica hecha de un sólido poco soluble. Para ciertas condiciones de flujo, se logró determinar que el coeficiente de transferencia de masa k c es igual a 1mm/s, calculado mediante la correlación siguiente: Sh = 0,025 Re 0,6 Sc 0,33 Si la velocidad del fluido y el diámetro de la tubería se duplican, Cuál será el nuevo número de k c en mm/s? a) 1,27 b) 1,15 c) 2,00 d) 2, Para la reacción consecutiva de primer orden: P Q R; la variación de [P], [Q] y [R] con el tiempo, están mejor representadas por el gráfico: a b c d 17. Un tanque abierto contiene dos líquidos inmiscibles de densidades 800 kg/m 3 y 1000 kg/m 3, tal como se indica en la figura. Si g = 10m/s 2, bajo condiciones estáticas, la presión manométrica en el fondo del tanque en Pa es: 2 m Aire ρ 2 = 800 kg/m 3 1 m ρ 1 = 1000 kg/m 3 a) b) c) d) Página 3 de 5

4 18. En un juego de tamices según el estándar Tyler, cuando el número mesh incrementa de 3 mesh a 10 mesh entonces: a) La máxima apertura disminuye c) No varía la máxima apertura b) La máxima apertura incrementa d) El diámetro del alambre incrementa 19. Una mezcla equimolar de A y B (el componente A es el más volátil) ingresa a un destilador flash con un flujo de alimentación de 100 kmol/h. El producto líquido del destilador contiene 40% molar de A. Si La volatilidad relativa es 6, Cuál es el flujo de la corriente de vapor de salida, en kmol/h)?: a) 10 b) 25 c) 35 d) De acuerdo con la teoría de la penetración de Transferencia de Masa, el coeficiente de transferencia de masa (k) varía con el coeficiente de difusión (D) de una especie que se difunde, de la siguiente manera: a) D b) D 1/2 c) D 3/4 d) D -1/2 21. Un sistema cerrado contiene un gas ideal que cumple con el ciclo indicado en la figura. Para el proceso de 1 a 2, cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera: a) c) b) d) 22. Un producto con una concentración inicial del 50% de humedad en base húmeda, ingresa a un secador de bandejas y sale con una humedad en base seca del 5%. El aire que ingresa al secador tiene una temperatura de bulbo seco de 200 ºC y una temperatura de bulbo húmedo de 50 ºC. El calor latente de vaporización a la temperatura de bulbo húmedo es 2393 kj/kg. El calor específico del aire seco es 1,008 kjkg -1 K -1 y el del vapor de agua 1,915 kjkg -1 K -1. El aire de entrada tiene una humedad absoluta de 0,015 kg agua /kg aire seco El aire a la salida del secador tiene una temperatura de 80 ºC. (asuma que el producto final no sufre un calentamiento sensible a la salida). La cantidad de aire medida en kg de aire seco por kg de producto que ingresa al secador es: a) 4,3 b) 5,4 c) 7,9 d) 9,5 23. El coeficiente global de transferencia basado en el área superficial externa de un intercambiador de calor tubular disminuye debido a las incrustaciones de 1000 Wm -2 K -1 hasta 800 Wm -2 K -1. El coeficiente de ensuciamiento del intercambiador de calor en Wm -2 K -1 será: a) 1000 b) 4000 c) 2000 d) Se requiere calentar 2000 L/h de un material pastoso desde 20 ºC hasta 80 ºC, con vapor saturado a 120 ºC, que luego del proceso sale como líquido saturado a 100 ºC. Qué cantidad de vapor se requerirá en kg/h; si se conoce que el c p del material pastoso es 0,85 kcal/kgºc. El calor latente del agua a 100 ºC es 2257,06 kj/kg y el c p del vapor es 1,84 kj/kg ºC. La densidad del material es 1,37 kg/l a) 548 b) 293 c) 125 d) 255 Página 4 de 5

5 25. Para una reacción de primer orden en fase líquida que se lleva a cabo en un CSTR en condiciones isotérmica y bajo estado estacionario, se obtiene un 90% de conversión. Para las mismas condiciones de salida y para la misma conversión global, si el CSTR se reemplaza por dos CSTRs isotérmicos idénticos y en serie, Cuál será el porcentaje de reducción del volumen total aproximadamente? a) Entre 51 y 53% b) 25 y 27% c) 69 y 71% d) 42 y 44% 26. En un proceso que ocurre en un sistema cerrado F, el calor transferido por F a sus alrededores E es igual a 600 J. Si la temperatura de E es 300 K y la de F está en un rango de K, los cambios en la entropía de los alrededores ( S E ) y la del sistema ( S F ), en J/K está dada por: a) S E = 2, S F = 2 b) S E = 2, S F = 2 c) S E = 2, S F < 2 d) S E = 2, S F > La curva de equilibrio vapor-líquido de una mezcla binaria A B se puede aproximar a una ecuación lineal cuando las fracciones molares del líquido caen en el rango 0,2 < x A < 0,3, mediante la expresión: y A = 1,325x A + 0,121 donde y A es la fracción molar de A en el vapor. En un destilador batch se alimentan 100 moles de la mezcla la misma que tiene 27% molar de A; el residuo final de la destilación tiene el 20% molar de A. Si se emplea la ecuación de Rayleigh, el número de moles del residuo que queda en la unidad de destilación aproximadamente es: a) 54,2 b) 66,7 c) 85,3 d) 96,7 28. Se tienen 100 ton/h de roca, de las cuales el 80% pasaron a través de un tamiz de malla 2,54 mm que se alimentan a un molino, después de la molienda, el 80% del producto pasó a través de un tamiz de malla 1,27 mm. El poder de consumo fue 100 kw. Si 100 ton/h del mismo material es similarmente molido desde un tamaño de malla de 5,08 a un tamaño de malla de 2,54 mm y si se emplea la ley de Bond s, el poder de consumo en kw aproximadamente será: a) 71 b) 55 c) 90 d) La elección de un circuito cerrado chancado-tamizado directo o inverso depende de: a) El costo de energía en el chancado y del precio del clasificador b) El costo de energía en la clasificación y del precio de la chancadora c) La granulometría de la alimentación d) Work Index y del Indice de Abrasión 30. Un material sólido tiene un calor específico c p en J/mol K, que se expresa mediante la ecuación: c p = ,005T. Cuál será el calor requerido en kj, para elevar la temperatura de un 1 mol del material sólido de 100 ºC a 1000 ºC.?. No hay cambio de fase del material. a) 21,6 b) 38,5 c) 43,3 d) 62,3 Página 5 de 5