PRUEBA DE EVALUACIÓN ESTUDIANTIL COMPETENCIAS ESPECÍFICAS - FIN DE CARRERA

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1 ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AGROINDUSTRIA CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL PRUEBA DE EVALUACIÓN ESTUDIANTIL COMPETENCIAS ESPECÍFICAS - FIN DE CARRERA PERÍODO 2013-B 14 NOVIEMBRE Nombre:. CI:.. LEA ATENTAMENTE LA SIGUIENTE INFORMACIÓN: Escriba su nombre, su número de cédula y la fecha en los espacios indicados. Esta prueba evalúa las competencias específicas que debe tener un estudiante avanzado de Ingeniería Química. La duración del examen es de dos horas. Las preguntas son de selección múltiple y solo puede haber una respuesta correcta El examen contiene 30 preguntas DE SELECCIÓN MÚLTIPLE con una valoración total de 50 puntos. Las preguntas 1 a la 10 tiene una valoración de 1 punto. Las preguntas 11 a la 30 tiene una valoración de 2 puntos. ENCIERRE EN UN CÍRCULO EL LITERAL CORRESPONDIENTE. Todas sus respuestas debe escribir con esferográfico. Solo hay una respuesta correcta NO REALICE NINGÚN TIPO DE CÁLCULO EN LAS HOJAS DE PREGUNTAS. Al final del cuestionario encontrará páginas en blanco para que resuelva los ejercicios. Todas sus respuestas debe escribir con esferográfico. NO se admiten borrones, rectificaciones o enmendaduras. No se permite el uso de teléfono celular. Apague su teléfono y guárdelo lejos de usted, en el lugar indicado para tal efecto. Si este llegara a activarse en su poder se considerará como trampa y se retirará el examen, al que se asignará la calificación de CERO. Solo se permite el uso de calculadoras no programables, que no dispongan de memoria permanente. Durante todo el examen no podrá intercambiar ningún material con ninguna persona. Página 1 de 6

2 Preguntas de la 1 10 valen 1 punto 1. La solución de la ecuación diferencial: con las siguientes condiciones iniciales: a) b) c) d) 2. La eficiencia catalítica de una enzima está definida por: a) k cat b) k M / V max c) V max /k cat d) k cat /k M 3. Evalúe (C es la constante de integración): a) b) c) d) 4. Un suelo tiene una porosidad (relación de vacío) de 0,75 y una gravedad específica de 2,66. El valor del gradiente hidráulico crítico en el cual se comporta como arenas movedizas es: a) 0,95 b)1,05 c) 2,09 d) 6,64 5. Cuál de los siguientes esquemas representa el ciclo de Carnot (máquina ideal)? P v T s v T s P a) b) c) d) 6. El límite de es: a) -1 b) 0 c) 1 d) 7. Se somete a secado a un producto por un largo periodo de tiempo con una corriente de aire que tiene una humedad relativa constante y diferente de cero. El contenido de agua que eventualmente queda retenido en el producto se denomina: a) Humedad libre b) humedad ligada c) humedad no ligada d) humedad de equilibrio 8. La difusión de patógenos desde la superficie hacia el interior del suelo, fuera de la zona de la raíz, debido a la aplicación superficial de abono orgánico depende principalmente de: a) La cantidad de macroporos y de microporos en la matriz del suelo b) La cantidad de microorganismos en el abono c) El tamaño de los microorganismos d) La capacidad de intercambio catiónico del suelo Página 2 de 6

3 9. 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 10. Si entonces es: a) b) c) d) 1 Las preguntas de la 11 a la 30 tienen una valoración de 2 puntos 11. A través de una boquilla fluye agua y sale hacia el ambiente, tal como se indica en la figura. La relación entre el diámetro de la boquilla en el punto 1 y 2 es D 1 = 4D 2. La velocidad media de la corriente en el punto 2 es 16 m/s y la pérdida por fricción entre el punto 1 y 2 es Pa. Si se asume que el flujo es turbulento en estado estacionario, la presión manométrica en kpa, en el punto 1 es: 1 2 Salida al ambiente a) 137,5 kpa b) 375,2 kpa c) 745,7 kpa d) 284,9 kpa 12. Un quimostato opera con una tasa de dilución de 0,6 h -1. En estado estacionario, se determinó que la concentración de biomasa en la corriente de salida es de 30 g/l. La productividad de biomasa (g/lh) después de 3 h de operación del quimostato en estado estacionario es: a) 25 b) 54 c) 18 d) Para una concentración inicial de esporas de Clostridium botulinum (D 121 = 0,25 min), igual a 25 por contenedor, la probabilidad de daño de un contenedor que ha sido sometido a un tratamiento calórico F 121 = 1,5 min es de: a) 10-5 b) 10-6 c) 10-8 d) Un secador rotatorio es empleado para secar 1200 kg/h de un material que tiene el 30% de humedad en base húmeda para obtener un producto con el 15 % de humedad en base húmeda. Alternativamente, se puede reciclar una parte del producto y mezclar con la alimentación fresca de tal manera que la corriente que entra al secador tienen una humedad del 20% en base húmeda. Cuál será el flujo de evaporación en kg agua /h para el secador cuando opera sin reciclo y con reciclo, respectivamente? a) 211,76 y 2400 b) 211,76 y 600 c) 256,5 y 2400 d) 256,5 y En un separador vibratorio, los flujos de alimentación normal, sobre-flujo y bajo-flujo son: 150, 140 y 10 kg/h respectivamente. Las fracciones másicas en la alimentación y en el sobre-flujo son 0,9 y 0,96 respectivamente. La efectividad de la separación medida en porcentaje es: a) 32 b) 42 c) 52 d) 62 Página 3 de 6

4 16. Se dispone de una pastura de 2 Mcal EM / kg de MS, con la cual se va a alimentar a una vaca de 450 kg de peso vivo que se encuentra en el último tercio de gestación, la vaca consume 8 kg de MS por día, y su requerimiento de EM es de 16 Mcal /día. Adicionalmente, a la vaca se le suminstra como parte de la alimentación, 2 kg de harina de maíz, lo cual le aporta 3 Mcal EM / kg MS. El pasto tiene una humedad de 80% y el maíz de 14%. Cuál es el consumo diario de EM de la vaca, en Mcal/día?. a) 21,16 b) 22,00 c) 16,00 c) 13, El color café del pan que se obtiene durante el proceso de horneo se debe a la reacción de Maillard entre: a) Los grupos aldehídos de los azúcares y los grupos amino de las proteínas b) Los grupos aldehídos de los azúcares y las vitaminas c) Los grupos aldehídos de los azúcares y la sal d) Los grupos aldehídos de los azúcares y la levadura 18. Bajo condiciones de flujo turbulento, la caída de presión por fricción a través de una lecho empacado varía con la velocidad superficial (v ) del fluido de la siguiente manera: a) v -1 b) v c) v 3/2 d) v Para llevar aceite de palma (gravedad específica = 0,8) de un tanque de almacenamiento hacia un tanque pulmón ubicado en el segundo piso, se emplea una bomba, la misma que entrega al fluido una energía mecánica de 50 J/kg. La velocidad en el punto de succión es 1m/s y la velocidad en el punto de descarga es 7 m/s. Si se asume que no hay pérdidas por fricción y que el factor de corrección de energía cinética es uno, Cuál será la presión desarrollada por la bomba en kn/m 2? a) 19,2 b) 20,8 c) 40 d) Se produce leche UHT en una planta de pasteurización. La leche entre a la sección de calentamiento del pasteurizador a 45 ºC y sale a 72 ºC. Agua caliente entra al pasteurizador en contracorriente a 95 ºC y sale del mismo a 77 ºC. Cuál es la efectividad del intercambiador de calor?: a) 0,18 b) 0,36 c) 0,54 d) 0, El calor específico del aire seco y del vapor de agua son 1,005 y 1,88 kj/kg K respectivamente. En un sistema en el que se conserva la energía, 1 kg/s de aire a 30 ºC con una humedad absoluta constante de 0,02 kg agua /kg aire seco se calienta hasta 65 ºC. Se humecta el aire por aspersión de agua a la temperatura de bulbo húmedo del aire de tal manera que la mezcla de vapor-aire alcanza los 40 ºC. El calor latente de vaporización del agua a 70 ºC y 40 ºC es de 2334 y 2407 kj/kg, respectivamente. Cuál es la energía térmica (medida en kw) entregada por segundo durante el calentamiento? a) 18,2 b) 36,5 c) 101,0 d) 166,8 22. Un evaporador de simple efecto se emplea para concentrar 500 kg/h de una solución 1,5% en peso de azúcar que entra a 50 ºC y sale del evaporador con una concentración de 2 % en peso de azúcar a 101,325 kpa. El vapor empleado está saturado a 169,06 kpa (115 ºC). El coeficiente global de transferencia es 1550 W/ m2 K. El punto de ebullición de la solución se asume igual al del agua. El calor específico de la corriente de alimentación es 4,21 kj/ kg K. El calor latente del agua a 100 ºC es 2257,06 kj/kg y el calor latente del vapor a 115 ºC es 2216,52 kj/kg. Cuál es el área de transferencia de calor requerida para el proceso?. a) 6,9 m 2 b) 10,7 m 2 c) 13,9 m 2 d) 46,3 m 2 Página 4 de 6

5 23. Un tanque de almacenamiento expuesto a la presión atmosférica (presión absoluta Pa = 10,3 m de agua) tiene un diámetro de 3 m. P a 2 m 5 m El tanque se llena inicialmente, hasta una altura de 2 m. Una bomba se coloca a una altura de 5 m desde el fondo del tanque. La pérdida por fricción de cabeza en la tubería de succión es de 2 m de agua. Si la presión de vapor del líquido a la temperatura de operación es 3 m de agua, entonces el valor de NPSH es: a) 2,3 m b) 5,3 c) 6,3 d) 8,3 24. Si en un animal la presión parcial de O 2 en la sangre arterial es de 100 mmhg, cuál debería ser la presión parcial de este gas en las células para que ingrese en ellas? a) 100 mmhg b) 30 mmhg c) 200 mmhg d) 0 mmhg Preguntas con datos comunes. Valoración de 2 puntos cada una. Datos para las preguntas 25 y 26 A un reactor se alimenta metano y vapor en una relación molar 1:2. Las siguientes reacciones se llevan a cabo: CH 4(g) + 2H 2 O (g) CO 2(g) + 4H 2(g) CH 4(g) + H 2 O (g) CO (g) + 3H 2(g) El CO 2 es el producto deseado, el CO es el producto no deseado y el H 2 es el subproducto. La corriente de salida tiene la siguiente composición: Especie CH 4 H 2 O CO 2 H 2 CO % Molar 4,35 10,88 15,21 67,39 2, La selectividad del producto deseado respecto del producto no deseado es: a) 2,3 b) 3,5 c) 7 d) La conversión fraccional del metano es: a) 0,4 b) 0,5 c) 0,7 d) 0,8 Datos para las preguntas 27 y 28 En una industria de producción de conserva de espárrago, el departamento de mantenimiento detecta que los sistemas de medida de temperatura están averiados y marcan 3ºC más de los reales. El proceso calórico se realiza a 115 ºC por 14,26 min. (F 0 = 3,5 min, para el Clostridium botulinum D 121 = 0,29 min z = 10 ºC) 27. Durante cuánto tiempo debía haberse realizado el proceso a la temperatura real, para alcanzar el Fo requerido? a) 14,26 b) 30,21 c) 27,80 d) 21, Cuál es el índice de reducción alcanzado con los 14, 26 minutos de procesamiento? a) 7,12 b) 6,15 c) 8,50 d) 10,2 Página 5 de 6

6 Datos para las preguntas 29 y 30 Un aceite caliente, a 150 ºC se emplea para precalentar un fluido líquido que ingresa a 30 ºC en un intercambiador de tubos y coraza 1:1. La temperatura de salida del aceite caliente es de 110 ºC. La capacidad calórica (medidas como el producto del flujo másico y la capacidad calórica específica) de las dos corrientes es la misma. La carga energética es 2 kw. 29. Si se opera con corrientes paralelas, la resistencia global de transferencia de de calor (1/UA) en ºC/W es: a) 0,4 b) 0,04 c) 0,36 d) 0, Si se opera en contracorriente, la resistencia global de transferencia de de calor (1/UA) en ºC/W es: a) 0,4 b) 0,04 c) 0,36 d) 0,036 Página 6 de 6