ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AGROINDUSTRIA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA EXAMEN COMPLEXIVO 18 NOVIEMBRE

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1 ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AGROINDUSTRIA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA EXAMEN COMPLEXIVO 18 NOVIEMBRE En un sistema de control en lazo cerrado, se cumple: a) La señal de salida es independiente de la señal de entrada b) El sistema de control es sensible a perturbaciones c) El sistema de control depende de la señal de salida y de la señal de entrada d) La señal de salida se retroalimenta de la señal de entrada 2. En un sistema gaseoso a volumen constante que contiene H2, I2, y HI que participan en la reacción en fase gaseosa indicada: En el equilibrio, el número de grados de libertad es: 2HI H 2 + I 2 a) 0 b) 1 c) 2 d) 4 3. Una planta produce líquidos de limpieza a razón de z TM/día. Los costos fijos de la producción son U$D y los costos variables dependen de la producción diaria de acuerdo a la siguiente función: ( z 1.3 )U$D. El precio de venta del producto es 1500 U$D/TM. La producción en TM/día que maximiza la ganancia es: a) 215 b) 328 c) 168 d) 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 turbulento, se cumple que: a) Re < 2300 y el factor de fricción f es una función de Re b) Re < 2300 y el factor de fricción f es una función de Re y de las características de la pared c) Re > 4000 y el factor de fricción es una función de Re d) Re > 4000 y el factor de fricción f es una función de Re y de las características de la pared 6. Se desea preparar 1 L de una solución 0,2N de ácido clorhídrico a partir de ácido clorhídrico concentrado (36% en peso y 1,18 g/ml de densidad), Masas Atómicas: Cl = 35,5; H = 1. Qué volumen en ml requiere del ácido?: a) 10,5 b) 6,2 c) 2,2 d) 17,2 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 térmica de 4 m 2 K/W corresponde a: a) hormigón b) ladrillo c) aislante d) tablero aglomerado Página 1 de 5

2 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 SO3 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, Para una solución de glucosa, cuál de las siguientes es verdadera: a) Tiene un punto de ebullición mayor que el agua pura y un punto de congelación mayor que el agua pura b) Tiene un punto de ebullición menor que el agua pura y un punto de congelación mayor que el agua pura c) Tiene un punto de ebullición menor que el agua pura y un punto de congelación menor que el agua pura d) Tiene un punto de ebullición mayor que el del agua pura y un punto de fusión menor que el agua pura 11. 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 (T1, p1) a (T2, p2), 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 E(t) = δ(t 4), 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) 0,75 a 0,77 b) 0,62 a 0,64 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 kc 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 kc 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) El coeficiente de difusión de los gases: a) Varía directamente con la temperatura y con la presión b) Varía directamente con la temperatura e indirectamente con la presión c) Varía indirectamente con la temperatura y directamente con la presión d) Varía indirectamente con la temperatura y con la presión 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) Calor entregado = 3 4 pv c) Calor añadido = 3 4 pv b) Calor entregado = 1 2 pv d) Calor añadido = 1 4 pv 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 kgagua/kgaire 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 Página 4 de 5

5 que el cp del material pastoso es 0,85 kcal/kgºc. El calor latente del agua a 100 ºC es 2257,06 kj/kg y el cp del vapor es 1,84 kj/kg ºC. La densidad del material es 1,37 kg/l a) 548 b) 293 c) 125 d) Para una reacción de primer orden en fase líquida que se lleva a cabo en un reactor continuo de mezcla perfecta (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) Entre 25 y 27% c) Entre 69 y 71% d) Entre 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 ( SE) y la del sistema ( SF), en J/K está dada por: a) SE = 2, SF = 2 b) SE = 2, SF = 2 c) SE = 2, SF< 2 d) SE = 2, SF> Relacione el Grupo I con el Grupo II según corresponda GRUPO I GRUPO II P. Temperatura I. Reómetros Q. Velocidad II. Anemómetro de hilo caliente R. Viscosidad III. Elemento Piezoeléctrico S. Presión IV. Pirómetro a) P-IV, Q-III, R-I, S-II b) P-III, Q-IV, R-I, S-II c) P- IV, Q- II, R-I, S-III d) P-III, Q-II, R-IV, S-I 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 Índice de Abrasión 30. Un material sólido tiene un calor específico cp en J/mol K, que se expresa mediante la ecuación: cp = ,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) 38,5 b) 21,6 c) 43,3 d) 62,3 Página 5 de 5