eficiencia 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de expandirse en la segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de expandirse en l puntos) b) Explique porque el s, en un cambio de fase líquido-vapor se puede estimar como: fg h s T Como en un cambio de fase T y P son constantes, por primera ley Q=H, además la relación para el cambio de entropía en un cambio de fase dQ S T tiene la forma Q H S S T T y para la evaporación H=Hfg. Por lo tanto: HFG S T . Obs. La solución es análoga si se utilizan propiedades específicas. (10 puntos) PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. c) Indique si para una expansión en una turbina isoentrópica es posible o no utilizar la ecuación h= vP y comente el motivo La relación h= vP no es posible utilizarla en una expansión de estas características pues estaría suponiendo una expansión a v constante (incompresible) lo que no es válido para la zona gaseosa pues la densidad varía considerablemente con la presión. (10 puntos)

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Parte Ejercicios (70 pts) Problema n°1 (30 pts) a) Un técnico propone una máquina frigorífica reversible que utilizando 24 J absorba 12 J de una fuente térmica a 10°C y ceda 36 J a una fuente térmica a 30°C. ¿Recomendaría usted la fabricación de este dispositivo? Respuesta En primer lugar, verificamos si los datos relativos a la máquina verif

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 puntos) b) Explique porque el s, en un cambio de fase líquido-vapor se puede estimar como: fg h s T Como en un cambio de fase T y P son constantes, por primera ley Q=H, además la relación para el cambio de entropía en un cambio de fase dQ S T tiene la forma Q H S S T T h= vP no es posible utilizarla en una expansión de estas características QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 puntos) b) Explique porque el s, en un cambio de fase líquido-vapor se puede estimar como: fg h s T Como en un cambio de fase T y P son constantes, por primera ley Q=H, además la relación para el cambio de entropía en un cambio de fase dQ S T tiene la forma Q H S S T T h= vP no es posible utilizarla en una expansión de estas características QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación

2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 puntos) b) Explique porque el s, en un cambio de fase líquido-vapor se puede estimar como: fg h s T Como en un cambio de fase T y P son constantes, por primera ley Q=H, además la relación para el cambio de entropía en un cambio de fase dQ S T tiene la forma Q H S S T T h= vP no es posible utilizarla en una expansión de estas características QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 puntos) b) Explique porque el s, en un cambio de fase líquido-vapor se puede estimar como: fg h s T Como en un cambio de fase T y P son constantes, por primera ley Q=H, además la relación para el cambio de entropía en un cambio de fase dQ S T tiene la forma Q H S S T T h= vP no es posible utilizarla en una expansión de estas características QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 puntos) b) Explique porque el s, en un cambio de fase líquido-vapor se

puede estimar como: fg h s T Como en un cambio de fase T y P son constantes, por primera ley Q=H, además la relación para el cambio de entropía en un cambio de fase dQ S T tiene la forma Q H S S T T h= vP no es posible utilizarla en una expansión de estas características pues estaría suponiendo una expansión a v constante (incompresible) lo que no es válido para la zona gaseosa pues la densidad varía considerablemente con la presión. (10 puntos) PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Parte Ejercicios (70 pts) Problema n°1 (30 pts) a) Un técnico propone una máquina frigorífica reversible que utilizando 24 J absorba 12 J de una fuente térmica a 10°C y ceda 36 J a una fuente térmica a 30°C. ¿Recomendaría usted la fabricación de este dispositivo? Respuesta En primer lugar, verificamos si los datos relativos a la máquina verif

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de 95, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de expandirse en la segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100%

eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de expandirse en la segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 punto puntos) b) Explique porque el s, en un cambio de fase líquido-vapor se puede estimar como: fg h s T Como en un cambio de fase T y P son constantes, por primera ley Q=H, además la relación para el cambio de entropía en un cambio de fase dQ S T tiene la forma Q H S S T T y para la evaporación H=Hfg. Por lo tanto: HFG S T . Obs. La solución es análoga si se utilizan propiedades específicas. (10 puntos) PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. c) Indique si para una expansión en una turbina isoentrópica es posible o no utilizar la ecuación h= vP y comente el motivo La relación h= vP no es posible utilizarla en una expansión de estas características pues estaría suponiendo una expansión a v constante (incompresible) lo que no es válido para la zona gaseosa pues la densidad varía considerablemente con la presión. (10 puntos) PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Parte Ejercicios (70 pts) Problema n°1 (30 pts) a) Un técnico propone una máquina frigorífica reversible que utilizando 24 J absorba 12 J de una fuente térmica a 10°C y ceda 36 J a una fuente térmica a 30°C. ¿Recomendaría usted la fabricación de este dispositivo? Respuesta En primer lugar, verificamos si los datos relativos a la máquina verif

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 550°C antes de puntos) b) Explique porque el s, en un cambio de fase líquido-vapor se puede estimar como: fg h s T Como en un cambio de fase T y P son constantes, por primera ley Q=H, además la relación para el cambio de entropía en un cambio de fase dQ S T tiene la forma Q H S S T T y para la evaporación H=Hfg. Por lo tanto: HFG S T . Obs. La solución es análoga si se utilizan propiedades específicas. (10 puntos) PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. c) Indique si para una expansión en una turbina isoentrópica es posible o no utilizar la ecuación h= vP y comente el motivo La relación h= vP no es posible utilizarla en una expansión de estas

características pues estaría suponiendo una expansión a v constante (incompresible) lo que no es válido para la zona gaseosa pues la densidad varía considerablemente con la presión. (10 puntos) PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Parte Ejercicios (70 pts) Problema n°1 (30 pts) a) Un técnico propone una máquina frigorífica reversible que utilizando 24 J absorba 12 J de una fuente térmica a 10°C y ceda 36 J a una fuente térmica a 30°C. ¿Recomendaría usted la fabricación de este dispositivo? Respuesta En primer lugar, verificamos si los datos relativos a la máquina verif

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de e vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de expandirse en la segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012 sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de expandirse en la segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N.

Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de expandirse en la segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de expandirse en la segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de expandirse en la segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23

abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera etapa hasta una presión de 2 MPa. Luego se recalienta hasta 550°C antes de expandirse en la segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una (kg/s) Respuesta El esquema del proceso es: Los datos de cada una de las corrientes es: Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. , , , 12 2220 0 ( 15) 333 1000 4190 0 1000 4395, 6 50, 28 56 4190 23 1000 234, 64 23 abs hielo hielo p hielo hielo fusion hielo p agua abs f abs f ced agua p agua ced f ced f Q PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Problema n°2 (40 pts) Un ciclo de potencia cuenta en su sistema con una turbina adiabática de dos etapas. A la primera etapa, ingresa vapor a 8 Mpa y 550°C. El vapor se expande en la primera hasta 550°C antes de expandirse en la segunda etapa hasta una presión de 200 kPa. La producción de la turbina es de 80 MW. Suponiendo una eficiencia isoentrópica del 88% para cada etapa de la turbina, determine: a) El diagrama T-S del proceso b) El flujo másico necesario de vapor (kg/s) UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERIA DPTO. DE ING. QUÍMICA Y BIOPROCESOS IIQ1003 TERMODINÁMICA Pauta Interrogación 2 Semestre 2012/1 (11/06/2012) José Luis Salazar N. Asumiendo 100% eficiencia isoentrópica (10 puntos) La potencia real que entrega la turbina es de 80 MW, luego, considerando la eficiencia del 88%, la potencia ideal será: ̇ ̇ (10 puntos) El balance de