ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE Tarea 2

ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE
Dr. Omar Romero Hernández
Tarea 2
TAREA #2 : BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA.
Fecha de Control: Ma 18 de Julio.
1. Suponga que la salida del escape de un automóvil contiene 1.0 % en volumen de monóxido de carbono. Exprese
esta concentración en mg/m3 a 25°C y 1 atm.
2. Analice Ud. un sistema en donde se mezclan dos corrientes (similar el desarrollado en clase). En ese sistema se
tiene una sustancia que fluye a razón de cinco millones de gal/día y tiene una concentración de 10 mg/l de una
sustancia conservativa. Eventualmente, esta corriente se mezcla con otra que tiene un flujo de diez millones de
gal/día y una concentración de 3 mg/l del contaminante. Asume un mezclado perfecto entre las dos corrientes.
a)
Antes que todo, represente el texto del problema mediante un esquema o diagrama
b)
Realice un balance de materia y conteste ¿Cuál será la concentración de la corriente final en mg/L
_________ y en ppm _________?
c)
Conforme a su balance de materia, ¿Cuántas lb/día de sustancia pasan por un punto determinado una vez que
se mezclan las corrientes?
Nota, considere los siguientes factores de Conversión: 3.785 L/gal y 454 g/lb.
3.
4.
Un sistema compuesto por dos lagos es alimentado por una corriente con una tasa de flujo de 1 millón de
galones por día y una BOD (asuma que es un contaminante no-conservativo) con una concentración de 20.0
mg/L. La tasa de decaimiento de BOD es de 0.30/día. La corriente con BOD alimenta solo el primer lago.
Posteriormente, el agua mezclado del primer lago se alimenta al segundo lago. El volumen del primer lago es
de 5 millones de galones mientras que el volumen del segundo lago es de tres mill. de litros.
a) Antes que todo, represente el texto del problema mediante un esquema o diagrama
b) Suponga un mezclado perfecto en cada lago y encuentre la concentración de BOD a la salida de cada
lago.
Considere una sistema compuesto por una piscina al aire libre. Una alberca al aire libre pierde 1 in (pulgadas,
pues) de agua de su superficie (1,000 ft2) a la semana debido a la evaporación. El calor de vaporización del
agua a la temperatura en que se encuentra la alberca es de 1050 Btu/lb. El costo energético involucrado para
calentar la alberca es de $10/millón de BTU’s. Un vendedor dice que una cubierta de $500 reduciría la
evaporación en 2/3 partes y que la inversión en dicha cubierta se recuperaría en un período de 15 semanas. (a)
¿Es verdad lo que dice el vendedor?, (b) Represente el texto del problema mediante un esquema o diagrama.
5. Una planta que produce 600 MW de energía eléctrica tiene una eficiencia del 36% en la que se genera un 15%
de calor de desecho hacia la atmósfera. El 85% del calor de desecho restante se elimina por medio de agua de
enfriamiento. En vez de tomar agua de un río, calentarla y regresarla al río, esta planta utiliza una torre de
enfriamiento evaporativa en la cual el calor se libera a la atmósfera mientras que el agua de enfriamiento se
evapora. ¿A qué razón (m3/s) se debe proveer agua del río a 15°C para que sustituya al agua que se pierde en la
torre?
Enfriamiento
Evaporativo
600 MW, 36% EFICIENCIA
Agua de repuesto
Río
6. Suponga que una empresa genera energía eléctrica a partir de carbón con una eficiencia térmica de 36% y
que emite el límite legal de 0.6 lb de SO2 (peso molecular igual a 64 g/mol) por cada millón de BTUs de calor
generado en la planta. Suponga que la empresa promueve entre sus clientes que reemplacen sus focos
incandescentes de 75 W por unas lámparas fluorescentes de 18 W que producen la misma cantidad de luz.
Suponga que el tiempo de vida de las lámparas fluorescentes es de 10,000 hr. (a) ¿Cuántos kW-hr de
electricidad se ahorrarán? (b) Cuántas toneladas de SO2 dejarán de ser emitidas? (c) Si la empresa pudiera
vender sus derechos para emitir SO2 a un precio de $800 por tonelada, ¿cuánto dinero extra ganaría la
empresa?