1. Código FDE 048
GUÍA DE TRABAJO
Versión 03
Tecnología Electromecánica
Fecha 2009-06-09
1. IDENTIFICACIÓN
Asignatura Gestión Energética Guía No. 6
Área Básicas de la Tecnología Nivel 5
Código GEE54 Pensum 11
Correquisito(s) Prerrequisito(s)
Créditos 4 TPS 5 TIS 10 TPT 80 TIT 160
TRABAJO INDEPENDIENTE TRABAJO PRESENCIAL
Trabajo Trabajo Trabajo Trabajo
Teórico Práctico Teórico Práctico
2. IDENTIFICACIÓN
INDICADOR DE
COMPETENCIAS CONTENIDO TEMÁTICO
LOGRO
Termodinámica:
Realizar balances
energéticos para la  Conceptos  Aplicar los
gestión energética en fundamentales conceptos
los SEM’s de los  Sustancias puras básicos
procesos industriales, relacionados
teniendo en cuenta los con las
conceptos básicos de sustancias
energía fluídica, puras y el
térmica y las manejo de la
transformaciones tabla de
energéticas de calor. propiedades
en la solución
de situaciones
problema en
diferentes
contextos.
3. RECURSOS REQUERIDOS
– Notas de clase
– Material bibliográfico: Textos descritos en bibliografía, biblioteca, internet
– Docentes y estudiantes
4. PROCEDIMIENTO
COMPRENSIÓN DE CONCEPTOS

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1. ¿Cuál es la diferencia entre los enfoques clásico y estadístico de la
termodinámica?
2. Why does a bicyclist pick up speed on a downhill road even when he is not
pedaling? Does this violate the conservation of energy principle?
3. An office worker claims that a cup of cold coffee on his table warmed up to
80°C by picking up energy from the surrounding air, which is at 25°C. Is there
any truth to his claim? Does this process violate any thermodynamic laws?
4. La mayor parte de la energía que se genera en el motor de un automóvil se
transfiere al aire mediante el radiador debido al agua que circula. ¿El radiador
debe analizarse como un sistema cerrado o como un sistema abierto? Explique
5. ¿Cuál es la diferencia entre propiedad intensiva y extensiva?
6. A can of soft drink at room temperatura is put into the refrigerator so that it will
cool. Would you model the can of soft drink as a closed system or as an open
system? Explain.
7. What is a quasi-equilibrium process? What is its importance in engineering?
8. Considere un termómetro de alcohol y uno de mercurio que miden
exactamente 0°C en el punto de hielo y 100°C en el de vapor. La distancia
entre los dos puntos se divide en 100 partes iguales en ambos termómetros.
¿Cree que los termómetros brindarán exactamente la misma lectura a una
temperatura de, por ejemplo, 60°C? Explique.
9. Explain why some people experience nose bleeding and some others
experience shortness of breath at high elevations.

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10. Consider two identical fans, one at sea level and the other on top of a high
mountain, running at identical speeds. How would you compare (a) the volume
flow rates and (b) the mass flow rates of these two fans?
11. We commonly ignore the pressure variation with elevation for a gas inside a
storage tank. Why?
12. Is iced water a pure substance? Why?
13. What is the difference between saturated liquid and compressed liquid?
14. What is the difference between saturated vapor and superheated vapor?
15. ¿Es cierto que el agua hierve a mayores temperaturas a presiones más altas?
Explique.
16. ¿Cuál es la diferencia entre el punto crítico y el punto triple?
17. A househusband is cooking beef stew for his family in a pan that is (a)
uncovered, (b) covered with a light lid, and (c) covered with a heavy lid. For
which case will the cooking time be the shortest? Why?
18. ¿En qué tipo de recipiente hierve un volumen dado de agua a temperatura más
elevada: uno alto y angosto o uno chico y amplio? Explique.
19. ¿Es posible tener vapor de agua a -10°C?
20. How does the boiling process at supercritical pressures differ from the boiling
process at subcritical pressures?
21. ¿La cantidad de calor absorbido, cuando 1 kg de agua líquida saturada hierve
a 100°C, debe ser igual a la cantidad de calor liberado cuando 1 kg del vapor
de agua saturado condensa a 100°C?
22. Are the pressures listed in the tables absolute pressures or gage pressures?
23. For a system consisting of 1 kg of a two-phase, liquid–vapor mixture in
equilibrium at a known temperature T and specific volume v, can the mass, in
kg, of each phase be determined?
24. Is it true that it takes more energy to vaporize 1 kg of saturated liquid water at
100°C than it would at 120°C?

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25. Which process requires more energy: completely vaporizing 1 kg of saturated
liquid water at 1 atm pressure or completely vaporizing 1 kg of saturated liquid
water at 8 atm pressure?
26. In the absence of compressed liquid tables, how is the specific volume of a
compressed liquid at a given P and T determined?
27. What is quality? Does it have any meaning in the superheated vapor region?
28. ¿hfg cambia con la presión? ¿Cómo?
PROBLEMAS DE APLICACIÓN - SITUACIONES EN CONTEXTO
29. Complete this table for H2O:
T, °C P, kPa h, kJ/kg x Phase description
200 0.7
140 1800
950 0.0
80 500
800 3162.2
30. Complete la siguiente tabla para el refrigerante 134a:
T, °C P, kPa v, m3/kg Descripción de fase
-8 320
30 0.015
180 Vapor saturado
80 600
31. La temperatura en una olla de presión que se usa para cocinar al nivel del mar
es de 250°F. Determine la presión absoluta dentro de la olla en psia y en atm.
¿Se modifica la respuesta si el lugar estuviera en una posición más elevada?
Respuestas: 29.82 psia; 2.029 atm

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32. La presión atmosférica promedio en una ciudad (altura = 1610 m) es 83.4 kPa.
Determine la temperatura a la que el agua en una cacerola descubierta hervirá
en dicha ciudad. Respuesta: 94.42°C
33. Water in a 5-cm-deep pan is observed to boil at 98°C. At what temperature will
the water in a 40-cm-deep pan boil? Assume both pans are full of water.
Respuesta: 99°C
34. Una olla cuyo diámetro interior es de 20 cm está llena con agua y cubierta con
una tapa de 4 kg. Si la presión atmosférica local es 101 kPa, determine la
temperatura a la cual el agua empezará a hervir cuando se caliente.
Respuesta: 100.1°C
35. Se calienta agua en un dispositivo vertical de cilindro –émbolo. El émbolo tiene
una masa de 20 kg y un área de sección transversal de 100 cm2. Si la presión
atmosférica local es 100 kPa, determine la temperatura a la que empezará a
hervir el agua. Respuesta: 104.7°C
36. A rigid tank with a volume of 2.5 m 3 contains 15 kg of saturated liquid–vapor
mixture of water at 75°C. Now the water is slowly heated. Determine the
temperature at which the liquid in the tank is completely vaporized. Also, show
the process on a T-v diagram with respect to saturation lines. Respuesta:
187°C
37. Un recipiente rígido contiene 2 kg de refrigerante 134a a 900 kPa y 80°C.
Determine el volumen del recipiente y la energía interna total. Respuestas:
0.0572 m3; 577.7 kJ
38. A 5-ft3 rigid tank contains 5 lbm of water at 20 psia. Determine (a) the
temperature, (b) the total enthalpy, and (c) the mass of each phase of water.
Respuestas: (a) 227.9°F; (b) 1216.5 Btu; (c) mg = 0.245 lbm, mf = 4.755 lbm

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39. Un recipiente de 0.5 m3 contiene 10 kg de refrigerante 134a a -20°C.
Determine: a) la presión, b) la energía interna total y c) el volumen ocupado por
la fase líquida. Respuestas: a) 132.99 kPa; b) 889.5 kJ; c) 0.00487 m3
40. Superheated water vapor at 180 psia and 500°F is allowed to cool at constant
volume until the temperature drops to 250°F. At the final state, determine (a)
the pressure, (b) the quality, and (c) the enthalpy. Also, show the process on a
T-v diagram with respect to saturation lines. Respuestas: a) 29.82 psia; b)
0.219; c) 425.68 Btu/lbm
41. Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 50 L de agua líquida a 25°C y 300
kPa. Se transfiere calor al agua a presión constante hasta que todo el líquido
se evapora.
a) ¿Cuál es la masa del agua? Respuesta: 49.85 kg
b) ¿Cuál es la temperatura final? Respuesta: 133.55°C
c) Determine el cambio en la entalpía total. Respuesta: 130.63 MJ
d) Muestre el proceso en un diagrama T – v y un P – v respecto a las
líneas de saturación.
42. Determine the specific volume, internal energy, and enthalpy of compressed
liquid water at 100°C and 15 MPa using the saturated liquid approximation.
Compare these values to the ones obtained from the compressed liquid tables.
Respuestas: v = 0.76%; u = 1%; h = 2.6%
43. Un tanque rígido de 15 ft3 contiene una mezcla saturada de refrigerante 134a a
50 psia. Si el líquido saturado ocupa 20% del volumen, determine la calidad y
la masa total del refrigerante en el tanque. Respuestas: 0.0505; 252.36 lbm
44. A piston–cylinder device contains 0.8 kg of steam at 300°C and 1 MPa. Steam
is cooled at constant pressure until one-half of the mass condenses.
(a) Show the process on a T-v diagram.
(b) Find the final temperature. Respuesta: 179.91°C
(c) Determine the volume change. Respuesta: -0.128 m3
45. Un tanque rígido contiene vapor de agua a 300°C y una presión desconocida.
Cuando el tanque se enfría a 180°C, el vapor empieza a condensarse. Estime
la presión inicial en el tanque. Respuesta: 1.325 MPa
46. A rigid tank initially contains 1.4-kg saturated liquid water at 200°C. At this
state, 25 percent of the volume is occupied by water and the rest by air. Now
heat is supplied to the water until the tank contains saturated vapor only.
Determine (a) the volume of the tank, (b) the final temperature and pressure,

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and (c) the internal energy change of the water. Respuestas: (a) 0.0064792
m3; (b) 370.7°C, 21.208 MPa; (c) 1891.2 kJ
47. A piston–cylinder device initially contains steam at 3.5 MPa, superheated by
5°C. Now, steam loses heat to the surroundings and the piston moves down
hitting a set of stops at which point the cylinder contains saturated liquid water.
The cooling continues until the cylinder contains water at 200°C. Determine (a)
the initial temperature, (b) the enthalpy change per unit mass of the steam by
the time the piston first hits the stops, and (c) the final pressure and the quality
(if mixture). Respuestas: (a) 247.6°C; (b) -1771.08 kJ/kg; (c) 1.5538 MPa,
0.0006
48. Steam is contained in a closed rigid container with a volumen of 1 m3. Initially,
the pressure and temperature of the steam are 7 bar and 500°C, respectively.
The temperature drops as a result of heat transfer to the surroundings.
Determine the temperature at which condensation first occurs, in °C, and the
fraction of the total mass that has condensed when the pressure reaches 0.5
bar. What is the volume, in m3, occupied by saturated liquid at the final state?
Sketch the process on T–v and p–v diagrams. Respuestas: 139.4°C; 0.84
(84%); 0.002 m3
5. BIBLIOGRAFÍA
CENGEL, Yunus y BOLES, Michael. Termodinámica. 6 ed. Bogotá: McGraw – Hill.
2009, 1008 p.
WARK, Kenneth. Termodinámica. 6 ed. Madrid: McGraw – Hill. 2001, 923 p.

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POTTER, Merle C y SOMERTON, Craig W. Termodinámica para Ingenieros. Serie
Schawn. McGraw – Hill. 2004, 388 p.
SONNTAG, Richard E. y BORGNAKKE, Clauss. Introducción a la termodinámica
para ingeniería. México: Limusa – Wiley. 2006, 489 p.
ROLLE, Kurt C. Termodinámica. México: Pearson Educación. 2006, 112 p.
DIRECCIONES ELECTRÓNICAS
Ingrese a las direcciones:
http://www.thermofluids.net/
http://thermo.sdsu.edu/TEST-Espanol/testhome/Test/intro/intro.html
http://thermo.sdsu.edu/TEST-Espanol/testhome/index.html
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001762/index.html
http://www.nrel.gov/
http://www.mundoenergia.com/content/view/520/243/
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001766/
http://cidta.usal.es/cidta/Virtuales/redes.htm
http://web.mit.edu/
http://www2.ubu.es/ingelec/maqmot/
http://www.caloryfrio.com/dossiers/saberhacer-clima-bases.htm
http://www.jsme.or.jp/English/
http://www.iea.org/
http://www.if.csic.es/
http://www.ior.org.uk/
http://www.imst.upv.es/index.htm
http://gerenciayenergia.blogspot.com/
para profundizar sobre algunos conceptos de termodinámica.
Elaborado por: Gustavo Patiño Jaramillo
Maria Vilma García Buitrago
Versión: 2.0
Fecha: Mayo 2011
Aprobado por: Francisco Gómez