Btx2 mmtt probs 1415

Tecnologia Industrial
MÀQUINES TÉRMIQUES
Exercicis

Pedro Lorenzo
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Conceptes.................................................................................................................... 3
Màquina de Carnot................................................................................................11
Màquines tèrmiques .............................................................................................26
MCI...............................................................................................................................42
Màquines Frigorífiques ........................................................................................74

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CONCEPTES

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1.14 pag 64. Tecnologia industrial II. Ed Mc Graw Hill, 2003
Dins d’un cilindre hi ha aire a 18ºC amb un volum inicial de 1 litre i a 1 atm
de pressió.
Si desplacem l’èmbol de manera que el volum es redueixi a 1/8 del volum
inicial i la temperatura s’incrementi en 5ºC, determina la pressió final.
(Considerem l’aire un gas ideal perfecte).

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Determina la pressió a la qual es trobarà 1 kg d’oxigen (O2) a 40ºC si està
dins d’un recipient de 25 l
(1 mol d’oxigen té una massa de 32 g.)

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Un recipient aïllat del seu entorn amb 3 l d’aigua cau des de 100 m d’alçada
i xoca inelàsticament amb el terra. Si la temperatura inicial de l’aigua era de
15ºC,
a. Quina serà la variació de la seva energia interna?
b. I la seva temperatura després del xoc?

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Amb una batedora se subministren 100 kJ a 3 l. d’aigua a 48ºC continguts
en un recipient. Si al mateix temps s’extreuen 400 kJ,
Quina serà la temperatura final de l’aigua?

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Determina la força i el treball que realitzarà un cilindre pneumàtic de 16 cm
de diàmetre que es desplaça 150 mm. La pressió del sistema és de 6 bar i
roman constant durant tot el procés.

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Dins d’un cilindre de 10 mm de φ hi ha un èmbol a 50 mm del fons.
El cilindre és ple d’aire a 2 bar de pressió i 20ºC.
S’escalfa l’aire sense deixar moure l’èmbol fins que la pressió augmenta fins
a 4 bar, i després es desbloqueja l’èmbol fins a situar-se a 150 mm del fons
sense que variï la temperatura.
 Quin és el treball total realitzat?
 Dibuixa el diagrama pV.

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Un mol de gas ideal s’expandeix adiabàticament (γ=1,5) des d’una pressió
d’1 MPa i 5ºC fins a una pressió de 300 kPa.
Determina:
 Volums inicial i final.
 Temperatura final
 Treball realitzat pel gas durant l’expansió.

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MÀQUINA DE CARNOT

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Una MT absorbeix 300 MJ d’una font calenta subministrant treball i cedeix
180 MJ a la font freda.
Determina el treball subministrat i l’eficiència tèrmica de la màquina.
120 MJ
40%

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9.Univ. de Sevilla. http://laplace.us.es/wiki/index.php/Problemas_de_m%C3%A1quinas_t%C3%A9rmicas_(GIE)
Un ciclo de Carnot ideal está formado por…
A Dos adiabáticas y dos isócoras.
B Dos isotermas y dos adiabáticas.
C Dos isotermas y dos isócoras.
D Dos adiabáticas, una isócora y una isóbara.
B

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10. http://www.scribd.com/doc/29405620/FISICA-Ciclo-Termodinamico
Encontrar la eficiencia de una máquina de Carnot cuyo foco caliente tiene
una temperatura de 127ºC y su foco frio 27ºC.
a) 0,20
b) 0,25
c) 0,30
d) 0,35
e) 0,40
b)

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Cuál es la temperatura de foco frío de una máquina de Carnot cuya
temperatura alta es 400K y su eficiencia es el 50%?
a) 100K
b) 200K
c) 300K
d) 400K
e) 500K
b)

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Una MT de Carnot, tiene un rendimiento del 50% cuando la temperatura
de foco frio es de 27º C.
Si se desea elevar su rendimiento hasta el 70% manteniendo constante la
temperatura del foco caliente; la temperatura de foco frio:
a) aumenta 120º C
b) disminuye 120º C
c) aumenta 240º C
d) disminuye 100º C
e) disminuye 360º C

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Una máquina de Carnot logra obtener un trabajo útil de 400J, con una
eficiencia del 40%.
Determine la cantidad de calor que pierde dicha máquina.
a) 300J
b) 500J
c) 600J
d) 1000J
e) 800J

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14. Examen Ins Banús Curs 1415
Què és l’entropia?
Com es relaciona amb l’evolució dels sistemes?

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Cuánta debe ser la temperatura del foco caliente en una máquina de
Carnot, para que su eficiencia sea del 75% siendo la temperatura del foco
frío -23ºC.
a) 627ºC
b) 627K
c) 727K
d) 727ºC
e) 1000ºC

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Una máquina térmica de Carnot tiene un rendimiento del 80% cuando la
temperatura del foco caliente es 287ºC. Debido a desperfectos, el
rendimiento decae a un 60%.
Determina la temperatura final del foco caliente si la temperatura del foco
frío se mantiene constante.
a) 7K
b) 27K
c) 7ºC
d) -7ºC
e) 27ºC

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Una máquina térmica de Carnot, cuyo rendimiento es el 70% realiza un
trabajo útil de 210 J.
Hallar la cantidad de calor que pierde dicha máquina.
a) 90J
b) 40J
c) 30J
d) 50J
e) 60J

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Si el rendimiento de una máquina térmica de Carnot es 60%, determina el
trabajo realizado si Qc = 60J
a) 90J
b) 120J
c) 180J
d) -120J
e) -90J

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Una màquina ideal funciona entre dos focus que es troben a 27 ºC i 200 ºC
respectivament. Calcula:
a) El rendiment si és una màquina productora de treball (maq. Tèrmica).
b) El coeficient d’operació si és una màquina consumidora de treball
(maq . frigorífica).
37%; 1,173

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20. 2 pag 36. Tecnologia industrial II. Ed Mc Graw Hill, 2008
Una màquina tèrmica treballa entre una font tèrmica a 200ºC i una altra a
30ºC.
Si extreu 300 MJ de la font calenta i cedeix 200 MJ a la font freda, quina és
la seva eficiència segons el segon principi i el treball perdut en
irreversibilitats.

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21.
Una máquina de calor de Carnot con un 60% de eficiencia recibe calor de
una fuente a razón de 3000 kJ/min, y entrega el calor perdido a un medio
a 300 K. Determina
 la potencia generada por la máquina,
 la temperatura de la fuente.
Cambio de escenario:
¿Cómo cambiarían los resultados si la temperatura del ambiente frío fuese
275K?

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MÀQUINES TÈRMIQUES

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22. Examen Tecnologia Industrial II. Ins Banús. Curs 1213.
Des del punt de vista de la transferència de calor i treball i utilitzant algun
paràmetre de qualitat...
c) Explica el funcionament teòric de les màquines tèrmiques
productores de treball.
d) Explica el funcionament teòric de les màquines tèrmiques
consumidores de treball.

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Una màquina tèrmica real treballa entre dues fonts tèrmiques de TC=30ºC
i TH=500ºC.
En cada cicle la màquina extreu QH= 350 MJ de la font , efectua un treball
de W= 150 MJ i cedeix QC= 200 MJ a la font freda.
Determina la variació total d’entropia de l’univers, ∆ST a cada cicle i el treball
perdut en les irreversibilitats.

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Un inventor ha dissenyat una màquina que treballa entre dues fonts de
TC=20ºC i TH=100ºC, extreu QH=300 J de la font calenta i fa un treball de
W=150 J.
Creus possible aquesta màquina?. Raona la resposta.

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Una màquina tèrmica treballa entre TC=120ºC i TH=3.000ºC, extreu
QH=1.672 MJ de la font calenta i cedeix QC=1.045 MJ a la font freda.
Determina el treball perdut en les irreversibilitats i la variació d’entropia a
la màquina i a l’univers en cada cicle.

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26. 10 pag 168. Problemas de Tecnologia industrial. Vol II. CIM ediciones
Los datos de la tabla inferior corresponden a distintos ciclos de potencia
que operan entre dos focos a 600 y 300 K. Todas las magnitudes están
expresadas en kJ. Para cada caso, completar la tabla y determinar si el ciclo
es imposible, reversible o irreversible.
ciclo QH QC Wciclo η
1 2000 1050
2 2000 1000
3 700 1800
4 160 0,30
5 800 400 410
6 1600 800 800

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27. PAU juny 2007
Un escalfador que funciona amb gas natural de poder calorífic 61 MJ/kg,
pot arribar a donar un cabal de 13,80 l/min i elevar la temperatura de
l’aigua 25 ºC.
Determina:
 Potència útil
 Rendiment si el consum és 0,51 g/s
 Temps i combustible necessaris per a escalfar 25 ºC 150 litres d’aigua.

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28. PAU setembre 2007
En el full de característiques d’una motobomba amb motor diesel es llegeix:
Cabal 50 m3
/h
Pressió 0,25 MPa
Capacitat del dipòsit 4,60 litres
Potència 4,90 kW (2.500 min-1
)
Autonomia 4 h
Determina:
 Rendiment de la bomba
 Rendiment mecanicotèrmic del motor
 Consum específic [g/(kW·h)] del motor entès com la relació entre la quantitat de
combustible consumit i l’energia mecànica produïda.
(combustible: PC=43 MJ/kg; densitat=0,84 kg/dm3
)

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29. http://profe-alexz.blogspot.com.es/2012/02/maquinas-termicas-problemas-resueltos.html
Una central eléctrica de 600MW que se enfría en un rio cercano tiene una
eficiencia térmica del 40%.
Determine la transferencia de calor hacia el agua del rio.
Sol: https://www.youtube.com/watch?v=VBsYmX-tzA8

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30. http://ejercicios-fyq.com/?Problema-termodinamica-0006
Una máquina térmica funciona entre las temperaturas T1 =400K
y T2 =300K, absorbiendo 2 kWh cada hora del foco caliente. Calcula:
a) El rendimiento de la máquina.
b) El trabajo útil que realiza en una hora.
c) La potencia útil de la máquina.
d) La energía que transfiere al foco frío cada hora.
Sol. R=25%; Wu=1,8·106
J; P= 500 W; Q1= 5,4·106
J

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Una máquina térmica tiene un rendimiento del 20% y funciona cediendo
energía al ambiente a 21 ºC.
Calcula la temperatura del foco caliente y qué trabajo realiza si absorbe de
él 20 000 J.
Sol.: T = 94,5 ºC ; W = 4000 J

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Una máquina térmica funciona entre las temperaturas T1= 670 K y T2= 290
K, absorbiendo del foco caliente 5000 J cada minuto.
Calcula:
a) El rendimiento de la máquina.
b) El trabajo útil que suministra en una hora.
c) La potencia útil de la máquina.
a) 57%
b) 171 kJ
c) 47,5 W

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33. Univ. de Sevilla. http://laplace.us.es/wiki/index.php/Problemas_de_m%C3%A1quinas_t%C3%A9rmicas_(GIE)
Una máquina térmica consume 240 kg de carbón por hora, siendo el poder
calorífico de este combustible de 13·10³ kcal/kg.
Si la máquina tiene un rendimiento del 25% calcule el trabajo suministrado
por la máquina y el calor cedido al foco frío en una hora

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Una MT que funciona entre 200°C y 80°C alcanza un 20% de su rendimiento
teórico máximo.
¿Cuánta energía debe absorber para realizar 10.0 kJ de trabajo?

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Una máquina térmica toma 16000 W de calor de una caldera a 1200 K y
expulsa 9600 W a un río a 27°C.
¿Cuánto vale el rendimiento de la máquina?
A 40%
B 75%
C 60%
D No hay información suficiente para determinarlo.

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36. PAU 4, pag 30. Tecnologia industrial II. Mc Graw Hill, 2007
Un motor hidràulic acciona directament l'eix d'una màquina que requereix
una energia de 4,5 kJ per cada volta de l'eix. El rendiment del motor en
funció de la seva velocitat de rotació és:
= −
on: k1=0,9; k2=0,7; n0=120 min-1
.
Determina:
 Dibuixa la corba de rendiment en funció de n per l'interval 0>n>100 min-1
 Potència mitjana que requereix la màquina (a 80 min-1
)
 Energia que cal subministrar al motor hidràulic durant 5 h de funcionament

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MCI

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¿Cuál de las siguientes figuras corresponde a un ciclo Diesel?

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Cicles Otto i Diesel.
a) Explica el cicle Otto de 2 i 4 temps.
b) Cicle teòric i cicle indicat. A què es deuen les diferències entre els
dos?
c) Parts del motor.

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Cicle Diesel.
a) Explica el cicle de 4 temps.
b) Dibuixa el cicle teòric i cicle indicat. A què es deuen les diferències
entre els dos?
c) Què son el turbo i l’intercooler? Com modifiquen el diagrama pV?
d) Parts del motor.

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Determina la cilindrada total i la relació de compressió en un motor de 4
cilindres de 83.6 mm de diàmetre per 91 mm de cursa amb una cambra de
combustió de 50 cm3
.
Pc gasolina= 45980 kJ/kg
ρ= 700 kg/m3

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Un motor tèrmic du nC= 4 cilindres de 65 mm de diàmetre i C= 67,7 mm
de cursa, amb una relació de compressió de r= 9/1.
Determina…
 Cilindrada total, Vt
 Cilindrada unitària, Vc
 Volum, Vmin, de la cambra de combustió.

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En el catàleg de propaganda d’una motocicleta s’indica que el parell màxim
és de 120 N·m a n= 4000 min-1
quan va a 144 km/h. Quina és la potència
desenvolupada P i el consum en l/100 km en aquestes condicions si el
rendiment és del 40%?
Pc gasolina = 45980 kJ/kg; ρ= 700 kg/m3
50265,5 W
68,34 W
9.76 l/100 km

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Un motor diesel de sis cilindres de 80 mm de diàmetre i c= 82,8 mm de
cursa té una relació de compressió de r= 22/1.
Determina les cilindrades total i unitària i el volum de la cambra de
compressió.
416.2 cm3
2497.2 cm3
19,82 cm3

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A l’anterior calcula la pressió i temperatura al final de la compressió
considerant un coeficient adiabàtic de 1,35 i la pressió i temperatura inicials
de 1,5 bar i 40ºC.
44.27 bar
923 K

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En un motor 2T es produeixen 20 J nets a cada cicle de treball. Si el motor
gira a 4.000 rpm,
 Quina serà la seva potència?
 Quanta gasolina en l/h consumirà si té un rendiment del 35%?
 Quin serà el parell motor desenvolupat?

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En un motor de 4T es produeixen W= 30 J nets a cada cicle de treball. Si el
motor gira a 3000 min-1
…
 Quina serà la seva potència?
 Quin parell motor desenvoluparà i quin consum (l/h) tindrà si el
rendiment és del 45%?
Pc gasolina = 45980 kJ/kg
ρ= 700 kg/m3
; v= 144 km/h
750 W - 0.20 l/h

Pedro Lorenzo
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Un vehicle amb un motor de gasolina de 4 temps produeix 125 J nets per
cicle quan circula a 80 km/h.
a) Si gira a 6.000 min-1
, calcula la potència que dona.
b) Si té un rendiment del 45%, calcula el consum als 100 km.
ρ= 700 kg/m3

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El esquema representa una máquina de vapor que funciona siguiendo el ciclo teórico de Carnot. La
caldera absorbe de un foco caliente a 500ºC, mientras que el condensador cede calor a un foco frio
a 25ºC. En cada ciclo de trabajo se evaporan en la caldera 850,24 g de agua y en el condensador se
licuan 787,01 g de vapor. A las presiones de operación, el calor latente de vaporización del agua a
500ºC es de 120 cal/g y el calor latente de vaporización a 25ºC es de 50 cal/g. Se pide:
 Hallar los intercambios calóricos y el trabajo del ciclo.
 Trabajo desarrollado por la turbina y el empleado por el compresor si este consume un 20%
del trabajo generado por el ciclo operativo.

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El ciclo Diesel teórico de un motor monocilíndrico de 4 tiempos y 60 mm
de diámetro de pistón está limitado por los volúmenes de 480 cm3
y 60
cm3
y por las presiones 0.10 MPa, 1.84 MPa, 1.84 MPa y 0.26 MPa. El estado
de máxima temperatura corresponde a 120 cm3
. Se pide:
 Diagrama teórico del ciclo termodinámico.
 Cilindradas, volumen unitario y de la cámara de combustión,
carrera, PMS y PMI y relación de compresión.
114.6 N·m - 12.7 l/h - 48% - 38.1 l

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50. PAU juny 2010
Una moto posee un motor de dos cilindros y 4T con un diámetro de 80 mm y una
carrera de 78 mm. La relación de compresión es de 12:1 y según el fabricante
proporciona una potencia máxima de 52 kW a 7000 rpm y un par máximo de 75,4
N·m a 4500 rpm. Se pide:
 Cilindrada del motor en cm3
.
 El volumen de la cámara de combustión en cm3
.
 Representa el diagrama termodinámico teórico del ciclo Otto y un croquis
relacionado con dicho diagrama que represente los parámetros más
importantes (cámara de combustión, carrera, cilindrada unitaria…) y los
siguientes elementos: Válvula de admisión, válvula de escape, pistón,
segmentos, biela…
 Potencia en CV a régimen de par máximo.
 Par en N·m al régimen de potencia máxima.
784.14 cm3; 35.6 cm3; 35.5 kW; 70.94 N·m

Pedro Lorenzo
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51.
El pistó d’un motor tèrmic, de 85 mm de diàmetre, desplaça un volum de
500 cm3
. La cursa del pistó és:
a) 42,5 mm
b) 69,2 mm
c) 22,0 mm
d) 88,1 mm

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52. PAU, JUNY 2010
Un motor fa servir un combustible de PC = 35.500 kJ/l i densitat 0,85 kg/l.
En règim nominal gira a 5.000 min-1
, proporciona 60 kW i consumeix
180g/(kW·h).
Determina:
 El parell a l’eix de sortida
 Consum horari
 Rendiment
 Volum consumit en tres hores de funcionament.

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Un motor de automóvil consume a razón de 28 L/s y tiene una potencia de
salida 60 KW. Si el combustible tiene un poder calórico de 44.000 KJ/Kg y
una densidad de 0.8 g/cm3
.
Determine la eficiencia del motor.
https://www.youtube.com/watch?v=drJsZpp_fyQ

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54. Univ de Sevilla. http://laplace.us.es/wiki/index.php/Problemas_de_m%C3%A1quinas_t%C3%A9rmicas_(GIE)
Un Seat León TSI 2.0 amarillo posee una potencia de 210 CV y una relación
de compresión de 9.6.
1. ¿Cuánto calor hace falta producir por segundo para circular a la
máxima potencia?
2. ¿Cuánta gasolina consumiría a los 100 km, recorridos a máxima
potencia a 160 km/h?
1 CV = 0.736 kW
Rendimiento de un ciclo Otto ideal: η = 1 − 1/rγ – 1
Calor generado en la combustión de 1 litro de gasolina: 33000 kJ.

Pedro Lorenzo
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55. PAU Andalucia
El motor de un automóvil suministra una potencia de 90 CV a 5000 r.p.m. El
vehículo se encuentra subiendo una pendiente, por lo que tiene que vencer una
fuerza de 1744,5 N en la dirección del movimiento. La transmisión del motor
hasta las ruedas, de radio 0,3 m, tiene un rendimiento del 95%.
Determine:
 La velocidad máxima de ascensión.
 El par motor en cada una de las ruedas tractoras.
 La relación de cambio para conseguir la fuerza necesaria.
 El consumo horario de gasolina en las condiciones del problema, teniendo
en cuenta que el motor tiene un rendimiento térmico del 20% y que la
gasolina tiene un poder calorífico de 9960 Kcal/Kg y una densidad de 0,75
Kg/dm3

Pedro Lorenzo
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56. PAU Andalucia
Leyendo una revista, observamos los siguientes datos oficiales referidos a un
automóvil:
 Diámetro x carrera: 82,5 x 92,8 mm.
 Relación de compresión: 10,5:1.
 Potencia máxima: 110 KW a 6000 r.p.m.
 Par máximo: 180,32 N.m a 4600 r.p.m.
A la vista de estos datos, responda:
 ¿Se trata de un motor de encendido por chispa o de encendido por
compresión? Razone la respuesta.
 ¿Cuál es su cilindrada, si tiene cuatro cilindros?.
 ¿Cuál será el par motor al régimen de potencia máxima?.
 Compare el par obtenido en el punto anterior con el par máximo y
comente el resultado. ¿Se le ocurre algún comentario?.

Pedro Lorenzo
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57. PAU Andalucia
Un fabricante está comprobando el prototipo de un motor en un banco de
pruebas obteniendo los siguientes resultados:
 Régimen de giro: 3000 r.p.m.
 Par obtenido: 120 N.m.
 Consumo de combustible: 10 l/h.
Se desea saber:
 La potencia que está suministrando.
 El consumo específico (g/KW.h), si el combustible tiene una
densidad de 0,8 Kg/dm3
 El rendimiento, teniendo en cuenta que el combustible tiene un
poder calorífico de 41700 KJ/Kg.
37.7 kW; 212 g/kW·h; 41%

Pedro Lorenzo
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58. PAU Andalucia
Se dice que un motor de combustión interna es cuadrado cuando su
diámetro es igual a su carrera. Si el volumen de su cilindro es de 123,67 cc.,
su relación de compresión es 12:1 y el par que está suministrando es de 14
N.m a 8000 r.p.m., calcule:
 La carrera
 El volumen de la cámara de combustión.
 La potencia que está suministrando.

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59. PAU Andalucia
El motor de un automóvil tiene seis cilindros, una cilindrada de 2484 cm3
y
una relación de compresión de 9,5:1. Calcule:
 El diámetro y la carrera si la relación entre ambos es de 0,9.
 El volumen de la cámara de combustión.
 ¿Cuál será el par que se está suministrando, si la potencia máxima
es de 120 KW a 4.800 r.p.m.?
7.80 cm; 8.66 cm; 48.7 cm3

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60. PAU Andalucia
Un automóvil americano posee un motor de ocho cilindros en V con unas
dimensiones de 99 mm de diámetro y 92 mm de carrera, con una relación
de compresión de 10:1. Según su fabricante, proporciona 253 KW de
potencia máxima a 5600 r.p.m., y un par máximo de 495 N.m a 4200 r.p.m.
Calcule:
 La cilindrada de motor y el volumen de la cámara de combustión.
 El par que está proporcionando al régimen de potencia máxima.

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61. PAU Andalucia
Una forma de aumentar las prestaciones de un motor de encendido por chispa es aplicarle
sobrealimentación. Así, podemos encontrar un motor 1.8 (1.781 cm3
) que proporciona una
potencia máxima de 92 kW a 6000 r.p.m., mientras que en la versión Turbo proporciona 132
kW a 5500 r.p.m.
El empleo de sobrealimentación en este tipo de motores lleva implícito una bajada de la
relación de compresión, de esta manera en el motor atmosférico es de 10,3:1 mientras que
en el sobrealimentado es de 9,5:1. Ambos motores son de cuatro cilindros con un diámetro
de 81 mm.
Se pide:
 Compare los volúmenes de las cámaras de combustión de estos motores.
 Calcule la carrera.
Si ambos motores consumen la misma cantidad de combustible en la unidad de tiempo, es
decir el mismo calor,
 ¿Qué aumento de rendimiento en % se ha conseguido con la sobrealimentación?

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62. PAU Andalucia
Los fabricantes de motocicletas introducen pequeñas modificaciones en sus
modelos, prácticamente todos los años, como reclamo publicitario. Así, un
fabricante ha incrementado la carrera de su motor, de cuatro cilindros y cuatro
tiempos, en 2,5 mm, pasando a ser de 56,5 mm, manteniendo el diámetro de los
cilindros. La relación de compresión ha pasado de 11,5:1 a 11,9:1, con lo que
consigue aumentar la potencia de 105 kW a 120 kW, en ambos casos a 11500
r.p.m.
Se pide:
a) El aumento porcentual de la cilindrada.
b) Si el diámetro de cada uno de los cilindros de ambos motores es de 75
mm, calcule el volumen de la cámara de combustión de los mismos.
c) El aumento del par motor, a 11500 r.p.m., debido a los cambios
introducidos.

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A continuació tens el full de dades tècniques d’un vehicle.
Ferrari 458 Spider (HELE System)1
Preu Transmissió
Preu sense impostos 189.980 € Tracció Trasera
IVA 21,00 % Caixa de canvis Automàtica. 7 marxes
Impost de matriculació 14,75 % Embragatge Multidisc en oli
Preu final 257.899 €
1
Font: http://www.km77.com/00/ferrari/458spider/2012/ferrari-458-spider-precios.asp

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Prestacions i consums Motor
Velocitat màxima (km/h) 320 Combustible Gasolina
Acceleració 0-100 km/h (s) 3,40 Potència màxima CV/rpm 570/9000
Acceleració 0-1000 km/h (s) 20,50 Par màxim Nm/rpm 540/6000
Consum urbà (l/100 km) 24,0 Situació Traser longitudinal
Consum extraurbà (l/100 km) 20,0 Cilindres 8 en V
Consum mitjà (l/100 km) 22,0 Material del bloc/culata Alumini / Alumini
Emissions CO2 (g/km) 275 Diàmetre * Cursa (mm) 94,0 x 81,0
Cilindrada (cm3
) ?
Relació de compressió 12,5 a 1
Distribució 4 vàlvules per cilindre.
2 arbres a cada culata.

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ρ= 700 kg/m3 Alimentació Injecció directa
Descripció
El Ferrari 458 Spider es la versión descapotable del 458 Italia. Tiene un techo retráctil de aluminio y
accionamiento eléctrico. La capota queda guardada en un compartimento que hay delante y por encima del
motor —éste va situado en posición central trasera longitudinal, detrás del habitáculo y delante del eje
trasero—. Como el techo ocupa poco espacio,
detrás de los dos asientos queda un lugar
amplio para transportar equipaje. El proceso
de plegado y desplegado del techo se
completa en 14 segundos. Detrás de los
asientos hay un deflector aerodinámico de
cristal y accionamiento eléctrico que reduce
las turbulencias y el ruido en el interior
cuando se viaja descapotado. Según Ferrari,
esta pieza permite una conversación normal
incluso a 200 km/h.

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a) (0,50 punt) Calcula la cilindrada unitària i la total.
b) (0,50 punt) Calcula el volum de la cambra de combustió.
c) (1,00 punt) Suposant que quan circula a 180 km/h (circulació extraurbana)
el motor desenvolupa el 35% de la potència màxima. Calcula el
rendiment.
d) (1,00 punts) Calcula el parell a règim de màxima potència i la potència a
règim de màxim parell.
e) (1,00 punts) Si cada explosió produeix 150 J de treball net. Calcula el
rendiment del motor en circulació urbana. (a 50 km/h i 3.000 min-1
)
f) (0,50 punts) Si la cambra de combustió es troba a 700 ºC i l’exterior a 30
ºC, quin seria el màxim rendiment possible d’aquest motor? Quina
seria la seva eficiència segons el segon principi de la termodinàmica
en aquest cas?
g) (0,50 punts) Quants arbres de lleves i quantes vàlvules té el motor?

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V1=562,12 cm3
VT=4496,98 cm3
VCC=48,91 cm3
η=45,5%
M=444,83 N·m
P=339,29 kW = 461,31 CV
η=22%
ηC=1-(300/973)=69,16%
ηS= η / ηC =31,81%
4 arbres de lleves
32 vàlvules

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MÀQUINES FRIGORÍFIQUES

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Què és i quines propietats ha de tenir un fluid criogènic?

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Determina la potència que ha de tenir un refrigerador amb un COP = 6 per
fer glaçons a partir de 5 litres d’aigua a 20ºC en un temps màxim de 10
minuts.
Ce aigua= 4,18 KJ/Kg·ºC, LF aigua= 333,5 kJ/kg

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En una cuina, un refrigerador extreu 90 kJ per minut de l’espai refrigerat. Si
el seu COP és de 1.8,
Determina:
 Potència elèctrica consumida.
 Calor cedida a la cuina en cada minut.

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Una instal·lació industrial necessita produir 500 kg de gel a -5ºC cada hora
a partir d’uns dipòsits on l’aigua es troba a 15ºC.
 Quina serà la potència que consumirà el refrigerador si COP = 5.6?
 Si aprofitéssim la calor despresa al condensador, quants kJ/h es
podrien obtenir?

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Es vol escalfar una casa que es troba inicialment a 12ºC fins a 25ºC amb
una bomba de calor (COP= 8) en un màxim de 30 min. Si es necessiten
376200 kJ per aconseguir la temperatura desitjada,
 Determina la potència de la bomba.
 Quina potència consumiríem si féssim servir estufes elèctriques?

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Un refrigerador domestico tiene un COP de 1.2, remueve el calor del
espacio refrigerado a 60KJ/mm.
Determine:
a) La potencia eléctrica que consume el refrigerador.
b) La tasa de transferencia de calor hacia el aire de la cocina.
https://www.youtube.com/watch?v=Oj4DrLcBobY

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Un refrigerador domestico (que tiene una entrada de potencia de 450W y
un coeficiente de desempeño COP de 2.5) enfriará a 8°C cinco sandias
grandes de 10 Kg cada una.
Si las frutas están inicialmente a 20°C, determine cuánto tarda el
refrigerador en enfriarlas.
Las sandias se pueden considerar como agua cuyo calor específico es de 4.2 KJ/Kg.
2240 s (37 min 20 s)
https://www.youtube.com/watch?v=tgR4Bi7gAnU

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71.
Una MF para fabricar hielo funciona según un ciclo de Carnot reversible
absorbiendo calor de un tanque de agua a 0.0°C y cediéndolo al aire en el
interior de un local que se mantiene a 26.0°C. La máquina fabrica 223 kg de
hielo en un día.
Calcule el trabajo consumido y el calor cedido al aire.
COP= 10.5; W= 7082.9 kJ; Qh= 81453.4 kJ

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Para refrescar una habitación se emplea un aparato de aire acondicionado
con un coeficiente de desempeño (COP) de 4. El exterior se encuentra a
34°C mientras que el interior del despacho se mantiene a 24°C. El despacho,
que esta vacío, tiene una ventana de vidrio por la cual entra calor desde el
exterior. Si el calor que entra por la ventana en la unidad de tiempo
es Q=4224 W, calcule el trabajo por segundo (potencia) que debe realizar
el aparato para mantener la temperatura interior y la cantidad de calor que
es arrojada al exterior.
1056 W; 5280 J/s

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73. PAU Andalucia
Una máquina frigorífica cuyo rendimiento es del 140%, consume una
potencia de 120W.
¿Cuánto tiempo tardará en enfriar 200 g de agua desde 18 ºC hasta 12 ºC?.
Calor específico del agua 1 cal/gºC.
29.86 s

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Per fabricar un “polo”1
seguim aquest procés:
1. Posem 70 cm3
d’aigua amb sucre, colorant... dins cada motlle i col·loquem
el pal.
2. Connectem el congelador i en 10 minuts el tenim.
Si fem servir un motlle de 150 gelats, l’aigua, el pal i el motlle estan a una
temperatura inicial de 15 ºC i els traiem a -5 ºC i el COP del refrigerador és de
4,5, Quina potència consumeix el compressor?
Massa pal: 3 g
Massa motlle: 200 g
Ce Aigua= 4,18 kJ/(kg·K)
Ce Acer inox= 0,51 kJ/(kg·K)
Ce Gel= 2,09 kJ/(kg·K)
Ce Fusta= 1,76 kJ/(kg·K)
LF Aigua= 334 kJ/kg
LF Acer= 293 kJ/kg
1600 W
1
http://www.larecetadelafelicidad.com/2012/08/especial-polos.html

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75. PAU Andalucia
Se dispone de un aparato de aire acondicionado por bomba de calor para
mantener la temperatura de un recinto a 22 ºC en todo tiempo. Supóngase
una temperatura media en verano de 33 ºC y, en invierno, de 6 ºC. El
aparato tiene una eficiencia del 60% de la ideal, una potencia de 2000 W y
está funcionando cinco horas diarias.
Se pide:
a) Calcular la cantidad de calor aportada al recinto en un día de invierno.
b) Calcular la cantidad de calor extraída del recinto en un día de verano.
c) Realizar un esquema de la instalación nombrando sus componentes.

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76. PAU Andalucia
Una bomba de calor se utiliza para mantener el recinto de una piscina
climatizada a 27 ºC, cuando la temperatura exterior es de -3 ºC. Para su
funcionamiento, hay que suministrarle a la bomba 216·106
J en doce horas
de funcionamiento.
Calcular:
a) La potencia de la bomba y la eficiencia real, si ésta es el 40 % de la ideal.
b) El calor absorbido del medio ambiente y el calor cedido al recinto de la
piscina, durante las doce horas de funcionamiento.

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SOBRECOSTE ORIGINADO POR LA LUZ DE UN FRIGORÍFICO
El interruptor de la luz interior de un frigorífico está estropeado, de modo
que la luz está siempre encendida. La luz interior consume una potencia de
40.0 W. Si la eficiencia del frigorífico es 1.3, y el coste de la electricidad es
de 14,2 céntimos por kW·h.
Calcule el incremento en el consumo del frigorífico y el coste añadido por
año si no se arregla el interruptor.

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A continuació tens el full de dades tècniques d’un vehicle.
Prestaciones y consumos homologados
Velocidad máxima (km/h) 155
Aceleración 0-100 km/h (s) 16,7
Consumo urbano (l/100 km) 11,9
Consumo extraurbano (l/100 km) 8,7
Consumo medio (l/100 km) 9,9

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Dimensiones, peso, capacidades
Tipo de Carrocería Todoterreno
Número de puertas 5
Largo / ancho / alto (mm) 4697 / 1755 / 1850
Batalla / vía delantera - trasera (mm) 2650 / 1455 - 1430
Peso (kg) --
Combustible Gasóleo (litros) 80
Número de plazas / Distribución de asientos 7 / 7

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Motor de Combustión
Combustible Gasóleo
Potencia máxima CV - kW / rpm 125 - 92 / 3600
Par máximo Nm / rpm 278 / 2000
Situación Delantero longitudinal
Número de cilindros 4 - En línea
Material del bloque / culata Hierro / Aluminio
Diámetro x carrera (mm) 96,0 x 92,0
Cilindrada (cm3
) ?
Relación de compresión 21,9 a 1
Distribución 2 válvulas por cilindro. Un árbol de levas en el bloque
Alimentación Inyección Indirecta. Turbo. Intercooler
Automatismo "Stop/Start" No

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 0,50 punt) Quines funcions tenen el turbo i l’intercooler?
 (0,50 punt) Calcula la cilindrada unitària i la total.
 (0,50 punt) Calcula el volum de la cambra de combustió.
 (1,00 punt) Suposant que quan circula a 100 km/h (circulació extraurbana)
el motor desenvolupa el 36% de la potència màxima. Calcula el
rendiment. (Pc gasoil= 43.100 kJ/kg, ρ= 0,825 kg/l)

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 (2,00 punts) Per celebrar que per fi han acabat batxillerat (un curs on han sofert
molt), l’orgullós propietari del cotxe invita als seus companys de classe a
marxar uns dies a la platja. Per fer una festa compren unes cerveses i una nevera
per refredar-les. A mitja tarda comencen a reconèixer que la tecnologia
industrial tampoc era tan avorrida. De fet, ara pensen en ella i es pregunten
quina potència deu tenir el motor de la nevera. Segurament part de la situació
l’ha creat la cervesa però per una vegada estan tots interessats en un tema
tecnològic. Ajuda’ls a resoldre el dubte. Les dades del problema son:
o A la nevera caben 20 ampolles de cervesa.
o El vidre de cada ampolla pesa 200 g i conté 250 g de cervesa.
o Ce cervesa= 4,00 kJ/kg·K, Ce vidre= 0,833 kJ/kg·K
o La temperatura ambient és de 40ºC i la nevera triga 12 minuts a refredar
les cerveses fins als 10ºC (temperatura final).

Pedro Lorenzo
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o La nevera és vermella, es connecta a l’encenedor del cotxe (12V) i té un
COP de 1,80.
o El propietari del cotxe es posa nerviós pel temps d’espera i comença a
dir “esto no sirve para nada”. Això no se si és una dada important per
que porta uns anys dient-ho de qualsevol tema.

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