Problemas341 Etapas Producción de materia prima más desecho de producto Producción y uso de las bolsas Emisiones (oz/bolsa) Papel Plástico 0.0510 0.0516 0.0045 0.0146 Energí a consumida Btu/costal) Papel Plástico 724 905 185 464 Suponga que las emisiones atmosféricas y el consumo de energía no dependen de que las nuevas bolsas se fabriquen de materia prima nueva o de bolsas recicladas y que se requiere casi el doble de bolsas de plástico que de papel para guardar una cantidad dada de comestibles. (a) Calcule las emisiones al aire (Ib,„) y el consumo de energía (Btu) por cada 1000 bolsas de papel utilizadas y por 2000 bolsas de plástico usadas, suponiendo que ninguna se recícla. (b) Repita los cálculos del inciso (a) suponiendo que se recicla 60% de las bolsas usadas. ¿En qué porcentaje se reducen las emisiones atmosféricas y el consumo de energía al reciclar cada tipo de material de las bolsas? (c) Estime el número de bolsas que se emplean a diario en Estados Unidos (población = 300 millones), y calcule la tasa promedio de consumo de energía (megawatts, MW) asociada con la producción, uso y desecho de estas bolsas, suponiendo que son de plástico y que no se reciclan. ¿Cuántos MW se ahorrarían con 60% de reciclado? (d) Debe haber determinado que las emisiones atmosféricas y el consumo de energía son mayores cuando se emplea papel en vez de plástico, aunque el reciclado reduce estas diferencias. No obstante, el hecho de decidir emplear plástico basándose por completo en este resultado podría ser un error grave. Mencione varios factores importantes que no se consideraron al tomar esta decisión, incluyendo aspectos sobre el impacto ecológico potencial de cada tipo de bolsa. 7.4. Se bombea metanol líquido desde un tanque grande de almacenamiento a través de una tubería de 1 pulgada de diámetro interno a razón de 3.00 gal/min. (a) ¿A qué velocidad en (i) ft-lbf/s y (ii) hp transporta el metanol la energía cinética en la tubería? (b) La alimentación de energía eléctrica a la bomba que transporta el metanol debe ser mayor que la cantidad calculada en el inciso (a). ¿Qué supone que le sucede a la energía adicional? (Hay varias respuestas posibles.) El aire a 300°C y 130 kPa fluye a través de una tubería horizontal de 7 cm de DI a una velocidad de 42.0 m/s. (a) Calcule £i¡(W) suponiendo comportamiento ideal del gas. (b) Si el aire se calienta a 400°C a presión constante, ¿qué valor tiene A£k = £k(400°C) — £|<(300oC)? (c) ¿Por qué sería incorrecto decir que la velocidad de transferencia de calor al gas en el inciso (b) debe ser igual a la velocidad de cambio de la energía cinética? 7.6. Suponga que vacía un galón de agua encima de un gato que está maullando a 10 pies debajo de la ventana de su recámara. (a) ¿Cuánta energía potencial (ft-lbf) pierde el agua? (b) ¿A qué velocidad viaja el agua (ft/s) justo antes del impacto? (c) Diga si es cierto o falso: la energía debe conservarse, de modo que la energía cinética del agua antes del impacto debe ser igual a la energía cinética del gato después del impacto. El metano entra a una tubería con DI de 3 cm a 30°C y 10 bar a velocidad promedio de 5.00 m/s y emerge en un punto 200 m más bajo que la entrada, a 30°C y 9 bar. (a) Sin hacer cálculos, prediga los signos (+ o —) de AÉ\¡ y AÉp, donde A significa (salidas - entradas). Dé una breve explicación de su razonamiento. (b) Calcule AE^ y A£ p (W), suponiendo que el metano se comporta como gas ideal. 7.8. En fecha reciente, adquirió un amplio lote de terreno muy barato en lajungla del Amazonas. Está feliz con su adquisición hasta que llega al sitio y observa que la fuente más cercana de electricidad está a 1500 millas de distancia, hecho que su cuñado, el agente de bienes raíces, olvidó mencionar. Como la ferretería de la localidad no vende extensiones de 1500 millas de largo, decide construir un pequeño generador hidroeléctrico bajo una cascada cercana de 75 m de alto. La velocidad de flujo de la cascada es 105 m-Vh. y anticipa que necesitará 750 kWh/semana para que funcionen la iluminación, el aire acondicionado y la televisión. Calcule la energía máxima que puede producirse en teoría de la cascada y vea si es suficiente para cubrir sus necesidades. 7.7. 7.5.