Docs up_4566_expau_tec-ind_jun-gen_2010

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  1. 1. PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD FASE GENERAL: MATERIAS DE MODALIDAD CURSO 2009 – 2010 CONVOCATORIA: JUNIO MATERIA: TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II Los alumnos deberán elegir una de las dos opciones. Cada ejercicio vale 2.5 puntos. OPCIÓN AEJERCICIO 1 2a) Calcule el esfuerzo (σ) en GPa y la deformación unitaria (ε) de un cable de 5 cm de sección, que soporta una cargaaxial de 400 kN, sabiendo que su módulo de elasticidad vale 200 GPa (1 punto).b) Determine la diagonal (d), en mm, de la huella que deja la punta piramidal de diamante utilizada en un ensayo dedureza Vickers, sabiendo que el resultado del ensayo expresado según la norma es 685 HV 132 25 (1 punto).c) Calcule la masa del péndulo de Charpy utilizado en un ensayo de resiliencia, teniendo en cuenta que se utilizaron 2 2probetas de hormigón de 6 cm de sección y que la resiliencia del material resultó ser ρ=0.59 J/mm . El martillo del 2péndulo se soltó desde una altura de 1.5 m y después de romper las probetas ascendió 30 cm. Considere g=9.81 m/s(0.5 puntos).SOLUCIÓN 1a) F 4 × 105 σ= → σ= −4 Pa = 8 × 108 Pa = 0.8 GPa A 5 × 10 σ 8 × 108 ε= → ε= = 4 × 10 −3 E 2 × 1011b)c)EJERCICIO 2El motor de gasolina de una bomba de extracción de agua consume 20 l/h y tiene un rendimiento del 28 %. Sabiendo 3que el poder calorífico de la gasolina es de 9900 kcal/kg y que su densidad vale 0.68 g/cm , calcule: a) La energía extraída por unidad de tiempo del combustible (1 punto). b) La potencia proporcionada por el motor expresada en vatios (1 punto). c) El par motor cuando gira a 3500 rpm (0.5 puntos).SOLUCIÓN 2a) La cantidad de gasolina que el motor consume en una hora es: ℓ 1000 cm3 g kg mgasolina = 20 × ɺ × 0.68 3 = 13.6 h 1ℓ cm hpor tanto:  kg kcal  kcal Qc =  13.6 × 9900 ɺ  = 134640  h kg  h
  2. 2. b) Como ɺ W kcal kcal η = ɺ ⇒ W = η Qc ⇒ W = 0.28 × 134640 ɺ ɺ ɺ = 37699 Qc h hes el trabajo realizado por el motor por unidad de tiempo, es decir la potencia, que expresada en vatios vale: kcal 1h 4.18kJ Pu = 37699 × × ≈ 43.8kW h 3600 s 1kcalc) El par motor cuando gira a 3500 rpm Pu  60  37699 W  60  M= =  = 102.86 Nm ω  2π  3500rpm  2π   EJERCICIO 3 EEl tanque T se abastece del agua que le suministra el embalse E através de las tuberías 1 y 2 que se muestran en la figura adjunta. Los Agua B 3mdiámetros interiores de estas tuberías son de 50 mm y 30 mmrespectivamente; los diámetros de los chorros que salen de ellas son 10 m 5mde 30 mm y 20 mm respectivamente. Las secciones de las tuberías C A E •de desagüe son despreciables frente a la superficie del embalse, de 2 •D 20 mm 30 mmmanera que se puede considerar que el nivel del agua del embalseno cambia. Suponiendo que el agua del embalse se comporta como 1 50 mm 30 mm 3 2un fluido ideal de densidad 1010 kg/m y considerando g=9.81 m/s , Tcalcule: a) las velocidades vD, y vE m/s, y los caudales Q1 y Q2 en l/s. (1 punto) b) las velocidades vA, y vB m/s. (0.5 puntos) 2 c) la presión pC en kp/cm . (1 punto)SOLUCIÓN 3 3 3ρ=1010 kg/m -------------→ γ=9908.1 N/m 2 vDa) 10 + 0 + 0 = 0 + 0 + ⇒ v D ≃ 14.01 m / s 19.62 2 vE 8+0+0 = 0+0+ ⇒ v E ≃ 12.53 m / s 19.62 π -3 2 -3 3 Q1 = × (30 ×10 ) ×14.01 = 9.9 ×10 m / s = 9.9 ℓ / s 4 π -3 2 -3 3 Q2 = × (20 ×10 ) ×12.53 = 3.94 ×10 m / s = 3.94 ℓ / s 4b) 9.9×10-3 vA = π ≃ 5.04 m / s ×(50×10-3 )2 4 3.94×10-3 vB = π ≃ 5.57 m / s ×(30×10-3 )2 4c) vC=vB=5.57 m/s 2 pC (5.57) 2 8+0+0 = 0+ + ⇒ p C ≃ 163597.2 Pa ≃ 0.65 kp / cm 9908.1 19.62
  3. 3. EJERCICIO 4Un determinado sistema de transmisión digital pretende detectar cuando existen tres ó más señales a nivel alto (unos) enun bus de datos de cuatro líneas de entrada. a) Escriba la tabla de verdad del sistema de detección así como la función lógica de salida (1 punto). b) Simplifique la función lógica de salida mediante el método de Karnaugh (1 punto). c) Implemente con puertas lógicas NAND el sistema de control de detección (0.5 puntos).SOLUCIÓN 4a) Tabla de verdad y función lógica a b c d F 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 F = abcd + abcd + abcd + abcd + abcdb) Simplificar la función lógica mediante Karnaugh ab 00 01 11 10 cd 00 01 1 11 1 1 1 10 1 F = cdb + cda + abd + abcc) Implementar el circuito con puertas NAND F = cdb + cda + abd + abc = cdb + cda + abd + abc = (cdb) ⋅ (cda) ⋅ (abd) ⋅ (abc)
  4. 4. OPCIÓN BEJERCICIO 1 2a) Calcule la fuerza, en N, que hay que aplicar a un cable de acero de 400 cm de longitud y 80 mm de sección, para quese alargue 10 mm. El módulo de elasticidad del material vale 200 GPa (1 punto). 2b) Calcule la dureza Brinell de un material, en kp/mm , si una bola de acero de diámetro D=1.5 cm, sometida a unafuerza de 65 kN durante 20 segundos, deja una huella de profundidad f=0.134 cm. Exprese la dureza según la norma. 2Considere g=9.81 m/s (1 punto). 2c) Calcular la sección en mm de la probeta de hormigón utilizada en un ensayo de resiliencia, teniendo en cuenta que lamasa de 50000 g del péndulo de Charpy cae desde una altura de 160 cm y sube hasta una altura de 60 cm después de 2 2la colisión. La resiliencia del material vale 75 J/cm . Considere g=9.81 m/s (0.5 puntos).SOLUCIÓN 1a)b) Dureza Brinell normalizada: 105 HB 15 6626 20c) m g (H - h) m g (H - h) 50 × 9.81× (1.6 − 0.6) ρ= ⇒ A= → A= = 6.54 × 10 −4 m2 = 654 mm2 A ρ 75 × 10 4EJERCICIO 2Un ventilador industrial está accionado mediante un motor de corriente continua con excitación en serie que tiene lassiguientes características: - Potencia útil, Pútil = 30 kW - Tensión de alimentación, U = 280 V, - Intensidad absorbida de la red, Iabs = 120 A - Frecuencia, ω = 900 rpm - Resistencia del devanado inducido, Rind=0.15 Ω - Resistencia del devanado de excitación, Rexc=0.05 ΩPara el funcionamiento a plena carga: a) Dibuje el esquema eléctrico del motor y determine el rendimiento y la fuerza contraelectromotriz (1 punto). b) Calcule el valor de la potencia perdida por efecto Joule, así como las pérdidas conjuntas en el hierro y mecánicas (1 punto). c) El par útil. (0.5 puntos).Nota: Desprecie la caída de tensión en las escobillas, y la resistencia del reóstato de arranque y de los polos auxiliares.SOLUCIÓN 2 Ua) Según se deduce del esquema del motor serie se cumplirá que Pabs = U ⋅ I = 280 V × 120 A = 33600 W = 33.6kW Rapor tanto: E’ M Rexc Pu  30kW  I η= =  × 100 ≈ 89.3% Ri Pabs  33.6k W 
  5. 5. La fcem está dada por: E = U − (Rind + Rexc ) I = 280 − ( 0.2 Ω × 120 ) = 256 Vb) La potencia perdida por efecto Joule vale: PCu = (Rind + Rexc ) I2 = 0.2Ω × (120A ) = 2880 W 2Para calcular las pérdidas conjuntas del hierro más las mecánicas: Pu = Pei − PFe+m = E I − PFe+m ⇒ PFe +m = E I − Pu = 720 Wc) Conociendo la potencia útil es sencillo determinar el par nominal: Pu  60  30000 W  60  M= =  = 318.3 Nm ω  2π  900rpm  2π   EJERCICIO 3Por la tubería ramificada que se muestraen la figura adjunta, fluye agua salada de z2=3 m 2 ● 3densidad ρ=1030 kg/m . Los puntos 1 y A2=0.0096 m23 se sitúan al mismo nivel, mientras que Q2=82 l/s z2los puntos 2 y 4 están, respectivamente, 3por encima y por debajo de aquéllos. z3=0 m ● A3=0.006 m2Para los valores que se indican en lafigura, suponiendo que el agua se ● v3=4 m/s 1comporta como un fluido ideal y tomando 2g=9.81 m/s , calcule: z4= – 2 m a) el caudal Q1 en l/s y la presión p1 en z4 Q4=54 l/s 2 z1=0 m kp/cm . (1 punto) v4=10.8 m/s b) la presión p3 en kPa. (0.5 puntos) A1=0.020 m2 ● 4 p4=33 kPa c) la velocidad v2 en m/s y la presión p2 2 en kp/cm . (1 punto)SOLUCIÓN 3 3 3 ρ=1030 kg/m -------------→ γ=10104.3 N/m 3a) Q3 = 4 × 0.006 = 0.024 m / s = 24 ℓ / s -3 3 Q1 = 82 + 24 + 54 = 160 ℓ / s = 160 × 10 m /s 160×10-3 v1 = =8 m/s 0.02 2 3 2 p1 (8) 33 × 10 (10.8) 2 0+ + = -2 + + ⇒ p1 = 39901 Pa ≃ 0.41 kp / cm 10104.3 19.62 10104.3 19.62 2 2 39901 (8) p3 (4)b) 0+ + = 0+ + ⇒ p3 = 64621 Pa ≃ 64.62 kPa 10104.3 19.62 10104.3 19.62 82×10-3c) v2 = = 8.54 m / s 0.0096 2 2 39901 (8) p2 (8.54) 2 0+ + = 3+ + ⇒ p2 = 4988.33 Pa ≃ 0.051 kp / cm 10104.3 19.62 10104.3 19.62
  6. 6. EJERCICIO 4Se pretende automatizar un proceso industrial que consiste en desechar las piezas metálicas fabricadas que no cumplanuna serie de condiciones en función de los parámetros recogidos en diversos ensayos. Las piezas se someterán a unensayo de resiliencia, a un ensayo de tracción y a un ensayo de dureza Vickers. Si la pieza supera los valores deresiliencia y de dureza Vickers será considerada apta y si no será desechada. a) Escriba la tabla de verdad de la función de detección de pieza defectuosa y su función lógica de salida (1 punto). b) Simplifique la función lógica de salida mediante el método de Karnaugh (1 punto). c) Implemente con puertas lógicas NOR el sistema de control de detección de piezas defectuosas (0.5 puntos).SOLUCIÓN 4a) Tabla de verdad y función lógica V R T DESECHO 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 DESECHO = (V + R + T) ⋅ (V + R + T)b) Simplificar la función lógica con el método de Karnaugh VR 00 01 11 10 T 0 0 1 0 DESECHO = V + Rc) Implementar el circuito con puertas NOR DESECHO = V + R = V + R

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