PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD L.O.G.S.E.

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1 PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD L.O.G.S.E. CURSO CONVOCATORIA: SEPTIEMBRE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II Lo alumno deberán elegir una de la do opcione. Cada ejercicio vale,5 punto. La pregunta del primer ejercicio on de repueta corta. Ejercicio Opción A i) Dibuje el ciclo ideal de un motor Dieel de cuatro tiempo (diagrama P-V). Indique lo proceo termodinámico que tienen lugar y diga i en lo mimo e cede o aborbe energía. (0.5 punto) Tramo : Compreión adiabática (=0) Tramo : Expanión ióbara (P=cte) Se produce la combutión de la mezcla (la mezcla e autoinflama a medida que e introduce el combutible por lo inyectore), cediendo un calor de combutión. Tramo 4: Expanión adiabática (=0) Se realiza un trabajo poitivo. Tramo 4 : Depreurización iócora (V=cte). Hay ceión de energía (en forma de calor) al ambiente. ii) ué motor tiene mayor relación de compreión eficaz, un motor de do tiempo o un motor de cuatro tiempo? (0.5 punto) Vu VC La relación de compreión e: RC = VC Siendo Vu el volumen entre el PMI y el PMS (o cilindrada unitaria) y VC el volumen de la cámara de combutión,si lo cilindro y lo pitone on iguale, la relación de compreión no varía (pueto que ólo depende de Vu y VC. iii) Por una tubería circula un caudal máico de 00 kg/ de un líquido de denidad ρ=.5 g/cm. Cuál e el caudal volumétrico expreado en l/? (0.5 punto) M V M 00 kg M = = ρ = ρv V = V = = 0. m = 00 l t t ρ 500 kg m iv) Un recipiente cilíndrico de acero provito de un émbolo móvil contiene una maa m de un cierto ga. Cuando obre el émbolo e coloca una maa M el volumen que ocupa el ga e V; cuando e coloca una maa M, el volumen que ocupa el ga paa a er V/6. ué relación exite entre la denidade del ga en eta do ituacione? Razone u repueta. (0.5 punto) m m m ρ = ; ρ = = 6 ρ = 6ρ V V 6 V v) Ecriba la tabla de verdad de un bietable JK y explique u funcionamiento. (0.5 punto) El bietable JK conta de do entrada y do alida complementada. unciona con lo mimo criterio del bietable RS, pero ademá conigue einar la indeterminación que ete preenta para R= y S=. Su tabla de verdad implificada e la iguiente J K t t ó t J 0 0 ó 0 K 0 0 ó 0 ó t Cuando J=0 y K=0 el valor de la alida t coincide con el etado del circuito en el etado anterior. Cuando J=0 y K= el valor de la alida t iempre vale cero independientemente del etado del circuito en el etado anterior. Cuando J= y K=0 el valor de la alida t iempre vale uno independientemente del etado del circuito en el etado anterior. Cuando J= y K= el valor de la alida t e el contrario al etado del circuito en el etado anterior.

2 Ejercicio a) En un enayo de tracción: qué on el efuerzo y la deformación unitaria? en qué unidade e miden eta magnitude en el itema internacional? qué relación matemática exite entre ella, cuando e trabaja por debajo del límite elático (en la zona de proporcionalidad)? (0.5 punto). El efuerzo unitario e define como el cociente entre la fuerza a la que etá ometida la probeta de enayo y el área A de u ección: σ=/a. En el itema internacional e mide en Newton partido por metro cuadrado, N/m, eto e, en Pacale. La deformación unitaria e define como el cociente entre el incremento de longitud de la probeta de enayo (L-L O ) y u longitud inicial L O : ε=(l-l O )/L O. De acuerdo con eta definición e una magnitud adimenional. Cuando e trabaja por debajo del límite de proporcionalidad reulta que la deformacione y lo efuerzo unitario on proporcionale, σ = Eε iendo la contante de proporcionalidad E, el módulo elático o módulo de Young del material. La relación anterior e conoce como ley de Hooke. b) Se abe que cuando el efuerzo unitario (σ) de una probeta de molibdeno vale 565 MPa u deformación unitaria (ε) vale Cuánto vale el efuerzo unitario en MPa para una deformación unitaria de valor ? ( punto). σ Pa E = E = =.9 0 ε Pa E 4 GPa (.9 0 Pa) (.67 0 ) 54. MPa σ = Eε σ = 5 c) ué carga, expreada en kp, e le aplicó al punzón de diamante de un enayo Vicker i depué de 0, dejó una huella de diagonal d=. mm, y la dureza dio 84 kp/mm? Expree la dureza egún la norma. Recuerde que el área de la huella de diagonal d, que deja el punzón de diamante al penetrar la probeta e A=d /.854. ( punto) d A = A =.854 (.mm).854 HV = = HV A A mm kp = mm = 0. kp mm Dureza Vicker normalizada: 84HV 0. 0

3 Ejercicio Un motor eléctrico de corriente continua con itación en derivación que tiene la iguiente caracterítica: Tenión de aentación, U= 600 V, reitencia del devanado de itación, R = 600 Ω, reitencia del inducido R i = 0. Ω, intenidad aborbida de la red I ab = 8 A, potencia útil, 00 CV. Determine: a) Rendimiento del motor. ( punto) W P CV u CV η = = 00 = 88.8% P ab V A b) La intenidad de itación y la intenidad del inducido. ( punto) Según e deduce del equema del motor derivación e cumplirá que U = E' Ri I i U = RI I ab = I i I I I ab La intenidad de itación e, por tanto M E R U 600V I = = = A I R 600Ω i con lo que I i = I ab I = 8 A A = 7 A c) El par útil cuando el motor gira 00 rpm.(0.5 punto) R i U W Pu CV 00 CV 60 M = = = Nm ω π 00 rpm π Nota: Depreciar en ete problema la caída de tenión en la ecobilla y la reitencia del reótato de arranque y de lo polo auxiliare.

4 Ejercicio 4 La apertura y cierre del tejado de un invernadero de flore de decoración depende del etado de 4 enore que controlan la temperatura (T), la velocidad del viento (V), la preión atmoférica (P) y la humedad del ambiente (H). El cierre e producirá de manera automática cuando e active un motor controlado por la eñal de alida del circuito de control que queremo dieñar. Dicha eñal de alida pondrá en funcionamiento el motor iempre y cuando e produzca alguna de la iguiente condicione catológica: T ACTIVO La temperatura ambiente upera lo 0º C; V ACTIVO Velocidad del viento uperior a lo 50 Km/ h; H ACTIVO Humedad inferior al 40 %. a) Calcule la función lógica de alida del circuito que activa el motor de cierre. ( punto) Lo má cómodo e exprearlo en forma de producto de uma: ( V T H P)( V T H P ) = En forma de uma de producto e má complejo = VTHP VTHP VTHP VTHP VTHP VTHP VTHP VTHP VTHP VTHP VTHP VTHP VTHP VTHP b) Simplifique la función lógica mediante el método de Karnaugh. ( punto) En ete cao, e má encillo implificar la función en forma de producto de uma. Preentamo, de toda forma, lo do mapa de Karnaugh que proporcionan la mima olución: V T H P (motor) HP VT H T V HP VT H T V Con lo que la función lógica implificada e puede ecribir como: = H T V d) Implemente el circuito con puerta lógica univerale NAND ó NOR. (0.5 punto) Para obtener la expreión en función ólo de puerta NAND realizamo una doble negación obre la función implificada, obteniendo La implementación fíica de eta función e: = H V T = H V T T V H T V H

5 Ejercicio Opción B i) Dibuje el diagrama P-V de un motor de Carnot que trabaja con un ga ideal. Explique con brevedad, la tranformacione termodinámica que componen el ciclo e indique en cuále e produce aborción o ceión de energía. (0.5 punto) El ciclo de Carnot etá compueto por lo iguiente proceo P 4. Compreión ioterma (aborción de energía del foco caliente). Compreión adiabática (no aborbe ni cede energía). Expanión ioterma (e realiza trabajo) 4. Expanión adiabática (e realiza trabajo) P T P P T ii) Determine la reitencia total de un motor de corriente continua con itación en erie, abiendo que al conectarlo a una tenión de aentación de 40 V, la fuerza contraelectromotriz e de 0 V y la intenidad nominal I de 0 A, a la velocidad de giro nominal. (0.5 punto) U E 40 0 U = E ex i ex i I 0 ( R R ) I ( R R ) = = = Ω V 4 V V V iii) Indique la variación que experimentan el caudal, la velocidad y la preión de un fluido ideal incompreible, cuando la ección de la tubería por la que circula varía egún e indica en la figura adjunta. (0.5 punto) Para un fluido ideal que circula por una conducción horizontal en régimen etacionario, la velocidade on inveramente proporcionale al área de la eccione y la preione directamente proporcionale al área de la eccione; por coniguiente: v <v y p < p. Para fluido incompreible el caudal que atraviea cualquier ección permanece contante: =. iv) Un recipiente indutrial tiene la forma de la figura, iendo la ección menor de 6 cm y la ección mayor de 00 cm. Si etá completamente lleno de aceite, qué preión, y qué fuerza, oporta el fondo del recipiente cuando e ejerce una fuerza de 8 kp obre el tapón tal y como e muetra en la figura? Suponga que el tapón actúa como un émbolo perfecto, eto e, que deliza por el recipiente in rozamiento y in tener pérdida. (0.5 punto) p=/a p=8/6=0.5 kp/cm El Principio de Pacal dice que la preión ejercida en un punto de un fluido e tranmite por igual a lo demá punto del fluido; por coniguiente la preión en el fondo del recipiente vale 0.5 kp/cm y la fuerza que oporta éte erá: =0.5 00=00 kp v) Ecriba la tabla de verdad de un bietable T aíncrono y explique u funcionamiento. (0.5 punto) E una modificación del bietable J-K que tiene la entrada J y K unida en una ola, T. Su tabla de verdad e: T (T) (T) T Cuando en la línea de entrada T hay un 0 el valor almacenado en el bietable no varía, mientra que cuando en la entrada T hay un, el valor almacenado e invierte. Su tabla de verdad reducida e la iguiente T t t 0 0 ó t 0 ó t Cuando la entrada T=0, la alida t no cambia de valor, pero cuando T=, la alida t e invierte.

6 Ejercicio a) Comente la relación que exite entre el efuerzo (σ) y la deformación unitaria (ε) en un enayo de tracción cuando e trabaja por debajo del límite elático. En qué unidade e miden eta magnitude en el itema internacional? (0.5 punto) σ Por debajo del límite elático E, e ditinguen do zona: zona proporcional OP, en la que lo efuerzo unitario (σ) on proporcionale a la deformacione unitaria (ε), verificándoe la ley de E Hooke, σ=eε. En eta ecuación E e el módulo de elaticidad o módulo de Young, que al igual que el efuerzo unitario e mide en pacale (Pa); la P deformación unitaria e una magnitud adimenional. zona no proporcional PE, en la que lo deformacione dejan de er proporcionale a lo efuerzo, eto e, σ Eε. b) Para una determinada aleación de molibdeno cuyo módulo de elaticidad vale 4 GPa, la zona no proporcional comienza al aplicarle una tenión o efuerzo unitario uperior a 565 MPa. Cuál e la máxima fuerza que puede oportar una probeta de mm de diámetro in alcanzar dicha zona? Cuál e u deformación unitaria en ete cao? ( punto) π 6 A = D 4 σ σ = A π A = 4 = σ ( mm).097 mm A = A = m 6 ( Pa) ( m ) 0 = Eε ε σ = E = Pa ε Pa = c) En un enayo de Brinell utilizando una bola de diámetro D=0 mm que deja una huella (caquete eférico) de profundidad f=0.764 mm e determina que la dureza del material e de 5 kp/mm. qué fuerza e aplica obre la bola? Recuerde que el área que deja la bola de un enayo de Brinell viene dada por la expreión A=π D f.( punto) A = π D f A = π ( 0 mm) ( mm) 4 mm kp = = HV A = 5 4 mm = 000 A mm HV ( ) kp kn O ε

7 Ejercicio Por la tubería ramificada que e muetra en la figura adjunta, fluye aceite de uo indutrial. Lo punto, y 4 e encuentran al mimo nivel, en tanto que el punto etá m por encima de aquéllo. Para lo valore que e indican en la figura, calcule: a) El caudal, en m /, y la velocidad v, en m/. (0.5 punto) ( 5 m ) ( 0.0 m ) 0. m = / = 0.4 m v = = = m A 0. m b) la velocidad v, en m/, y el caudal, en m /. ( punto) Ecuación de Bernouilli: z v g p ρg = z v g p ρg Aplicándola a lo punto y, e tiene: ( m ) ( 80 0 Pa) v ( ) ( 56 0 Pa) 0 9.8m 8 0 N m = m 9.8m 8 0 N m De donde obtenemo que: v 4.86 m / y = v A = m m c) El caudal 4, en m /, la velocidad v 4, en m/, y la preión p 4, en kpa. ( punto) Aplicando la Ecuación de Continuidad: = ( ) 0.5 m / Por tanto: m / v 4 = = = 5 m / A 0.05m 4 = 4 4 = Para calcular la preión en el punto 4 aplicamo, de nuevo la Ecuación de Bernouilli entre éte y el punto. z v p = z g ρg 4 v4 p4 m 0 g ρg 9.8m ( ) ( 80 0 Pa) ( 5 m ) 8 0 N m = 0 9.8m p4 8 0 N m De donde obtenemo que: p4 = 7. 4 kpa Conidere que e trata de un fluido incompreible y que on depreciable toda la pérdida de energía (condicione ideale). Suponga que la aceleración de la gravedad vale 9.8 m/ y que el peo epecífico del aceite e γ=8000 N/m (γ=ρ g).

8 Ejercicio 4 Dieñe un circuito digital de control, que compare a la entrada do palabra binaria de bit (ab y cd), de manera que cuando la combinación binaria formada por lo bit ab, ea menor que la combinación binaria formada por lo bit cd, la alida ea. a) Calcule la función lógica de alida. ( punto) = abcd ab cd ab cd abcd abcd ab cd b) Simplifique la función lógica mediante el método de Karnaugh. ( punto) El mapa de Karnaugh correpondiente a eta tabla de verdad e: cd ab Con lo que la función lógica implificada e puede ecribir como: = ac ab d b cd c) Implemente el circuito con puerta lógica univerale NAND. (0.5 punto) Para obtener la expreión en función ólo de puerta NAND realizamo una doble negación obre la función implificada, obteniendo La implementación fíica de eta función e: = ac abd b cd = ac ab d b cd a b c d a b c d