PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD

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1 PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD FASE GENERAL: MATERIAS DE MODALIDAD CURSO CONVOCATORIA: JUNIO MATERIA: TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II OPCIÓN A EJERCICIO a) Calcule el esfuerzo (σ) en GPa y la deformación unitaria (ε) de un cable de 5 cm de sección, que soporta una carga axial de 00 kn, sabiendo que su módulo de elasticidad vale 00 GPa ( punto). b) Determine la diagonal (d), en mm, de la huella que deja la punta piramidal de diamante utilizada en un ensayo de dureza Vickers, sabiendo que el resultado del ensayo expresado según la norma es 685 HV 5 ( punto). c) Calcule la masa del péndulo de Charpy utilizado en un ensayo de resiliencia, teniendo en cuenta que se utilizaron probetas de hormigón de 6 cm de sección y que la resiliencia del material resultó ser ρ=0.59 J/mm. El martillo del péndulo se soltó desde una altura de.5 m y después de romper las probetas ascendió 0 cm. Considere g=9.8 m/s (0.5 puntos). SOLUCIÓN Los alumnos deberán elegir una de las dos opciones. Cada ejercicio vale.5 puntos. a) F 5 0 Pa Pa 0.8 GPa σ = σ = = = A σ 8 0 ε = ε = = 0 E 0 b) c) EJERCICIO El motor de gasolina de una bomba de extracción de agua consume 0 l/h y tiene un rendimiento del 8 %. Sabiendo que 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 ( punto). b) La potencia proporcionada por el motor expresada en vatios ( punto). c) El par motor cuando gira a 500 rpm (0.5 puntos). SOLUCIÓN a) La cantidad de gasolina que el motor consume en una hora es: por tanto: = l 000 cm g = kg gasolina mɺ h l cm h kg kcal kcal Qɺ c = = 60 h kg h

2 b) Como Wɺ kcal kcal η = Wɺ = ηqɺ c Wɺ = = 7699 Qɺ h h c es el trabajo realizado por el motor por unidad de tiempo, es decir la potencia, que expresada en vatios vale: kcal h.8kj Pu = kW h 600 s kcal c) El par motor cuando gira a 500 rpm M P W 60 ω π 500rpm π u = = = 0.86 Nm EJERCICIO El tanque T se abastece del agua que le suministra el embalse E a través de las tuberías y que se muestran en la figura adjunta. Los diámetros interiores de estas tuberías son de 50 mm y 0 mm respectivamente; los diámetros de los chorros que salen de ellas son de 0 mm y 0 mm respectivamente. Las secciones de las tuberías de desagüe son despreciables frente a la superficie del embalse, de manera que se puede considerar que el nivel del agua del embalse no cambia. Suponiendo que el agua del embalse se comporta como un fluido ideal de densidad 00 kg/m y considerando g=9.8 m/s, calcule: a) las velocidades v D, y v E m/s, y los caudales Q y Q en l/s. ( punto) b) las velocidades v A, y v B m/s. (0.5 puntos) c) la presión p C en kp/cm. ( punto) E Agua B m 0 m 5 m C A E D 0 mm 0 mm 50 mm 0 mm T SOLUCIÓN ρ=00 kg/m γ=9908. N/m vd a) = vd.0 m / s 9.6 ve = ve.5 m / s 9.6 π - - Q = (0 0 ).0= m / s = 9.9 l / s π - - Q = (0 0 ).5 =.9 0 m / s =.9 l / s b) v = 5.0 m / s A π ( ) v = 5.57 m / s B π (0 0 - ) c) v C =v B =5.57 m/s p C (5.57) = pc Pa 0.65 kp / cm

3 EJERCICIO Un determinado sistema de transmisión digital pretende detectar cuando existen tres ó más señales a nivel alto (unos) en un 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 ( punto). b) Simplifique la función lógica de salida mediante el método de Karnaugh ( punto). c) Implemente con puertas lógicas NAND el sistema de control de detección (0.5 puntos). SOLUCIÓN a) Tabla de verdad y función lógica a b c d F F = abcd + abcd + abcd + abcd + abcd b) Simplificar la función lógica mediante Karnaugh ab cd c) Implementar el circuito con puertas NAND F = cdb + cda + abd + abc F = cdb + cda + abd + abc = cdb + cda + abd + abc = (cdb) (cda) (abd) (abc)

4 OPCIÓN B EJERCICIO a) Calcule la fuerza, en N, que hay que aplicar a un cable de acero de 00 cm de longitud y 80 mm de sección, para que se alargue 0 mm. El módulo de elasticidad del material vale 00 GPa ( punto). b) Calcule la dureza Brinell de un material, en kp/mm, si una bola de acero de diámetro D=.5 cm, sometida a una fuerza de 65 kn durante 0 segundos, deja una huella de profundidad f=0. cm. Exprese la dureza según la norma. Considere g=9.8 m/s ( punto). c) Calcular la sección en mm de la probeta de hormigón utilizada en un ensayo de resiliencia, teniendo en cuenta que la masa de g del péndulo de Charpy cae desde una altura de 60 cm y sube hasta una altura de 60 cm después de la colisión. La resiliencia del material vale 75 J/cm. Considere g=9.8 m/s (0.5 puntos). SOLUCIÓN a) b) Dureza Brinell normalizada: 05 HB c) m g (H- h) m g (H - h) (.6 0.6) ρ = A = A = = m = 65 mm A ρ 75 0 EJERCICIO Un ventilador industrial está accionado mediante un motor de corriente continua con excitación en serie que tiene las siguientes características: - Potencia útil, P útil = 0 kw - Tensión de alimentación, U = 80 V, - Intensidad absorbida de la red, I abs = 0 A - Frecuencia, ω = 900 rpm - Resistencia del devanado inducido, R ind =0.5 Ω - Resistencia del devanado de excitación, R exc =0.05 Ω Para el funcionamiento a plena carga: a) Dibuje el esquema eléctrico del motor y determine el rendimiento y la fuerza contraelectromotriz ( punto). b) Calcule el valor de la potencia perdida por efecto Joule, así como las pérdidas conjuntas en el hierro y mecánicas ( 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 a) Según se deduce del esquema del motor serie se cumplirá que U por tanto: P = U I = 80 V 0 A = 600 W =.6kW abs η P P u = = abs 0kW.6k W % E R i M I R a R exc

5 La fcem está dada por: ( ) ( ) E' = U R + R I = 80 0.Ω 0 = 56 V ind exc b) La potencia perdida por efecto Joule vale: ( ) ( ) P = R + R I = 0.Ω 0A = 880 W Cu ind exc Para calcular las pérdidas conjuntas del hierro más las mecánicas: P = P P = E'I P P Fe + m = E'I P u = 70 W u ei Fe+ m Fe+ m c) Conociendo la potencia útil es sencillo determinar el par nominal: M P W 60 ω π 900rpm π u = = = 8. Nm EJERCICIO Por la tubería ramificada que se muestra en la figura adjunta, fluye agua salada de densidad ρ=00 kg/m. Los puntos y se sitúan al mismo nivel, mientras que los puntos y están, respectivamente, por encima y por debajo de aquéllos. Para los valores que se indican en la figura, suponiendo que el agua se comporta como un fluido ideal y tomando g=9.8 m/s, calcule: a) el caudal Q en l/s y la presión p en kp/cm. ( punto) b) la presión p en kpa. (0.5 puntos) c) la velocidad v en m/s y la presión p en kp/cm. ( punto) SOLUCIÓN z =0 m A =0.00 m z = m A = m Q =8 l/s z z z =0 m A =0.006 m v = m/s z = m Q =5 l/s v =0.8 m/s p = kpa ρ=00 kg/m γ=00. N/m a) Q = = 0.0 m / s = l / s Q = = 60 l / s = 60 0 m / s v 60 0 = = 8 m / s - p (8) 0 (0.8) = p = 990 Pa 0. kp / cm (8) p () b) = p = 66 Pa 6.6 kpa c) v = = 8.5 m / s (8) = + p + (8.5) p = 988. Pa 0.05 kp / cm

6 EJERCICIO Se pretende automatizar un proceso industrial que consiste en desechar las piezas metálicas fabricadas que no cumplan una serie de condiciones en función de los parámetros recogidos en diversos ensayos. Las piezas se someterán a un ensayo de resiliencia, a un ensayo de tracción y a un ensayo de dureza Vickers. Si la pieza supera los valores de resiliencia 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 ( punto). b) Simplifique la función lógica de salida mediante el método de Karnaugh ( punto). c) Implemente con puertas lógicas NOR el sistema de control de detección de piezas defectuosas (0.5 puntos). SOLUCIÓN a) Tabla de verdad y función lógica V R T DESECHO DESECHO = (V + R + T) (V + R + T) b) Simplificar la función lógica con el método de Karnaugh T VR DESECHO = V + R c) Implementar el circuito con puertas NOR DESECHO = V + R = V + R

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