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

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1 PRUEBS DE CCESO L UNIVERSIDD L.O.G.S.E. CURSO CONVOCTORI: SEPTIEMBRE MTERI: TECNOLOGÍ INDUSTRIL II Los alumnos deberán elegir una de las dos opciones. Cada ejercicio vale.5 puntos. OPCIÓN Ejercicio a) Una probeta cilíndrica de acero está sometida a un esfuerzo de tracción de 6 MPa, debido a una carga de 5 kn. Calcule el diámetro de la probeta, en mm (0.5 puntos). b) En un ensayo de Brinell se determina que la dureza del material es de 0 kp/mm. Calcule el diámetro, (D), en mm, de la bola de acero empleada en el ensayo, sabiendo que deja una uella (casquete esférico) de profundidad f=0.7 mm, cuando se le aplica una fuerza de 55 kn durante 5 segundos. Recuerde que el área que deja la bola de un ensayo Brinell viene dada por la expresión =πdf. Exprese la dureza según la norma. Considere g=9.8 m/s ( punto). c) Calcule la sección, en mm, de la probeta utilizada en un ensayo de resiliencia, teniendo en cuenta que la masa de 0 kg del péndulo de Carpy empleado cae desde la altura de m y sube, después de la colisión, asta una altura de 0 cm. La resiliencia del material vale 55 J/cm. Considere g=9.8 m/s ( punto). Ejercicio Un motor diesel consume 0 kg de combustible por ora. El calor de combustión es de 000 kcal/kg. Si el rendimiento del motor es del 5%, determine: a) La potencia proporcionada por el motor a la transmisión, expresada en vatios ( punto). b) El calor cedido a la atmósfera (0.5 puntos). c) La temperatura del motor, si suponemos que el rendimiento es el ideal y que el foco frío está a 0 ºC ( punto). Ejercicio Los depósitos y B se abastecen del agua del tanque C, presurizado a 0 kpa, a través de las tuberías que se muestran en la figura adjunta. Los diámetros interiores de estas tuberías son de 80 mm y 60 mm; los diámetros de los corros que salen de ellas son de 0 mm y 0 mm respectivamente. Suponiendo que el agua se comporta como un fluido ideal en régimen estacionario, y considerando g=9.8 m/s y ρ gua =00 kg/m, calcule: a) Los caudales Q, y Q B que llegan a los depósitos y B, en m /s ( punto). b) La velocidad v, en la sección, en m/s (0.5 puntos). c) Las presiones p y p en las secciones y, en kp/cm ( punto). Ejercicio En un determinado proceso industrial se verifica la calidad de unas piezas metálicas. Las piezas pasan a través de tres sensores que determinan el estado de las mismas. Si al menos dos sensores detectan defectos en las mismas serán desecadas. a) Escriba la tabla de verdad de la función de salida del detector de piezas defectuosas ( punto). b) Simplifique la función lógica mediante el método de Karnaug ( punto). c) Implemente el circuito con puertas lógicas universales NND (0.5 puntos). m m ire 60 mm gua 80 mm C 0 mm 0 mm B 0 kpa

2 OPCIÓN B Ejercicio a) Calcule el módulo de elasticidad, en GPa, de una barra de 000 mm de longitud y 5 mm de sección, si la barra se alarga mm, al cargarla con un peso de 5 kn ( punto). b) Calcule la dureza Vickers, en kp/mm, de un acero al que se aplica una fuerza de 0.9 kn durante 0 segundos, utilizando una punta de ensayo que deja una uella de 0.5 mm de diagonal. Exprese la dureza según la norma. Recuerde que en un ensayo de Vickers el área de una uella de diagonal d es =d /.85. Considere g=9.8 m/s ( punto). c) Calcule la resiliencia de un material, en J/mm, teniendo en cuenta que la maza del péndulo de Carpy de 5 kg, que cae sobre una probeta de cm de sección desde una altura de 50 cm, sube asta una altura de 5 cm después de la colisión. Considerar g=9.8 m/s (0.5 puntos). Ejercicio Un motor eléctrico de corriente continua con excitación en derivación tiene las siguientes características: - Potencia útil, P U = 0 CV - Tensión de alimentación, U= 0 V - Intensidad absorbida de la red, I abs = 0 - Frecuencia, ω =500 rpm - Resistencia del inducido, R i = 0. Ω - Resistencia del devanado de excitación, R exc = 0 Ω Determine, para el funcionamiento del motor a plena carga: a) El valor de la fuerza contraelectromotriz ( punto). b) La potencia perdida por efecto Joule en los devanados (pérdidas del cobre) y el valor conjunto de las pérdidas del ierro y mecánicas ( punto). c) El par útil (0.5 puntos). Nota: Despreciar en este problema la caída de tensión en las escobillas y la resistencia del reóstato de arranque y de los polos auxiliares. Ejercicio Por una tubería de 0 cm de diámetro circula un líquido cuya densidad vale 00 kg/m. La tubería presenta un estrecamiento en su parte central que tiene un diámetro de 5 cm. El caudal es de 0 l/s. la tubería se le a colocado un medidor de Venturi con mercurio como sustancia manométrica. De acuerdo con el esquema de la figura, suponiendo que se trata de un fluido ideal en régimen estacionario, considerando g=9.8 m/s, y ρ Hg =.6 g/cm, calcule: a) las velocidad del líquido en las secciones y, en m/s (0.5 puntos). b) la diferencia de presiones, (p p ), entre los puntos y, en kp/cm ( punto). c) el valor de la diferencia de altura entre las columnas de mercurio, en cm ( punto). Ejercicio Se pretende diseñar un circuito combinacional de cuatro bits de entrada, que detecte cuándo están activos los pesos y 0 de la combinación. a) Escriba la tabla de verdad de la función lógica de salida ( punto). b) Simplifique la función lógica mediante el método de Karnaug ( punto). c) Implemente el circuito con puertas lógicas universales NOR (0.5 puntos). 0 cm 5 cm 0 cm

3 Ejercicio --SEP-009 a) Una probeta de acero cilíndrica está sometida a un esfuerzo de tracción de debido a una fuerza de 5 KN. Calcule el diámetro (D), en mm, de la probeta (0.5 puntos). b) En un ensayo de Brinell se determina que la dureza del material es de 0 kp/mm. Calcular el diámetro (D), en mm, de la bola de acero empleada en el ensayo, sabiendo que deja una uella (casquete esférico) de profundidad f=0.7 mm, cuando se le somete a una fuerza de 55 kn durante 5 segundos. Recuerde que el área que deja la bola de un ensayo Brinell viene dada por la expresión =πdf. Exprese la dureza según la norma. Considere g=9.8 m/s ( punto). c) Calcular la sección, en mm, de una probeta utilizada en un ensayo de resiliencia, teniendo en cuenta que la masa de 0 Kg de un péndulo de Carpy cae desde una altura de m y sube asta una altura de 0 cm después de la colisión. La resiliencia del material vale 55 J/cm. Considere g=9.8 m/s ( punto). a) F 5 0 σ = = 7. 0 m π = D D = D 0 mm π b) 55 0 F F HB = = = 9.8 = 6.7 mm HB 0 Dureza Brinell normalizada: 0HB m g (H ) m g (H ) (.0 0.) c) ρ = = = ρ mm

4 Ejercicio --SEP-009 Un motor diesel consume 0 kg de combustible por ora. El calor de combustión es de 000 kcal/kg: Si el rendimiento del motor es del 5%, determine: a) La potencia proporcionada por el motor a la transmisión expresada en vatios ( punto). b) El calor cedido a la atmósfera (0.5 puntos). c) La temperatura del motor si suponemos que el rendimiento es el ideal y que el foco frío está a 0 ºC ( punto). a) La energía extraída del combustible es: de forma que Qɺ c kg kcal kcal = 0 0 = 0000 kg Wɺ η = ɺ = ηɺ ɺ kcal kcal W Q = = ɺ c W Q c este es trabajo realizado por el motor por unidad de tiempo, es decir la potencia, que expresada en vatios vale: kcal.8kj P = 7500 =.9kW 600 s kcal b) El calor cedido a la atmósfera será el no convertido en trabajo: ɺ = ɺ ɺ ɺ = ɺ ɺ kcal kcal kcal W Qc Qf Qf Qc W = = 8500 c) El rendimiento ideal es: η Ideal Tf Tf 0.5K = Tc = = = 0.K º C T η 0.5 c Ideal

5 Ejercicio --SEP-009 Los depósitos y B se abastecen del agua del tanque C, presurizado a 0 kpa, a través de las tuberías que se muestran en la figura adjunta. Los diámetros interiores de estas tuberías son de 80 mm y 60 mm; los diámetros de los corros que salen de ellas son de 0 mm y 0 mm respectivamente. Suponiendo que el agua se comporta como un fluido ideal en régimen estacionario, y considerando g=9.8 m/s y ρ gua =00 kg/m, calcule: m ire gua 80 mm C 0 kpa a) los caudales Q, y Q B que llegan a los depósitos y B, en m /s. ( punto) b) la velocidad v, en la sección, en m/s. (0.5 puntos) c) las presiones p y p en las secciones y, en kp/cm. ( punto) m 60 mm 0 mm 0 mm B a) Se aplica la ecuación de Bernoulli a las líneas de corriente 0- y 0-B, teniendo en cuenta que: ire B p = 0 0 Pa; v = 0 m / s y p = 0 Pa; p = 0 Pa 0 0 (v ) 0 : = v = 7.78 m / s (v B ) 0 B : = v = B 8. m / s El caudal que reciben los tanques y B será: m B π - Q = (0 0 ) 7.78 = 0.0 m / s π - Q B = (0 0 ) 8. = 0.09 m / s b) De acuerdo con la ecuación de continuidad: Q = Q + QB = 0.05 m / s Q 0.05 v = v = = 7.0 m / s π - (80 0 ) c) Se aplica la ecuación de Bernoulli a las líneas de corriente 0- y 0-, teniendo en cuenta previamente que: Q 0.0 v = v = =. m / s π - (80 0 ) QB 0.09 v = v = =.56 m / s π - (60 0 ) 0 : 0 0 p + + = + (.) p = 9.68 kpa.5 kp / cm : 0 0 p (.56) = p = 59.0 kpa.6 kp / cm

6 Ejercicio --SEP-009 En un determinado proceso industrial se verifica la calidad de unas piezas metálicas. Las piezas pasan a través de tres sensores que determinan el estado de las mismas. Si al menos dos sensores detectan defectos en las mismas serán desecadas. a) Escribe la tabla de verdad de la función de salida del detector de piezas defectuosas b) Simplifica la función lógica mediante el método de Karnaug. c) Implementa el circuito con puertas lógicas universales NND. E E E0 D E0 EE D = E0E + E0E + EE -> D = E0E + E0E + EE D = E0E. E0E. EE E E E0 U SN700 U SN700 U SN700 U SN700 U5 SN700 U7 SN70 U6 SN700

7 Ejercicio -B-SEP-009 a) Calcule el módulo de elasticidad (E) en GPa de una barra de 000 mm de longitud y 5 mm de sección, si la barra se alarga mm, al cargarla con un peso de 5 KN ( punto). b) Calcule la dureza Vickers, en kp/mm, de un acero al que se aplica una fuerza de 0.9 KN durante 0 segundos, utilizando una punta de ensayo que deja una uella de 0.5 mm de diagonal. Exprese la dureza según la norma. Recuerde que en un ensayo de Vickers el área de una uella de diagonal d es =d /.85. Considere g=9.8 m/s ( punto). c) Calcule la resiliencia (ρ) de un material, en J/mm, teniendo en cuenta que la maza de 5 kg de un péndulo de Carpy que cae desde una altura de 50 cm sobre una probeta de cm de sección, sube asta una altura de 5 cm después de la colisión. Considerar g=9.8 m/s (0.5 puntos). a) b) d = mm Dureza Vickers normalizada: 680.6HV c)

8 Ejercicio -B-SEP-009 Un motor eléctrico de corriente continua con excitación en derivación que tiene las siguientes características: - Potencia útil: 0 CV - Tensión de alimentación, U= 0 V, - Intensidad absorbida de la red I abs = 0 - Frecuencia: ω =500 rpm - Resistencia del inducido R i = 0. Ω, i - Resistencia del devanado de excitación, R exc = 0 Ω Determine para el funcionamiento a plena carga: a) El valor de la fuerza contraelectromotriz del motor. ( punto). b) La potencia perdida por efecto Joule en los devanados (pérdidas del cobre) y el valor conjunto de las pérdidas del ierro y mas las mecánicas. ( punto). c) El par útil. (0.5 puntos). Nota: Despreciar en este problema la caída de tensión en las escobillas y la resistencia del reóstato de arranque y de los polos auxiliares. a) Según se deduce del esquema del motor derivación se cumplirá que U = E ' + RI U = RexcIexc I = I + I i i abs i exc La intensidad de excitación es, por tanto Por tanto, con lo que, I exc U 0V = = = R 0Ω exc I = I I = 0 = 9 i abs exc R exc I exc R i M I abs E I i U ( ) E ' = U RI = 0V 0.Ω 9 = 6.V i i b) Las pérdidas por efecto Joule son: Cu exc exc i i ( ) ( ) ( ) ( ) P = R I + RI = 0Ω + 0.Ω 9 = 5.W La potencia útil y la potencia absorbida valen: W P = CV = 755W ; P = 0V 0 = 8800W u CV PFe + mec = Pabs Pu PCu = W W W = W Y, por tanto: ( ) c) El par útil vale: Ptotales abs M Pu W 60 = = = 6.8Nm ω π 500rpm π

9 Ejercicio -B-SEP cm Por una tubería de 0 cm de diámetro circula un líquido cuya densidad vale 00 kg/m. La tubería presenta un estrecamiento en su parte central que tiene un diámetro de 5 cm. El caudal es de 0 l/s. la tubería se le a colocado un medidor de Venturi con mercurio como sustancia manométrica. De acuerdo con el esquema de la figura, suponiendo que se trata de un fluido ideal en régimen estacionario, considerando g=9.8 m/s, y ρ Hg =.60 g/cm, calcule: a) las velocidad del líquido en las secciones y, en m/s. (0.5 puntos) b) la diferencia de presiones, p -p, entre los puntos y, en kp/cm. ( punto) c) el valor de la diferencia de altura entre las columnas de mercurio, en cm. ( punto) 0 cm 0 cm a) ( ) π = = m v = =.7 m / s ( ) π = = m v = = 5.09 m / s b) plicando la ecuación de Bernoulli entre y : p (.7) p (5.09) + = + p p =.5 kpa = 0. kp / cm c) Puesto que los puntos y B están al mismo nivel, en el mismo fluido en reposo, su presión es la misma: p = p B z p = p + ρ g z + ρ g liq Hg ( ) p = p + ρ g z + B liq B partir de las expresiones anteriores, operando, se llega a que: ( p p ) = = 0.0 m = 0. cm g ( ρh ρ g liq )

10 Ejercicio -B-SEP-009 Se pretende diseñar un circuito combinacional de cuatro bits de entrada que detecte cuando están activos los pesos y 0 de la combinación. a) Escribe la tabla de verdad de la función lógica de salida b) Simplifica la función lógica mediante el método de Karnaug. c) Implementa el circuito con puertas lógicas universales NOR. d c b a F F= a.d ba dc F = a. d = a + d a d U SN70 U SN70 U SN70