Tecnologia Industrial Junio 2009 Resuelto

7/27/2019 Tecnologia Industrial Junio 2009 Resuelto

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PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD

L.O.G.S.E.

CURSO 2008-2009 CONVOCATORIA: JUNIO

MATERIA: TECNOLOGA INDUSTRIAL II

OPCIN A

Ejercicio 1a) Calcule la fuerza, en kN, que hay que aplicar a un cable de 10 m de longitud y 154 mm

2de seccin, para

que se alargue 1.40 mm. El mdulo de elasticidad del material vale 324 GPa (1 punto).b) Calcule la dureza Brinell de un material, en kp/mm

2, si una bola de acero de dimetro D=1 cm, sometida a

una fuerza de 50 kN durante 20 segundos, deja una huella de profundidad f=1.62 mm. Exprese la durezasegn la norma. Recuerde que el rea que deja la bola de un ensayo Brinell viene dada por la expresinA=Df. Considere g=9.81 m/s

2(1 punto).

c) En un ensayo de resiliencia se utiliza un pndulo de Charpy provisto de un martillo de 20 kg que se dejacaer desde una altura de 1.4 m. Despus de romper una probeta de 4 cm2

de seccin el martillo subehasta una altura de 35 cm. Cunto vale, en J/mm

2, la resiliencia del material que se utiliza en el ensayo?

Considere g=9.81 m/s2(0.5 puntos).

Ejercicio 2Un motor de gasolina consume 10 /h. El poder calorfico de la gasolina es de 9900 kcal/kg y su densidad

0.68 g/cm3. Si su rendimiento global es del 30 %, determine:

a) La energa extrada del combustible por unidad de tiempo (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).

Ejercicio 3Se dispone de un depsito de grandes dimensiones presurizadoa 110 kPa. Est provisto de dos orificios de desage A y B,situados respectivamente a 3 m y 4 m por debajo de lasuperficie libre del agua, tal como se muestra en la figuraadjunta. Los dimetros de los chorros de agua que salen por losorificios A y B son de 20 mm y 30 mm, respectivamente.Suponiendo que el agua se comporta como un fluido ideal en

rgimen estacionario, y considerando g=9.81 m/s2

y Agua=1015kg/m

3, calcule:

a) La velocidad que tiene el agua en los orificios A y B, en m/s(1 punto).

b) La altura h que alcanza el agua que sale por el orificio A,en metros (0.5 puntos).

c) El volumen de agua que sale del depsito en 30 minutos,en m

3(1 punto).

Ejercicio 4Se pretende construir un circuito combinacional de control de paro automtico del motor de un ascensor deun edificio. El funcionamiento del motor depende de 4 variables. En primer lugar, de que la puerta delascensor est abierta o cerrada (A); en segundo lugar, del peso de las personas que suben al ascensor (P);en tercer lugar, de que alguna de las persona haya pulsado los pulsadores de las distintas plantas (B); y porltimo, de la temperatura del motor (T). El motor se parar automticamente siempre que la puerta delascensor est abierta, o bien se sobrepase el peso mximo, que es de 800 kg.T Temperatura; P peso; A puerta; B pulsador de planta

a) Calcule la funcin lgica de salida de paro automtico del motor del ascensor (1 punto).b) Simplifique la funcin lgica mediante el mtodo de Karnaugh (1 punto).c) Implemente el circuito con puertas lgicas universales NAND (0.5 puntos).

Los alumnos debern ele ir una de las dos o ciones. Cada e ercicio vale 2.5 untos.

A

Aire

3 m

Agua

h

110 kPa

60mm

20mm

30mm

B

1 m


2/10

A4=3x10-3 m2

A1=0.020 mQ1=120 /s

p1=40 kPa z2z3

1

2

3

4

z3=2 mA3=0.005 m

2v3=4 m/s

z2=3 mQ2=72 /sp2=5 kPa

OPCIN B

Ejercicio 1a) Calcule la fuerza, en kN, que hay que aplicar a un cable de 3 m de longitud y 78.54 mm

2de seccin, para

que se alargue 1.12 mm. El mdulo de elasticidad del material vale 185 GPa (1 punto).b) Determine la diagonal de la huella (d), en mm, que deja la punta piramidal de diamante utilizada en un

ensayo de dureza Vickers, sabiendo que el resultado del ensayo expresado segn la norma es 350.6HV120.2 25. Recuerde que en un ensayo de Vickers, el rea de una huella de diagonal d es A=d

2/1.8543 (1

punto).c) Calcule la seccin de la probeta, en mm2, utilizada en un ensayo de resiliencia, teniendo en cuenta que lamasa de 15 kg del pndulo de Charpy que cae desde una altura de 150 cm, sube hasta una altura de 0.5m despus de la colisin. La resiliencia del material vale 49 J/cm

2. Considere g=9.81 m/s

2(0.5 puntos).

Ejercicio 2Un motor elctrico de corriente continua con excitacin en derivacin tiene las siguientes caractersticas:

- Potencia til, PU= 25 CV- Tensin de alimentacin, U= 220 V- Intensidad absorbida de la red, Iabs = 95 A

- Frecuencia, =1450 rpm

- Resistencia del inducido, Ri = 0.1

- Resistencia del devanado de excitacin, Rexc = 120 Determine, para el funcionamiento del motor a plena carga:

a) El valor de la fuerza contraelectromotriz (1 punto).b) La potencia perdida por efecto Joule en los devanados (prdidas del cobre) y el rendimiento del motor (1

punto).c) El par til (0.5 puntos).

Nota: Despreciar en este problema la cada de tensin en las escobillas y la resistencia del restato dearranque y de los polos auxiliares.

Ejercicio 3Por la tubera ramificada que se muestra en la

figura, fluye un aceite de uso industrial, cuyadensidad vale 906 kg/m

3. Los puntos 1 y 4 se

encuentran al mismo nivel, en tanto que los puntos2 y 3 estn a 3 m y 2 m, respectivamente, porencima de aqullos. Suponiendo que el aceite secomporta como un fluido ideal en rgimenestacionario, tomando g=9.81 m/s

2, y teniendo en

cuenta los valores que se indican en la figura,calcule:

a) Las velocidades en las secciones 1 y 2, enm/s (1 punto).

b) La presin p3 en la seccin 3, en kp/cm2(0.5

puntos).c) La velocidad y la presin en la seccin 4, en m/s y kp/cm2 respectivamente (1 punto).

Ejercicio 4Se pretende disear un sistema de control de apertura automtica de una puerta de un garaje de una naveindustrial para vehculos pesados. Dicha apertura depende de tres sensores. El primero detecta la presenciade un vehculo, el segundo la altura del mismo y el tercero su peso. Un 1 en el sensor de presencia indicaque hay un vehculo; un 1 en el sensor de altura indica que el vehculo excede los dos metros de altura; un1 en el sensor de peso indica que el vehculo supera las dos toneladas. La puerta slo se debe abrir cuandohaya un vehculo esperando que adems supere las dos toneladas de peso.

a) Calcule la funcin lgica de salida del sistema de control de apertura de la puerta (1 punto).

b) Simplifique la funcin lgica mediante el mtodo de Karnaugh (1 punto).c) Implemente el circuito con puertas lgicas universales (0.5 puntos).


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Ejercicio 1-A-JUN-2009

a) Calcule la fuerza, en kN, que hay que aplicar a un cable de 10 m de longitud y 154 mm2 deseccin, para que se alargue 1.40 mm. El mdulo de elasticidad del material vale 324 GPa (1punto).

b) Calcule la dureza Brinell de un material, en kp/mm2, si una bola de acero de dimetro D=1 cm,sometida a una fuerza de 50 kN durante 20 segundos, deja una huella de profundidad f=1.62mm. Exprese la dureza segn la norma. Recuerde que el rea que deja la bola de un ensayo

Brinell viene dada por la expresin A=Df. Considere g=9.81 m/s2(1 punto).c) En un ensayo de resiliencia se utiliza un pndulo de Charpy provisto de un martillo de 20 kg que

se deja caer desde una altura de 1.4 m. Despus de romper una probeta de 4 cm 2 de seccin elmartillo sube hasta una altura de 35 cm. Cunto vale, en J/mm2, la resiliencia del material quese utiliza en el ensayo? Considere g=9.81 m/s2(0.5 puntos).

Solucin

a)

b)

Dureza Brinell normalizada: 100.15HB 10 5096.84 20

c)


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Un motor de gasolina consume 10 /h. El poder calorfico de la gasolina es de 9900 kcal/kg y su

densidad 0.68 g/cm3. Si su rendimiento global es del 30 %, determine:a) La energa extrada del combustible por unidad de tiempo (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).

Solucin

a) La cantidad de gasolina que el motor consume en una hora es:

3

gasolina 3

1000cm g kgm 10 0.68 6.8

h 1 cm h= =

por tanto: ckg kcal kcal

Q 6.8 9900 67320h kg h

= =

b) Como cc

W kcal kcalW Q W 0.3 67320 20196h hQ

= = = =

este es trabajo realizado por el motor por unidad de tiempo, es decir la potencia, que expresada en

vatios vale:

kcal 1h 4.18kJP 20196 23.5kW

h 3600s 1kcal=

c) El par motor cuando gira a 3500 rpm

uP 60 23500 W 60

M 64.1Nm2 3500rpm 2

= = =


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Se dispone de un depsito de grandes dimensionespresurizado a 110 kPa. Est provisto de dos orificios dedesage A y B, situados respectivamente a 3 m y 4 mpor debajo de la superficie libre del agua, tal como semuestra en la figura adjunta. Los dimetros de loschorros de agua que salen por los orificios A y B son de

20 mm y 30 mm, respectivamente. Suponiendo que elagua se comporta como un fluido ideal en rgimen

estacionario, y considerando g=9.81 m/s2 y Agua=1015kg/m3, calcule:

a) La velocidad que tiene el agua en los orificios A y B,en m/s (1 punto).

b) La altura h que alcanza el agua que sale por elorificio A, en metros (0.5 puntos).

c) El volumen de agua que sale del depsito en 30 minutos, en m3(1 punto).

Solucin

a) Se aplica la ecuacin de Bernoulli a laslneas de corriente 1-A y 1-B, teniendo encuenta que:

31 1 A B

p = 110 10 Pa v = 0 m / s p = 0 Pa p = 0 Pa

23A

A

(v )110 103 0 0 0 v 16.60 m / s

9.81 1015 19.62

+ + = + + =

23B

B

(v )110 104 0 0 0 v 17.18 m / s

9.81 1015 19.62

+ + = + + =

b) Se aplica la ecuacin de Bernoulli entre 1-2,teniendo en cuenta que:

31 1 2 2p = 110 10 Pa; v = 0 m / s y p = 0 Pa; v = 0 m / s

3110 103 0 h 0 0 h 14.05 m

9.81 1015

+ + = + + =

c) El caudal que sale por el orificio A ser: -3 2 -3 3A

Q = (2010 ) 16.60 = 5.21510 m / s

4

El caudal que sale por el orificio B ser: -3 2 3B

Q = (3010 ) 17.18 = 0.012 m / s

4

El caudal que sale del depsito ser: 3A BTOTALQ = Q + Q = 0.0172 m / s 17.2 / s

El volumen de agua que sale del depsito en 30 minutos ser: 3TOTAL

V = Q 1800 31m

A

Aire

3 m

Agua

h

110 kPa

60mm

20mm

30mm

B

1 m

A

Air

Agu

h

1

B

23 m

1 m


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Se pretende construir un circuito combinacional de control de paro automtico del motor de unascensor de un edificio. El funcionamiento del motor depende de 4 variables. En primer lugar, deque la puerta del ascensor est abierta o cerrada (A); en segundo lugar, del peso de las personasque suben al ascensor (P); en tercer lugar, de que alguna de las persona haya pulsado lospulsadores de las distintas plantas (B); y por ltimo, de la temperatura del motor (T). El motor separar automticamente siempre que la puerta del ascensor est abierta, o bien se sobrepase el

peso mximo, que es de 800 kg.T Temperatura; P peso; A puerta; B pulsador de planta

a) Calcule la funcin lgica de salida de paro automtico del motor del ascensor (1 punto).b) Simplifique la funcin lgica mediante el mtodo de Karnaugh (1 punto).c) Implemente el circuito con puertas lgicas universales NAND (0.5 puntos).

Solucin

MOTOR = A + P

F = A + P = A P

U1

SN7400

U2

SN7400

U3 SN7400

A P

T P A B MOTOR0 0 0 0 0

0 0 0 1 0

0 0 1 0 1

0 0 1 1 1

0 1 0 0 1

0 1 0 1 1

0 1 1 0 1

0 1 1 1 1

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 1

1 0 1 1 1

1 1 0 0 1

1 1 0 1 1

1 1 1 0 1

1 1 1 1 1

TPAB

00 01 11 10

00 0 0

01 0 0

11

10


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Ejercicio 1-B-JUN-2009

a) Calcule la fuerza, en kN, que hay que aplicar a un cable de 3 m de longitud y 78.54 mm2 deseccin, para que se alargue 1.12 mm. El mdulo de elasticidad del material vale 185 GPa (1punto).

b) Determine la diagonal de la huella (d), en mm, que deja la punta piramidal de diamante utilizadaen un ensayo de dureza Vickers, sabiendo que el resultado del ensayo expresado segn lanorma es 350.6HV 120.2 25. Recuerde que en un ensayo de Vickers, el rea de una huella de

diagonal d es A=d2/1.8543 (1 punto).c) Calcule la seccin de la probeta, en mm2, utilizada en un ensayo de resiliencia, teniendo en

cuenta que la masa de 15 kg del pndulo de Charpy que cae desde una altura de 150 cm, subehasta una altura de 0.5 m despus de la colisin. La resiliencia del material vale 49 J/cm2.Considere g=9.81 m/s2(0.5 puntos).

Solucin

a)

b)

c)


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Un motor elctrico de corriente continua con excitacin en derivacin tiene las siguientescaractersticas:

- Potencia til, PU= 25 CV- Tensin de alimentacin, U= 220 V- Intensidad absorbida de la red, Iabs = 95 A

- Frecuencia, =1450 rpm

- Resistencia del inducido, Ri = 0.1 - Resistencia del devanado de excitacin, Rexc = 120

Determine, para el funcionamiento del motor a plena carga:

a) El valor de la fuerza contraelectromotriz (1 punto).b) La potencia perdida por efecto Joule en los devanados (prdidas del cobre) y el rendimiento del

motor (1 punto).c) El par til (0.5 puntos).

Nota: Despreciar en este problema la cada de tensin en las escobillas y la resistencia del restatode arranque y de los polos auxiliares.

Solucin

a) Segn se deduce del esquema del motorderivacin se cumplir que

i i

exc exc

abs i exc

U E' RI

U R I

I I I

= +

= = +

La intensidad de excitacin es, por tanto

exc

exc

U 220 V

I 1.83AR 120= = =

Por tanto,

i abs excI I I 95 A 1.83 A 93.17 A= = =

con lo que,

( )i iE' U RI 220V 0.1 93.17A 210.7 V= = =

b) Las prdidas por efecto Joule son:

( ) ( ) ( ) ( )2 22 2

Cu exc exc i iP R I RI 120 1.83A 0.1 93.17 A 1270 W 1.27kW= + = + =

Wu CV

abs

735.5 25 CVP100 88%

P 220 V 95 A

= =

c) c) El par til vale:

Wu CV735.5 25 CVP 60 60M 121.1Nm

2 1450rpm 2

= = =

M

U

Iabs

Ii

Iexc

Ri

Rexc

E


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A4=3x10- m

A1=0.020 m2

Q1=120 /sp1=40 kPa z2

z3

1

2

3

4

z3=2 mA3=0.005 m

2v3=4 m/s

z2=3 mQ2=72 /sp2=5 kPa


Por la tubera ramificada que se muestra en lafigura, fluye un aceite de uso industrial, cuyadensidad vale 906 kg/m3. Los puntos 1 y 4 seencuentran al mismo nivel, en tanto que lospuntos 2 y 3 estn a 3 m y 2 m,respectivamente, por encima de aqullos.

Suponiendo que el aceite se comporta comoun fluido ideal en rgimen estacionario,tomando g=9.81 m/s2, y teniendo en cuentalos valores que se indican en la figura,calcule:

a) Las velocidades en las secciones 1 y 2, en m/s (1 punto).b) La presin p3 en la seccin 3, en kp/cm

2(0.5 puntos).c) La velocidad y la presin en la seccin 4, en m/s y kp/cm2 respectivamente (1 punto).

Solucin

a) 11 1

1

Q 0.12v = v = 6 m / s

A 0.020 =

Aplicando la ecuacin de Bernoulli entre 1-2:

2 23 32

2

(v )40 10 (6) 5 101 2 : 0 3 v 7.38 m / s

906 9.81 19.62 906 9.81 19.62

+ + = + + =

b) Aplicando la ecuacin de Bernoulli entre 1-3

23 2

23 3

p40 10 (6) (4)1 3 : 0 2 p 31.28 kPa 0.32 kp / cm

906 9.81 19.62 906 9.81 19.62 + + = + + =

c) A partir de la ecuacin de continuidad: 34 41 2 3Q = Q + Q + Q Q = 0.028 m / s 28 / s =

44 4

4

Q 0.028v = v = 9.3 m / s

A 0.003 =

Aplicando la ecuacin de Bernoulli entre 1 y 4 se tiene:

23 224

4

p40 10 (6) (9.3)1 4 : 0 0 p 16.85 kPa 0.17 kp / cm

906 9.81 19.62 906 9.81 19.62

+ + = + + = =

1

2

3

4


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Se pretende disear un sistema de control de apertura automtica de una puerta de un garaje deuna nave industrial para vehculos pesados. Dicha apertura depende de tres sensores. El primerodetecta la presencia de un vehculo, el segundo la altura del mismo y el tercero su peso. Un 1 enel sensor de presencia indica que hay un vehculo; un 1 en el sensor de altura indica que elvehculo excede los dos metros de altura; un 1 en el sensor de peso indica que el vehculo superalas dos toneladas. La puerta slo se debe abrir cuando haya un vehculo esperando que adems

supere las dos toneladas de peso.

a) Calcule la funcin lgica de salida del sistema de control de apertura de la puerta (1 punto).b) Simplifique la funcin lgica mediante el mtodo de Karnaugh (1 punto).c) Implemente el circuito con puertas lgicas universales (0.5 puntos).

Solucin

a-> peso; b-> altura; c-> presencia

NAND

F = a c = a c

NOR

F = a c = a + c

U8 SN7402

U9 SN7402

U10 SN7402

a c

c b a F

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 1 1

cba

00 01 11 10

0

1 1 1

U8 SN7400U9 SN7400

a c

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