UNIVERSIDADES DE ANDALUCÍA

PRUEBA DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD CURSO 2015-2016

TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II

Instrucciones: a) Duración: 1 hora y 30 minutos.

b) El alumno elegirá una única opción de las dos propuestas, indicando la opción elegida. c) Puede alterarse el orden de los ejercicios y no es necesario copiar los enunciados. d) No se permite el uso de calculadoras programables, gráficas o con capacidad para transmitir datos. e) Las respuestas deberán estar suficientemente justificadas y los resultados se expresarán en unidades del S.I., salvo que se pida en otras unidades. f) Cada uno de los cuatro ejercicios se puntuará con un máximo de 2,5 puntos. g) Dentro de un mismo ejercicio, cada apartado podrá tener el valor máximo que se especifica.

Opción A Ejercicio 1.- Se ha realizado un ensayo Vickers sobre un material, empleando una carga de 50 kp durante 15 s. La huella producida tiene una diagonal de 0,45 mm. Se pide: a) Calcular la superficie de la huella producida (1 punto). b) La dureza del material expresada de forma normalizada (1 punto). c) Indicar y definir, sobre un diagrama de tracción, el límite de proporcionalidad y el límite de elasticidad (0,5 puntos). Ejercicio 2.- De un motor Diesel de cuatro cilindros y cuatro tiempos se sabe que el diámetro de sus cilindros es 60 mm, la carrera 90 mm y la relación volumétrica de compresión 10:1. El motor desarrolla un par de 7 N·m para una potencia de 6 kW. Se pide: a) Calcular la cilindrada del motor y el volumen de la cámara de combustión (1 punto). b) Calcular el régimen de giro en rpm cuando desarrolla un par motor de 7 N·m (1 punto). c) Dibujar el esquema de una máquina frigorífica e indicar sobre él los elementos fundamentales que la componen (0,5 puntos). Ejercicio 3.- El funcionamiento de una máquina térmica está regulado por 3 sensores de temperatura: T1, T2 y T3. El funcionamiento es tal que T1, T2 y T3 se activan si la temperatura es mayor o igual a 20ºC, 30ºC y 40ºC, respectivamente. El motor de la máquina, M, se pondrá en marcha siempre que la temperatura sea mayor o igual a 20ºC y menor de 40ºC. El motor deberá pararse al alcanzar los 40ºC. Se pide: a) Tabla de verdad de la función de salida M (1 punto). b) Simplificar por el método de Karnaugh y obtener el esquema del circuito lógico simplificado (1 punto). c) ¿Qué elementos diferencian a un sistema de control de lazo abierto de otro en lazo cerrado? (0,5 puntos). Ejercicio 4.- Se dispone de un cilindro hidráulico de doble efecto de 500 mm de carrera, 100 mm de diámetro del émbolo y 45 mm de diámetro del vástago alimentado por una bomba que proporciona una presión de 60 bares y un caudal de 10 dm3/min. Se pide: a) La fuerza de avance y de retroceso del vástago (1 punto). b) Las velocidades de avance y retroceso del émbolo (1 punto). c) Enunciar el principio de Pascal. Citar 3 aplicaciones (0,5 puntos).

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PRUEBA DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD CURSO 2015-2016

TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II

Instrucciones: a) Duración: 1 hora y 30 minutos.

b) El alumno elegirá una única opción de las dos propuestas, indicando la opción elegida. c) Puede alterarse el orden de los ejercicios y no es necesario copiar los enunciados. d) No se permite el uso de calculadoras programables, gráficas o con capacidad para transmitir datos. e) Las respuestas deberán estar suficientemente justificadas y los resultados se expresarán en unidades del S.I., salvo que se pida en otras unidades. f) Cada uno de los cuatro ejercicios se puntuará con un máximo de 2,5 puntos. g) Dentro de un mismo ejercicio, cada apartado podrá tener el valor máximo que se especifica.

Opción B Ejercicio 1.- Una pieza de cobre de 300 mm de longitud inicial es sometida a tracción con una tensión de 276 MPa. Si la deformación es elástica y el módulo de Young 110 GPa. Se pide: a) El alargamiento total producido (1 punto). b) La tensión, expresada en MPa, que hay que aplicar para conseguir un alargamiento de 1 mm (1 punto). c) Razonar si el módulo de Young de un material cerámico es, en general, mayor o menor que el de un material polimérico (0,5 puntos). Ejercicio 2.- Una máquina térmica que sigue el ciclo de Carnot funciona entre dos focos caloríficos a las temperaturas de 127ºC y 27ºC. Se pide: a) El rendimiento de la máquina y el calor cedido al foco frío si en cada ciclo la máquina recibe 1200 calorías del foco caliente (1 punto). b) La eficiencia y el calor cedido al foco caliente cuando la máquina funciona a la inversa (como máquina frigorífica), sabiendo que extrae 1200 calorías del foco frío (1 punto). c) ¿Cuál es la diferencia fundamental entre una máquina frigorífica y una bomba de calor? (0,5 puntos). Ejercicio 3.- Un sistema digital recibe información en forma de palabra de 4 bits (ABCD) en un código protegido contra errores. Se dispone de una salida S que se activa cuando se recibe un dato incorrecto. Un dato será correcto cuando la entrada D sea “1”. Se pide: a) La tabla de verdad y la función lógica de la salida S (1 punto). b) Simplificar la función lógica del apartado anterior utilizando Karnaugh y dibujar su circuito lógico (1 punto). c) ¿Para qué se utilizan las galgas extensiométricas y cuál es su principio de funcionamiento? (0,5 puntos). Ejercicio 4.- Por una tubería horizontal de 4 cm de diámetro circula un caudal de 200 dm3/min de un fluido hidráulico cuya densidad es 925 kg/m3. La tubería tiene un estrechamiento con un diámetro de 25 mm. Se pide: a) La velocidad del fluido en los dos tramos de la tubería en m/s (1 punto). b) El régimen de circulación sabiendo que la viscosidad dinámica es 0,006 N·s/m2 (1 punto). c) Indicar cómo se puede calcular la potencia hidráulica en función del caudal, incluyendo todas las unidades de las magnitudes que intervienen en el cálculo (0,5 puntos).

Opción A Solución Ejercicio 1.-

Opción A

SOLUCIONES Ejercicio 2

Datos:

* Nº de cilindros, Z=4 * Diámetro del pistón, D= 60 m.m. * Carrera, S= 90 m.m. * Relación de compresión, r= 10:1 * P= 6 kW * Par motor, M= 7 N·m a) Cálculo de la cilindrada Se calcula, en primer lugar, la cilindrada unitaria (VD)

(*) Factor de conversión que permite utilizar m.m. como unidad de longitud y obtener el resultado en cm3.

A continuación se calcula la cilindrada del motor

* Cálculo del volumen de la cámara de combustión Se calcula a partir de la expresión:

b) Cálculo del régimen de giro Se calcula a través de la ecuación:

Sustituyendo (2) en (1)

2 23

*

60 90 254,47 c.c. (cm )4000 4000DD SV p p× × × ×

= = =

3 4 254,47 1.017,88 c.c. (cm )T DV Z V= × = × =

3254,47 28,27 c.c. (cm )1 10 1D

CVVr

= = =- -

P=potencia en vatios (1) M=par motor en N·m

=velocidad angular en rad/segP M w

w

üï= × ýïþ

2(2) velocidad en r.p.m.

60n npw × ×

= Þ =

2 60 60 6000 8.185 r.p.m.60 2 7 2n PP M n

Mp

p p× × × ×

= × Þ = = =× × × ×

c)

Sistemade

expansión

Condensador

Com

pres

or

W

Evaporador

Q1

Foco caliente (exterior)

Q2

Foco frio (interior)

Opción A

Soluciones del ejercicio 3. a) b)

M = T$T% + T$T( = T$(T% + T()

c) • Comparador: Compara el valor de salida con el de consigna para determinar el error. • Controlador: Actúa sobre el sistema según el error mediante una ley de control establecida. • Elemento de medida: Mide la salida para compararla posteriormente con la consigna.

00 01 11 10 0 0 X 1 1 1 X X 0 X

T1 T2 T3 M 0 0 0 0 0 0 1 X 0 1 0 X 0 1 1 X 1 0 0 1 1 0 1 X 1 1 0 1 1 1 1 0

T1T2

T3

Opción A

Solución Ejercicio 4.- a) Calculo la superficie del embolo, que posteriormente la utilizaré para calcular la fuerza de avance.

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Calculo la superficie del embolo menos la del vástago, que posteriormente la utilizaré para calcular la fuerza en el retroceso.

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Calculo la fuerza de avance: Cilindrada L

cmcm unitaria = V =

D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Calculo la fuerza de retroceso: Cilindrada L

cmcm unitaria = V =

D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

b) Para calcular las velocidades:

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Voy a expresar el caudal en las unidades del S.I.

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

c) La presión ejercida sobre un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido. Aplicaciones: Prensa hidráulica, gato hidráulico, freno hidráulico, ascensores hidráulicos, grúas…

Opción B Solución Ejercicio 1.-

a) Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Δ" = $ ∙ "& = 2,5 ∙ 10,-×300mm = 0,75mm

b) Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Por lo tanto: 3 = 11 ∙ 104MPa ∙ 3,33 ∙ 10,- = 366,3MPa c) El módulo de Young relaciona la tensión según una dirección, con las deformaciones unitarias que se producen en la misma dirección. Los materiales cerámicos necesitaran de esfuerzos mucho mayores, para producir la misma deformación, que un material polimérico. Por tanto, el valor del módulo de elasticidad será mayor en los materiales cerámicos.

Opción B

Solución Ejercicio 2

a)

Datos:

Tc=127ºC+273= 400K

Tf=27ºC+273= 300K

Solución:

Qc=1200 calorias

El rendimiento del motor será (η)

! = #$ − #&#$

= 400 − 300400 = 0,25(25%)

! = 12$;1 = ! ∙ 2$ = 0,25 ∙ 1200 = 300678

2& = 2$ −1 = 1200 − 300 = 900678

b)

: = #&#$ −#&

= 300400 − 300 = 3

: = 2&1 ;1 = 2&

: = 12003 = 400678

2$ = 2& +1 = 1200 + 400 = 1600678

c) Respuesta a la cuestión

La máquina frigorífica y la bomba de calor funcionan siguiendo el mismo ciclo. La diferencia está en el funcionamiento:

A) En la máquina frigorífica se aprovecha el evaporador para sustraer calor de un lugar y provocar un descenso de la temperatura. B) En la bomba de calor se aprovecha el condensador para aportar calor al entorno y provocar un aumento de la temperatura

Opción B

Solución ejercicio 3:

a)

Función lógica.

! = #%&' + #%&' + #%&' + #%&' + #%&'+ #%&' + #%&' + #%&'

b) Simplificación

Función lógica:

! = '

Circuito:

c) “Es un transductor de presión y su principio de funcionamiento se basa en la variación de resistencia que experimentan los conductores y semiconductores cuando se deforman al aplicarles una fuerza.”

A B C D S 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1

AB CD 00 01 11 10

00 1 1 1 1 01 11 10 1 1 1 1

Opción B Solución Ejercicio 4.- a) Expreso el caudal en unidades del S.I.

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Para calcular la velocidad en el tramo más ancho:

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Para calcular la velocidad en el otro tramo de la tubería aplicamos el principio de continuidad: Q1=Q2

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

b) Para conocer el flujo del fluido hay que calcular el número Reynolds (R)

Cilindrada Lcm

cm unitaria = V =D4 4

cmu

23p p• • •

,• ,= =

7 57 309 25

2 2

Como 16341,6 > 2300, el flujo es turbulento. c)

QptVp

tLSp

tLF

tW

×=×

=××

=×

==P

( )

( )( )( )

( )( )

( )( )

( )smsegundocubimetroscaudalQ

mcúbimetrosvolumenV

mcuadradosmetroserficieS

PaPascalespresiónpmmetrosfluidoelpordesplazadaciadisL

NNewtonsFuerzaFssegundostiempot

JJuliosHidrulicaenergíaotrabajoW

wwatiosPotencia

/cos/_

cos_

_sup

____tan

___

P

3

3

2

Þ=

Þ=

Þ=

Þ=Þ=

Þ=Þ=

Þ=

Þ=