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PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD

L.O.G.S.E.

CURSO 2008-2009 CONVOCATORIA: SEPTIEMBRE

MATERIA: TECNOLOGA INDUSTRIAL II

OPCIN A

Ejercicio 1a) Una probeta cilndrica de acero est sometida a un esfuerzo de traccin de 63 MPa, debido a una carga

de 45 kN. Calcule el dimetro de la probeta, en mm (0.5 puntos).b) En un ensayo de Brinell se determina que la dureza del material es de 120 kp/mm

2. Calcule el dimetro,

(D), en mm, de la bola de acero empleada en el ensayo, sabiendo que deja una huella (casquete

esfrico) de profundidad f=0.74 mm, cuando se le aplica una fuerza de 55 kN durante 15 segundos.Recuerde que el rea que deja la bola de un ensayo Brinell viene dada por la expresin A=Df. Expresela dureza segn la norma. Considere g=9.81 m/s

2(1 punto).

c) Calcule la seccin, en mm2, de la probeta utilizada en un ensayo de resiliencia, teniendo en cuenta que

la masa de 20 kg del pndulo de Charpy empleado cae desde la altura de 1 m y sube, despus de lacolisin, hasta una altura de 30 cm. La resiliencia del material vale 55 J/cm

2. Considere g=9.81 m/s

2(1

punto).

Ejercicio 2Un motor diesel consume 10 kg de combustible por hora. El calor de combustin es de 11000 kcal/kg. Si elrendimiento del motor es del 25%, determine:

a) La potencia proporcionada por el motor a la transmisin, expresada en vatios (1 punto).

b) El calor cedido a la atmsfera (0.5 puntos).c) La temperatura del motor, si suponemos que el rendimiento es el ideal y que el foco fro est a 30 C (1punto).

Ejercicio 3Los depsitos A y B se abastecen del agua del tanque C,presurizado a 120 kPa, a travs de las tuberas que semuestran en la figura adjunta. Los dimetros interiores deestas tuberas son de 80 mm y 60 mm; los dimetros de loschorros que salen de ellas son de 40 mm y 30 mmrespectivamente. Suponiendo que el agua se comporta comoun fluido ideal en rgimen estacionario, y considerando

g=9.81 m/s2

y Agua=1010 kg/m3, calcule:

a) Los caudales QA, y QB que llegan a los depsitos A y B,en m

3/s (1 punto).

b) La velocidad v1, en la seccin 1, en m/s (0.5 puntos).c) Las presiones p2 y p3 en las secciones 2 y 3, en kp/cm

2(1

punto).

Ejercicio 4En un determinado proceso industrial se verifica la calidad de unas piezas metlicas. Las piezas pasan atravs de tres sensores que determinan el estado de las mismas. Si al menos dos sensores detectandefectos en las mismas sern desechadas.

a) Escriba la tabla de verdad de la funcin de salida del detector de piezas defectuosas (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 elegir una de las dos opciones. Cada ejercicio vale 2.5 puntos.

3

21

4 m

60 mm

30 mm

40 mm

80 mm

A

C

B

120 kPa

Aire

Agua

1 m

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OPCIN B

Ejercicio 1a) Calcule el mdulo de elasticidad, en GPa, de una barra de 3000 mm de longitud y 154 mm

2de seccin,

si la barra se alarga 4 mm, al cargarla con un peso de 35 kN (1 punto).b) Calcule la dureza Vickers, en kp/mm

2, de un acero al que se aplica una fuerza de 0.9 kN durante 20

segundos, utilizando una punta de ensayo que deja una huella de 0.5 mm de diagonal. Exprese ladureza segn la norma. Recuerde que en un ensayo de Vickers el rea de una huella de diagonal d es

A=d

2

/1.8543. Considere g=9.81 m/s

2

(1 punto).c) Calcule la resiliencia de un material, en J/mm2, teniendo en cuenta que la maza del pndulo de Charpyde 25 kg, que cae sobre una probeta de 4 cm

2de seccin desde una altura de 150 cm, sube hasta una

altura de 45 cm despus de la colisin. Considerar g=9.81 m/s2(0.5 puntos).

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

- Potencia til, PU= 10 CV- Tensin de alimentacin, U= 440 V- Intensidad absorbida de la red, Iabs = 20 A

- Frecuencia, =1500 rpm

- Resistencia del inducido, Ri = 0.2

- Resistencia del devanado de excitacin, Rexc = 440

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 valor conjunto de las

prdidas del hierro y mecnicas (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 de

arranque y de los polos auxiliares.

Ejercicio 3Por una tubera de 10 cm de dimetro circula un lquidocuya densidad vale 1030 kg/m

3. La tubera presenta un

estrechamiento en su parte central que tiene un dimetro

de 5 cm. El caudal es de 10 /s. A la tubera se le hacolocado un medidor de Venturi con mercurio comosustancia manomtrica. De acuerdo con el esquema de lafigura, suponiendo que se trata de un fluido ideal enrgimen estacionario, considerando g=9.81 m/s

2, y

Hg=13.6 g/cm3, calcule:

a) las velocidad del lquido en las secciones 1 y 2, enm/s (0.5 puntos).

b) la diferencia de presiones, (p1 p2), entre los puntos 1 y 2, en kp/cm2(1 punto).

c) el valor de la diferencia de altura entre las columnas de mercurio h, en cm (1 punto).

Ejercicio 4Se pretende disear un circuito combinacional de cuatro bits de entrada, que detecte cundo estn activoslos pesos 23 y 20 de la combinacin.

a) Escriba la tabla de verdad de la funcin lgica de salida (1 punto).b) Simplifique la funcin lgica mediante el mtodo de Karnaugh (1 punto).c) Implemente el circuito con puertas lgicas universales NOR (0.5 puntos).

10

cm

h

5 cm

1 210

cm

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Ejercicio 1-A-SEP-2009

a) Una probeta de acero cilndrica est sometida a un esfuerzo de traccin de debido auna fuerza de 45 KN. Calcule el dimetro (D), en mm, de la probeta (0.5 puntos).

b) En un ensayo de Brinell se determina que la dureza del material es de 120 kp/mm2. Calcular eldimetro (D), en mm, de la bola de acero empleada en el ensayo, sabiendo que deja una huella(casquete esfrico) de profundidad f=0.74 mm, cuando se le somete a una fuerza de 55 kNdurante 15 segundos. Recuerde que el rea que deja la bola de un ensayo Brinell viene dada

por la expresin A=Df. Exprese la dureza segn la norma. Considere g=9.81 m/s2(1 punto).c) Calcular la seccin, en mm2, de una probeta utilizada en un ensayo de resiliencia, teniendo en

cuenta que la masa de 20 Kg de un pndulo de Charpy cae desde una altura de 1 m y subehasta una altura de 30 cm despus de la colisin. La resiliencia del material vale 55 J/cm 2.Considere g=9.81 m/s2(1 punto).

Solucin

a) 3

4 27

F 4510 = A = 7.110 m

A 6.310

= = 2 4AA D D D 30 mm4

b)

= = = =

355 10F F 29.81HB A 46.72 mmA HB 120

Dureza Brinell normalizada: 120HB 20 5606.5 15

c) =

= =

m g (H h) m g (H h) 20 9.81 (1.0 0.3)A 250

A

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Un motor diesel consume 10 kg de combustible por hora. El calor de combustin es de 11000kcal/kg: Si el rendimiento del motor es del 25%, determine:a) La potencia proporcionada por el motor a la transmisin expresada en vatios (1 punto).b) El calor cedido a la atmsfera (0.5 puntos).c) La temperatura del motor si suponemos que el rendimiento es el ideal y que el foco fro est

a 30 C (1 punto).

Solucin

a) La energa extrada del combustible es:

310 11 10 110000c

kg kcal kcal Q

h kg h

= =

de forma que

= = = =

c

c

W kcal kcalW Q W 0.25 110000 27500

h hQ

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

en vatios vale:

= =kcal 1h 4.18kJ

P 27500 31.9kWh 3600s 1kcal

b) El calor cedido a la atmsfera ser el no convertido en trabajo:

= = = = c f f ckcal kcal kcalW Q Q Q Q W 110000 27500 82500

h h h

c) El rendimiento ideal es:

= = = =

f fIdeal c

c Ideal

T T 303.15K1 T 404.2K 131C

T 1 1 0.25

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Los depsitos A y B se abastecen del agua deltanque C, presurizado a 120 kPa, a travs de lastuberas que se muestran en la figura adjunta. Losdimetros interiores de estas tuberas son de 80mm y 60 mm; los dimetros de los chorros quesalen de ellas son de 40 mm y 30 mm

respectivamente. Suponiendo que el agua secomporta como un fluido ideal en rgimenestacionario, y considerando g=9.81 m/s2 y

Agua=1010 kg/m3, calcule:

a) los caudales QA, y QB que llegan a los depsitosA y B, en m3/s. (1 punto)

b) la velocidad v1, en la seccin 1, en m/s. (0.5puntos)

c) las presiones p2 y p3 en las secciones 2 y 3, enkp/cm2. (1 punto)

Solucin

a) Se aplica la ecuacin de Bernoulli a las lneas de corriente 0-A y 0-B, teniendo en cuenta que:

= = = =30 0 A B

p 120 10 Pa; v 0 m / s y p 0 Pa; p 0 Pa

+ + = + + =

23A

A

(v )120 100 A : 4 0 0 0 v 17.78 m / s

9.81 1010 19.62

+ + = + + =

23B

B

(v )120 100 B : 5 0 0 0 v 18.32 m / s

9.81 1010 19.62

El caudal que reciben los tanques A y B ser:

-3 2 3A

Q = (4010 ) 17.78 = 0.0223 m / s

4

-3 2 3B

Q = (3010 ) 18.32 = 0.0129 m / s

4

b) De acuerdo con la ecuacin de continuidad: = + = 31 A B

Q Q Q 0.0352 m / s

11 1

-3 21

Q 0.0352v = v = = 7.0 m / s

A (80 10 )

4

c) Se aplica la ecuacin de Bernoulli a las lneas de corriente 0-2 y 0-3, teniendo en cuenta previamenteque:

A2 2

-3 22

Q 0.0223v = v = = 4.44 m / s

A (80 10 )

4

B3 3

-3 23

Q 0.0129v = v = = 4.56 m / s

A (60 10 )

4

+ + = + + =

3 222

2p120 10 (4.44)0 2 : 4 0 0 p 149.68 kPa 1.53 kp / cm

9.81 1010 9.81 1010 19.62

+ + = + + =

3 223

3

p120 10 (4.56)0 3 : 5 0 0 p 159.04 kPa 1.62 kp / cm

9.81 1010 9.81 1010 19.62

3211 m

4 m

60 mm

30mm

40mm

80 mm

A

C

B

120 kPa

Aire

Agua

1

3

2

1 m

4

Aire

A

B

0

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En un determinado proceso industrial se verifica la calidad de unas piezas metlicas. Las piezaspasan a travs de tres sensores que determinan el estado de las mismas. Si al menos dossensores detectan defectos en las mismas sern desechadas.

a) Escribe la tabla de verdad de la funcin de salida del detector de piezas defectuosasb) Simplifica la funcin lgica mediante el mtodo de Karnaugh.

c) Implementa el circuito con puertas lgicas universales NAND.

Solucin

D = E0E1 + E0E2 + E2E1 -> D = E0E1 + E0E2 + E2E1

D = E0E1 . E0E2 . E2E1

U1

SN7400

U2

SN7400

U3 SN7400U4

SN7400

U5 SN7400

U6 SN7400

U7 SN7410

E2 E1 E0

E2 E1 E0 D

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

E2E1E0

00 01 11 10

0 1

1 1 1 1

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Ejercicio 1-B-SEP-2009

a) Calcule el mdulo de elasticidad (E) en GPa de una barra de 3000 mm de longitud y 154 mm2de seccin, si la barra se alarga 4 mm, al cargarla con un peso de 35 KN (1 punto).

b) Calcule la dureza Vickers, en kp/mm2, de un acero al que se aplica una fuerza de 0.9 KNdurante 20 segundos, utilizando una punta de ensayo que deja una huella de 0.5 mm dediagonal. Exprese la dureza segn la norma. Recuerde que en un ensayo de Vickers el reade una huella de diagonal d es A=d2/1.8543. Considere g=9.81 m/s2(1 punto).

c) Calcule la resiliencia () de un material, en J/mm2, teniendo en cuenta que la maza de 25 kgde un pndulo de Charpy que cae desde una altura de 150 cm sobre una probeta de 4 cm2 deseccin, sube hasta una altura de 45 cm despus de la colisin. Considerar g=9.81 m/s2(0.5puntos).

Solucin

a)

b)

= 2

2d A 0.1348 mm1.8543

A

Dureza Vickers normalizada: 680.6HV 91.74 20

c)

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

- Potencia til: 10 CV- Tensin de alimentacin, U= 440 V,- Intensidad absorbida de la red Iabs = 20 A

- Frecuencia: =1500 rpm

- Resistencia del inducido Ri = 0.2 , i- Resistencia del devanado de excitacin, Rexc = 440

Determine para el funcionamiento a plena carga:

a) El valor de la fuerza contraelectromotriz del motor. (1 punto).

b) La potencia perdida por efecto Joule en los devanados (prdidas del cobre) y el valorconjunto de las prdidas del hierro y mas las mecnicas. (1 punto).

c) El par til. (0.5 puntos).

Nota: Despreciar en este problema la cada de tensin en las escobillas y la resistencia delrestato de 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 R I

U R I

I I I

= +

= = +

La intensidad de excitacin es, por tanto

4401

440exc

exc

U VI A

R= = =

Por tanto,

20 1 19i abs exc I I I A A A= = =

con lo que,

( )' 440 0.2 19 436.2i i E U R I V A V = = =

b) Las prdidas por efecto Joule son:

( ) ( ) ( ) ( )2 22 2

440 1 0.2 19 512.2Cu exc exc i i P R I R I A A W = + = + =

La potencia til y la potencia absorbida valen:

735.5 10 7355W

u CV P CV W = = ; 440 20 8800abs P V A W = =

Y, por tanto: ( ) 8800 7355 512.2 932.8

totales

Fe mec abs u Cu

P

P P P P W W W W + = = =

c) El par til vale:

60 7355 6046.8

2 1500 2

uP W Nmrpm

= = =

M

U

Iabs

Ii

Iexc

Ri

Rexc

E

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Por una tubera de 10 cm de dimetro circula unlquido cuya densidad vale 1030 kg/m3. Latubera presenta un estrechamiento en su partecentral que tiene un dimetro de 5 cm. El caudal

es de 10 /s. A la tubera se le ha colocado un

medidor de Venturi con mercurio comosustancia manomtrica. De acuerdo con elesquema de la figura, suponiendo que se tratade un fluido ideal en rgimen estacionario,

considerando g=9.81 m/s2, y Hg=13.60 g/cm3, calcule:

a) las velocidad del lquido en las secciones 1 y 2, en m/s. (0.5 puntos)b) la diferencia de presiones, p1-p2, entre los puntos 1 y 2 , en kp/cm

2. (1 punto)c) el valor de la diferencia de altura entre las columnas de mercurio h, en cm. (1 punto)

Solucin

a)( )

= = =

2

3 21 1 3

0.1 0.01A = 7.854 10 m v 1.273 m / s

4 7.854 10

( )

= = =

2

3 22 2 3

0.05 0.01A = 1.9635 10 m v 5.093 m / s

4 1.9635 10

b) Aplicando la ecuacin de Bernoulli entre 1 y 2:

+ = + = =

2 2

21 21 2p p(1.273) (5.093) p p 12.524 kPa 0.13 kp / cm1030 9.81 19.62 1030 9.81 19.62

c) Puesto que los puntos A y B estn al mismo nivel, en el mismo fluido en reposo, su presin esla misma:

=A Bp p

( )

= + +

= + +

A 2 liq Hg

B 1 liq

p p g z g h

p p g z h

A partir de las expresiones anteriores, operando, sellega a que:

( )

( )

= = H

1 2

liqg

p ph = h 0.102 m 10.2 cm

g

10cm

h

5 cm

1 210cm

h

1 2

AB

z

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Se pretende disear un circuito combinacional de cuatro bits de entrada que detecte cuando estnactivos los pesos 23 y 20 de la combinacin.

a) Escribe la tabla de verdad de la funcin lgica de salidab) Simplifica la funcin lgica mediante el mtodo de Karnaugh.c) Implementa el circuito con puertas lgicas universales NOR.

Solucin

F= a .d

F = a. d = a + d

U1

SN7402

U2

SN7402

U3 SN7402

a d

d c b a F0 0 0 0 00 0 0 1 00 0 1 0 00 0 1 1 00 1 0 0 00 1 0 1 00 1 1 0 00 1 1 1 01 0 0 0 01 0 0 1 11 0 1 0 01 0 1 1 11 1 0 0 01 1 0 1 11 1 1 0 01 1 1 1 1

dcba00 01 11 10

0001 1 111 1 110

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