Examen de Tecnología e Ingeniería II PAU Andalucía 2024 · Extraordinaria Titular

En un ensayo Brinell de dureza se aplica una carga de 250 kp con un penetrador de 5 mm de diámetro. Tras un tiempo de aplicación de 15 s, se genera una huella de 2 mm de diámetro.

a)

Obtener la dureza de Brinell y su expresión normalizada.

b)

Si se cambia el penetrador por uno de $10\text{ mm}$ de diámetro, calcular la carga aplicada y el diámetro de la huella para obtener el mismo valor de dureza.

En un ensayo Brinell de dureza se aplica una carga de 250 kp con un penetrador de 5 mm de diámetro. Tras un tiempo de aplicación de 15 s, se genera una huella de 2 mm de diámetro.

c)

La figura muestra un diagrama del ensayo de tracción de un material. Indicar qué nombre se les da a los puntos P, E, F, R y U y su significado.

En un ensayo Charpy, el péndulo tiene una masa de 20 kg, cae desde una altura de 1 m y después de romper la probeta sube hasta una altura de 65 cm. La probeta del ensayo es de sección cuadrada de 10 mm de lado y presenta una entalla en el punto de impacto.

a)

Calcular la energía disipada en la rotura.

b)

Calcular la profundidad de la entalla de la probeta sabiendo que la resiliencia del material es $85{,}75\text{ J/cm}^2$.

En un ensayo Charpy, el péndulo tiene una masa de 20 kg, cae desde una altura de 1 m y después de romper la probeta sube hasta una altura de 65 cm. La probeta del ensayo es de sección cuadrada de 10 mm de lado y presenta una entalla en el punto de impacto.

c)

Explicar brevemente el ensayo de dureza Vickers y dibujar un esquema del mismo.

Un vehículo dispone de un motor de combustión de 4 cilindros con una relación de compresión de 11:1, consumiendo 7 litros a la hora de un combustible cuya densidad es 0,8 kg/l y cuyo poder calorífico es 41000 kJ/kg. El rendimiento del motor es el 32 %. Los datos del cilindro son 70 mm de diámetro y 80 mm de carrera.

a)

Calcular la cilindrada del motor y el volumen de la cámara de combustión de un cilindro (1 punto).

b)

Calcular la energía transformada en trabajo y la energía disipada en calor en 8 horas de funcionamiento (1 punto).

Un vehículo dispone de un motor de combustión de 4 cilindros con una relación de compresión de 11:1, consumiendo 7 litros a la hora de un combustible cuya densidad es 0,8 kg/l y cuyo poder calorífico es 41000 kJ/kg. El rendimiento del motor es el 32 %. Los datos del cilindro son 70 mm de diámetro y 80 mm de carrera.

c)

Describir la relación entre los cambios de estado del fluido frigorígeno y la absorción o cesión de calor en la máquina frigorífica (0,5 puntos).

El sistema de acondicionamiento de una piscina cubierta permite mantener la temperatura del recinto a 28 °C tanto en invierno como en verano, siendo la potencia del compresor 10 kW. La temperatura media en el exterior es 5 °C en invierno y 38 °C en verano. La máquina funciona en verano de 11 h a 21 h y en invierno de 8 h a 22 h.

a)

Calcular la cantidad de calor extraído del recinto un día de verano, suponiendo que el sistema es ideal (1 punto).

b)

Calcular la cantidad de calor aportado al recinto un día de invierno si la eficacia del sistema es el 40 % de la ideal (1 punto).

El sistema de acondicionamiento de una piscina cubierta permite mantener la temperatura del recinto a 28 °C tanto en invierno como en verano, siendo la potencia del compresor 10 kW. La temperatura media en el exterior es 5 °C en invierno y 38 °C en verano. La máquina funciona en verano de 11 h a 21 h y en invierno de 8 h a 22 h.

c)

Explicar los siguientes términos relacionados con las máquinas térmicas: PMS, PMI, cilindrada y carrera (0,5 puntos).

Un cilindro neumático de simple efecto de retorno por muelle está conectado a una red de aire con $1\text{ MPa}$ de presión. El diámetro del émbolo es $10\text{ cm}$, la carrera $3\text{ cm}$ y la constante del muelle $100\text{ N/cm}$ (Dato: $1\text{ atm} = 10^5\text{ Pa}$).

a)

Calcular la fuerza ejercida por el vástago al comienzo del ciclo de trabajo y al final de la carrera, sabiendo que el muelle se encuentra en su longitud natural "$L_0$" al comienzo del ciclo de trabajo.

b)

Calcular el consumo de aire en condiciones normales tras 20 ciclos de trabajo.

c)

Explicar brevemente cómo funciona una válvula antirretorno y una válvula reguladora de caudal. Dibujar los símbolos correspondientes.

La figura muestra un gato hidráulico para elevar vehículos. El pistón B tiene un diámetro de $80\text{ mm}$ y el pistón A es movido manualmente mediante una palanca que multiplica por diez la fuerza F aplicada en su extremo.

a)

Calcular el diámetro del pistón A sabiendo que el pistón B eleva una masa de $1000\text{ kg}$ cuando la fuerza F es $100\text{ N}$.

b)

Calcular de nuevo el diámetro del pistón A para que este se desplace $5\text{ cm}$ cuando el pistón B se mueva $1\text{ mm}$.

c)

Citar los tipos de bombas hidráulicas y describirlas brevemente.

Un dron de cuatro motores lleva a bordo un circuito digital que ayuda a garantizar la seguridad del vuelo. Se quiere diseñar este circuito para gestionar una señal de alarma A que se active (A='1') cuando fallen dos o más motores del sistema aéreo. Estos fallos en los motores se indican mediante cuatro señales de control de avería M1, M2, M3 y M4, cuyas salidas toman el valor “1” si el motor correspondiente está averiado.

a)

Obtener la tabla de verdad para la función A, así como su expresión en forma canónica (1 punto).

Completa la columna de la función $A$ en la tabla de verdad (activa con valor 1 cuando fallen dos o más motores):

$M_1$

$M_2$

$M_3$

$M_4$

$m_i$

$A$

m_

b)

Simplificar la función A por el método de Karnaugh e implementarla con puertas lógicas (1 punto).

Un dron de cuatro motores lleva a bordo un circuito digital que ayuda a garantizar la seguridad del vuelo. Se quiere diseñar este circuito para gestionar una señal de alarma A que se active (A='1') cuando fallen dos o más motores del sistema aéreo. Estos fallos en los motores se indican mediante cuatro señales de control de avería M1, M2, M3 y M4, cuyas salidas toman el valor “1” si el motor correspondiente está averiado.

c)

En relación con los sistemas de control, explicar las diferencias entre los sistemas de lazo abierto y los de lazo cerrado. Representar los diagramas de bloques de ambos sistemas.

Un sistema de alarma está constituido por tres detectores digitales A, B y C y su funcionamiento responde a la siguiente función lógica:

$$F = \bar{A}B + \bar{B}\bar{C} + A\bar{B}C + AB\bar{C} + ABC$$

a)

Obtener la tabla de verdad para la función $F$, así como su expresión en forma canónica [1 punto].

$A$

$B$

$C$

$F$

b)

Simplificar la función $F$ por el método de Karnaugh e implementarla solo con puertas lógicas NAND [1 punto].

Un sistema de alarma está constituido por tres detectores digitales A, B y C y su funcionamiento responde a la siguiente función lógica:

$$F = \bar{A}B + \bar{B}\bar{C} + A\bar{B}C + AB\bar{C} + ABC$$

c)

Explicar el principio de funcionamiento y las características principales de los transductores de temperatura tipo RTD. [0,5 puntos]