Tecnología e Ingeniería II

Una empresa dedicada a la elaboración de artículos de cuero desea automatizar el proceso de marcado para garantizar la uniformidad de la estampación de su logotipo. Para ello, se ha instalado un cilindro neumático de doble efecto que presiona un troquel térmico contra el material, ejerciendo una fuerza de avance de $4\ 500 \text{ N}$. Dicho cilindro de doble efecto realiza $150$ ciclos completos (avance y retroceso) cada hora y tiene unas dimensiones de $100 \text{ mm}$ de diámetro de émbolo, una carrera de $400 \text{ mm}$ y un diámetro de vástago de $25 \text{ mm}$. Para que el cilindro de la máquina pueda funcionar correctamente es necesario conectarlo a un compresor que se debe adquirir. La empresa de suministros con la que se trabaja habitualmente tiene disponibles los modelos de compresores que se indican en la tabla adjunta ($1 \text{ bar} = 10^5 \text{ Pa}$).

En un ensayo de dureza se analizan dos probetas metálicas. En la probeta A se realiza un ensayo Brinell utilizando una bola de carburo de tungsteno de diámetro {{diametro_bola_brinell}} mm, aplicando una fuerza de {{fuerza_brinell}} kp, y se obtiene un diámetro medio de huella de {{diametro_huella_brinell}} mm. En la probeta B se realiza un ensayo Vickers empleando una punta piramidal aplicando una fuerza de {{fuerza_vickers}} kp, midiéndose una huella con diagonales de {{diagonal1_vickers}} mm y {{diagonal2_vickers}} mm. Determinar:

En el control de calidad de un acero $\text{S235JR}$ se realiza un ensayo de resiliencia Charpy sobre dos probetas, de dimensiones $55 \text{ mm} \times 10 \text{ mm} \times 10 \text{ mm}$ con entalla en V, obteniéndose una energía absorbida de {{energia_probeta1}} J para la primera probeta y de {{energia_probeta2}} J para la segunda.

Una instalación eléctrica con tensión de alimentación de {{tension_alimentacion}} V eficaces a la frecuencia de {{frecuencia_hz}} Hz consta de los siguientes receptores monofásicos:• {{num_motores_1}} motores asíncronos que absorben {{potencia_motores_1}} kW cada uno, con un factor de potencia {{fp_motores_1}} inductivo.• {{num_motores_2}} motor asíncrono que absorbe {{potencia_motores_2}} kW con un factor de potencia {{fp_motores_2}} inductivo.• {{num_luminarias}} luminarias tipo LED de {{potencia_luminarias}} W cada una con factor de potencia unidad.Calcular:

Dado el siguiente circuito:

Una conocida marca de motocicletas está desarrollando un modelo con motor Otto bicilíndrico de 4 válvulas por cilindro. Se obtiene una potencia máxima de 50 kW a 8 000 rpm y un par máximo de 64 Nm a 6 700 rpm. El diámetro de los pistones es 83 mm y su carrera 60 mm. La relación de compresión del motor es 10,8:1.Para obtener el consumo del vehículo, se sitúa en un banco de pruebas y se pone a funcionar durante una hora en el régimen del par máximo, obteniéndose un consumo de 14,3 litros de combustible. El poder calorífico de la gasolina utilizada es 41 500 kJ / kg y su densidad 0,75 kg / dm³.

Tras realizar un ensayo de dureza Brinell a un acero se certifica como 160 HB 5 650 20. Cuando se le aplica un tratamiento de templado, el valor de la dureza de este acero aumenta al doble.

Se construye una nave logística con zonas destinadas a maniobras de camiones. Dado el riesgo de impactos contra los pilares de la estructura metálica, el proyecto exige un estudio de tenacidad al impacto del acero. Para ello se extraen probetas para un ensayo Charpy del lote de pilares de acero adquirido para la construcción de la nave y se ensayan con un péndulo de {{masa_pendulo}} kg, liberado desde {{altura_inicial}} m de altura.

La instalación de agua de un edificio alimenta un equipo de limpieza situado en una planta superior. El agua circula por una tubería principal de {{diametro_tbaja}} mm de diámetro situada en la planta baja. Desde ahí, el agua asciende {{altura_ascenso}} m hasta un tramo final más estrecho, con un diámetro de {{diametro_tsuperior}} mm, en la planta superior justo antes de entrar en el equipo. En la planta superior se mide una velocidad media del agua de {{velocidad_superior}} m/s y una presión manométrica de {{presion_superior}} MPa. Se considera agua con densidad {{densidad_agua}} kg/m³ y aceleración de la gravedad {{gravedad}} m/s². Se desprecia cualquier tipo de pérdida de energía. Se pide:

Una persona supervisa el nivel de agua de un depósito para riego agrícola, observando una escala graduada. Para mantenerlo próximo a un valor de referencia (consigna), ajusta manualmente la válvula de entrada, abriéndola o cerrándola según sea necesario. El flujo de agua que sale del depósito hacia los puntos de riego, varía con el tiempo, por lo que el volumen almacenado está sujeto a perturbaciones. Se pide:

En una planta de envasado de aceite de oliva se utiliza un cilindro neumático de doble efecto para empujar lateralmente las cajas ya llenas hacia una cinta transportadora. El cilindro trabaja conectado a una red de aire comprimido que suministra una presión de {{presion_red}} MPa y realiza una carrera de {{carrera_cilindro}} cm. El diámetro del émbolo del cilindro es de {{diametro_embolo}} mm, mientras que el diámetro del vástago es un tercio del diámetro del émbolo. Debido a los rozamientos internos, se estima que la fuerza de rozamiento es el {{porcentaje_rozamiento}}% de la fuerza teórica que origina el movimiento. El sistema funciona de manera cíclica, realizando {{num_ciclos}} ciclos en un minuto. Se pide:

Un circuito de corriente alterna como el de la figura está formado por un generador de {{voltaje_eficaz}} V de valor eficaz y {{frecuencia}} Hz, una resistencia R de {{resistencia}} $\Omega$, una bobina L de {{inductancia}} mH y un condensador C de {{capacitancia}} $\mu$F.

Dada la siguiente función lógica dependiente de tres variables: $f(a, b, c) = \sum m(2,3,5,7)$. Se pide:

En un ensayo Brinell se emplea una bola de $2,5 \text{ mm}$ de diámetro y se aplica una carga que produce una huella de $1,2 \text{ mm}$ de diámetro. La constante de ensayo para este material es $30 \text{ kp/mm}^2$. Se pide:

A una varilla cilíndrica de latón de $10 \text{ mm}$ de diámetro y $1 \text{ m}$ de largo se le aplica una fuerza a tracción hasta su rotura. Su límite elástico es $250 \text{ MPa}$, el módulo de Young $120 \text{ GPa}$ y el diámetro a la rotura $6,1 \text{ mm}$. Se pide:

En el taller de coches de la escudería Ferrari tienen una prensa hidráulica, como la que se representa en la figura de la derecha, para elevar los coches y poder acceder a las partes bajas para reparar las averías. La sección del émbolo grande, $S_2$, es $250 \text{ cm}^2$ y la del pequeño, $S_1$, es $10 \text{ cm}^2$. Calcular:

Un sistema de calefacción mantiene la temperatura de un recinto a $22 ^\circ\text{C}$ mientras la temperatura del exterior es $2 ^\circ\text{C}$. La eficiencia de la máquina es el $40 \%$ de la ideal y la potencia del compresor es $3 \text{ kW}$.