Modelo 13 14

UNIVERSIDADES PÚBLICAS DE LA COMUNIDAD DE MADRID PRUEBA DE ACCESO A LAS ENSEÑANZAS UNIVERSITARIAS OFICIALES DE GRADO

MODELO

Curso 2013-2014

MATERIA: TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II INSTRUCCIONES Y CRITERIOS GENERALES DE CALIFICACIÓN Estructura de la prueba: la prueba se compone de dos opciones "A" y "B" cada una de las cuales consta de cinco cuestiones que a su vez pueden comprender varios apartados.

Puntuación: Cada cuestión se calificará con una puntuación máxima de 2 puntos. Los apartados de cada cuestión se puntuarán con el valor que se indica en los enunciados. Puntuación global máxima 10 puntos.

Instrucciones: Sólo se podrá contestar una de las dos opciones, desarrollando íntegramente su contenido.

TIEMPO: Una hora y treinta minutos

Opción A Cuestión nº1 (2 puntos) Para una aleación A-B con el diagrama de fases mostrado, se pide: a) Temperaturas de solidificación de los metales puros A y B. (0,5 puntos) b) Porcentaje de metales A y B que tiene el eutéctico. (0,5 puntos) c) Porcentaje de las fases ( - ) de las que se compone el eutéctico a 800º. (0,5 puntos) d) Explique el proceso de enfriamiento de una aleación con el 10 % de B desde su fase líquida hasta temperatura ambiente. (0,5 puntos)

Temperatura (ºC)

3200 LÍQUIDO

2200 º 1600

A

0

20

40

60

% en peso B

80

100 B

Cuestión n°2 (2 puntos) Para mover una máquina con una masa de 1800 kg por el interior de una nave industrial se emplea un puente grúa provisto de un motor eléctrico de corriente continua. Conociendo que el motor se encuentra conectado a una fuente de tensión de 220 V, la intensidad de corriente es de 32 A, y que la máquina es elevada a una altura de 20 m en 40 s, calcule: a) La potencia consumida por el motor eléctrico. (0,5 puntos) b) El trabajo realizado por el puente grúa. (0,5 puntos) c) La potencia útil del motor. (0,5 puntos) d) El rendimiento del motor. (0,5 puntos)

Cuestión nº 3 ( 2 puntos) Dado el diagrama de bloques de la figura: a) Obtenga la función de transferencia Z=f(Y). b) Obtenga la función de transferencia Z=f(X).

+ X

P1 _

Y

+ _

P6

P2

(1 punto) (1 punto)

+

P3

_ P5

Z

P4

Cuestión nº 4 (2 puntos) a) Un cilindro neumático de doble efecto, tiene un diámetro de pistón de 85 mm y el diámetro del vástago de 25 mm. La presión de trabajo es de 8 bar. Calcule la fuerza teórica en N que el cilindro entrega en su carrera de avance y retroceso. (1 punto) b) Enumere los cuatro tipos más comunes de retornos en una válvula. (1 punto)

Cuestión nº 5 (2 puntos) a) Convierta el número (B93A)16 al sistema decimal. (0,5 puntos) b) Convierta el número (49CF)16 al sistema binario. (0,5 puntos) c) Convierta el número (38914)10 al sistema hexadecimal. (0,5 puntos) d) Convierta el número (0111 1110 0000 1101)2 al sistema hexadecimal. (0,5 puntos)

Opción B Cuestión nº1 (2 puntos) a) Defina brevemente los siguientes conceptos: aleación, soluto y disolvente. (1 punto) b) Muestre las similitudes y las diferencias existentes entre solución sólida por sustitución y solución sólida por inserción. (1 punto)

Cuestión n°2 (2 puntos) Una máquina térmica funciona con un fluido gaseoso de acuerdo al Ciclo de Carnot totalmente reversible, tomando calor de un foco caliente que se encuentra a 255°C, realizando trabajo y cediendo calor a un foco frío a 25°C. Calcule: a) El rendimiento de la máquina. (0,5 puntos) b) El calor tomado del foco caliente si se ceden al foco frío 600 J en forma de calor. (0,5 puntos) c) El trabajo desarrollado por la máquina. (0,5 puntos) d) La temperatura que debería tener el foco caliente para que el rendimiento de la máquina fuese del 75%. (0,5 puntos)

Cuestión nº 3 ( 2 Puntos) En el diagrama de bloques de la figura la función de transferencia del comparador es: E1 < 2 → S 1 = 6 E1 ≥ 2 → S 1 = 0

E1

S1 COMPARADOR

X1

+ Z1

X2

5 COMPARADOR

5

+

a) Obtenga la función de transferencia Z1=f(X1) b) Obtenga la función de transferencia Z2=f(X2)

E1 (1 Punto).

(1 Punto).

S1

Z2

Cuestión nº 4 (2 puntos) a) Explique el funcionamiento del circuito. (1 punto) b) Identifique los componentes del circuito. (1 punto)

Cuestión nº 5 (2 puntos) Exprese canónicamente como producto de maxterms la siguiente función lógica:

f (a, b, c, d )

c (b d

a d)

SOLUCIONES (Opción A) Cuestión nº1 (2 puntos) Para una aleación A-B con el diagrama de fases mostrado, se pide: a) Temperaturas de solidificación de los metales puros A y B. (0,5 puntos) b) Porcentaje de metales A y B que tiene el eutéctico. (0,5 puntos) c) Porcentaje de las fases ( - ) de las que se compone el eutéctico a 800º. (0,5 puntos) d) Explique el proceso de enfriamiento de una aleación con el 10 % de B desde su fase líquida hasta temperatura ambiente. (0,5 puntos)

Temperatura (ºC)

3200 LÍQUIDO

2200 º 1600

A

0

20

40

60

80

% en peso B

100 B

SOLUCIÓN: a) metal A: 2200 ºC; metal B: 3200 ºC b) 60 % de B; 40 % de A c) (80-60)/(80-20) = 33,3 % de ; 66,6 % de b) Aproximadamente a 2100ºC empieza a solidificar la aleación formándose fase . Hasta aproximadamente 1900 º C coexisten fase y fase líquida. A 1900 ºC termina de solidificar el líquido existente, manteniéndose la fase hasta temperatura ambiente.

Cuestión n°2 (2 puntos) Para mover una máquina con una masa de 1800 kg por el interior de una nave industrial se emplea un puente grúa provisto de un motor eléctrico de corriente continua. Conociendo que el motor se encuentra conectado a una fuente de tensión de 220 V, la intensidad de corriente es de 32 A, y que la máquina es elevada a una altura de 20 m en 40 s, calcule: a) La potencia consumida por el motor eléctrico. (0,5 puntos) b) El trabajo realizado por el puente grúa. (0,5 puntos) c) La potencia útil del motor. (0,5 puntos) d) El rendimiento del motor. (0,5 puntos) SOLUCIÓN: a) P = IV = (50) (220) = 11000 W b) Wu = mgh = (1800) (10) (20) = 360000 J c) Pu = Wu/t= (360000) / (40) = 9000 W d) (%) = (Pu/P) (100) = ((9000) / (11000)) (100) = 81,8% Cuestión nº 3 ( 2 puntos) Dado el diagrama de bloques de la figura: a) Obtenga la función de transferencia Z=f(Y). b) Obtenga la función de transferencia Z=f(X).

(1 punto) (1 punto)

+ X

P1

Y

+

_

P2

_ P6

+

P3

_ P5

Z

P4

SOLUCIÓN: Z P3 .P2 a) Y 1 P3 .P4 .P5 P2 P3 . .P1 Z 1 P2 . P6 1 P3 P4 P5 b) P2 P3 X 1 . .P1 1 P2 .P6 1 P3 P4 P5

Cuestión nº 4 (2 puntos) a) Un cilindro neumático de doble efecto, tiene un diámetro de pistón de 85 mm y el diámetro del vástago de 25 mm. La presión de trabajo es de 8 bar. Calcule la fuerza teórica en N que el cilindro entrega en su carrera de avance y retroceso. (1 punto) b) Enumere los cuatro tipos más comunes de retornos en una válvula. (1 punto) SOLUCIÓN: a) Fa = p . Sa = 8 . 10 . π . (8,5)2 / 4 = 4.539,6 N Fr = p . Sr = 8 .10 . π . (8,52 - 2,52 ) / 4 = 4.146,9 N b) Por resorte mecánico Por muelle neumático interno Neumático Electromagnético.

Cuestión nº 5 (2 puntos) a) Convierta el número (B93A)16 al sistema decimal. (0,5 puntos) b) Convierta el número (49CF)16 al sistema binario. (0,5 puntos) c) Convierta el número (38914)10 al sistema hexadecimal. (0,5 puntos) d) Convierta el número (0111 1110 0000 1101)2 al sistema hexadecimal. (0,5 puntos) SOLUCIÓN: a) (B93A)16 = 11 163 + 9 162 + 3 161 + 10 160 = (47418)10 b) (49CF)16 = (0100 1001 1100 1111)2 c) Dividiendo 38914 entre 16 y tomando los restos (38912)10 = (9802)16 d) (0111 1110 0000 1101)2 = (7E0D)16

SOLUCIONES (Opción B) Cuestión nº1 (2 puntos) a) Defina brevemente los siguientes conceptos: aleación, soluto y disolvente. (1 punto) b) Muestre las similitudes y las diferencias existentes entre solución sólida por sustitución y solución sólida por inserción. (1 punto) SOLUCIÓN: a) Aleación: producto resultante de la unión de dos o más elementos químicos, de los cuales al menos uno tiene comportamiento metálico. (0,5 puntos) Soluto: material que entra en menor proporción cuando todos los elementos forman parte de la misma red cristalina en estado sólido, o bien el que cambia su red cuando los elementos no poseen la misma red. (0,25 puntos) Disolvente: es el material que entra en mayor proporción cuando todos los elementos forman parte de la misma red cristalina en estado sólido, o bien el que conserva la red cuando los elementos no poseen la misma red. (0,25 puntos) b) En ambos casos son soluciones solubles tanto en estado líquido como en estado sólido.

Solución por sustitución: cuando los átomos de soluto y disolvente tienen parecida estructura cristalina, y los dos elementos forman parte del mismo edificio cristalino.

Solución por inserción: cuando los átomos de soluto son muy pequeños comparados con los del disolvente, y se colocan en el interior de la red cristalina de este último.

Cuestión n°2 (2 puntos) Una máquina térmica funciona con un fluido gaseoso de acuerdo al Ciclo de Carnot totalmente reversible, tomando calor de un foco caliente que se encuentra a 255°C, realizando trabajo y cediendo calor a un foco frío a 25°C. Calcule: a) El rendimiento de la máquina. (0,5 puntos) b) El calor tomado del foco caliente si se ceden al foco frío 600 J en forma de calor. (0,5 puntos) c) El trabajo desarrollado por la máquina. (0,5 puntos) d) La temperatura que debería tener el foco caliente para que el rendimiento de la máquina fuese del 75%. (0,5 puntos) SOLUCIÓN: Q1 = calor tomado del foco caliente Q2 = calor cedido al foco frío W = trabajo realizado por la máquina T1 = (255) + (273) = 528 K T2 = (25) + (273) = 298 K a) (%) = (W / Q1) (100) = ((Q1 – Q2) / Q1) (100) = ((T1 – T2) / T1) (100) = = ((528 – 298) / (528)) (100) = 43,6% b) = ((Q1 - Q2) / Q1) Q1 = Q2 / (1 - ) = (600) / ((1) – (0,438)) = 1.063 J c) W = Q1 - Q2 = (1063) - (600) = 463 J d) T1 = T2 / (1 - ) = (298) / ((1 – (0,75)) = 1192 K = 919°C

Cuestión nº 3 ( 2 Puntos) En los diagramas de bloques de la figura la función de transferencia del comparador es: E1 < 2 → S 1 = 6 E1 ≥ 2 → S 1 = 0

E1

S1 COMPARADOR

+

X1

Z1

X2

5

Z2

COMPARADOR

+

5

a) Obtenga la función de transferencia Z1=f(X1) b) Obtenga la función de transferencia Z2=f(X2) SOLUCIÓN: a) X1 < 2 → Z1 = 6 + 5 X;

E1

S1

(1 Punto).

(1 Punto).

X1 ≥ 2 → Z1 = 0+5X = 5X ;

b) X2 < 2 → S1 = 6 → Z2 = 5 x 6= 30 X2 ≥ 2 → S1 =0 → Z2 = 5 x 0 = 0 Cuestión nº 4 (2 puntos) a) Explique el funcionamiento del circuito. (1 punto) b) Identifique los componentes del circuito. (1 punto)

SOLUCIÓN: a) La velocidad de avance y retroceso de un cilindro de doble efecto es regulada por un estrangulador. El sistema arranca con el pulsador P1 y retrocede con el pulsador P2 b) 1.0 Cilindro de doble efecto.

1.4 y 1.5 Estrangulador regulable.

1.1 Válvula 4/2 vías, de doble mando pilotado neumático por presión.

1.2 y 1.3 Válvula 3/2 vías, normal cerrada, accionamiento manual y retorno por muelle.

Cuestión nº 5 (2 puntos) Exprese canónicamente como producto de maxterms la siguiente función lógica:

f (a, b, c, d )

c (b d

a d)

SOLUCIÓN f(a,b,c,d) = c’ + (b’·d’ + a’ d)’ = c’ + (b’ d’)’ (a’ d)’ = c’ + (b + d) (a + d’) = (b + c’ + d) (a + c’+ d’) = = (a a’ + b + c’ + d) (a + b b’+ c’+ d’) = = (a + b + c’ + d) (a’ + b + c’ + d) (a + b + c’+ d’) (a + b’+ c’+ d’) [esta expresión ya se debe considerar como válida] = = M2 * M10 * M3 * M7 = = M( 2, 3, 7, 10 )

TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II CRITERIOS ESPECÍFICOS DE CORRECCIÓN Y CALIFICACIÓN Los profesores encargados de la corrección de las cuestiones dispondrán, una vez realizadas las pruebas, de una solución de las mismas, para que les sirva de guía en el desarrollo de su trabajo.

En aquellas cuestiones en las que los resultados de un apartado intervengan en los cálculos de los siguientes, los correctores deberán valorar como válidos estos últimos apartados si su planteamiento fuese correcto y tan solo se tiene como error el derivado del cálculo inicial.

OPCIÓN A Cuestión nº 1: 2 PUNTOS repartidos de la siguiente forma: Apartado a: 0,5 puntos.

Apartado b: 0,5 puntos.

Apartado c: 0,5 puntos.

Apartado d: 0,5 puntos.

Cuestión nº 2: 2 PUNTOS repartidos de la siguiente forma: Apartado a: 0,5 puntos.

Apartado b: 0,5 puntos.

Apartado c: 0,5 puntos.

Apartado d: 0,5 puntos.

Cuestión nº 3: 2 PUNTOS repartidos de la siguiente forma: Apartado a: 1 punto.

Apartado b: 1 punto.

Cuestión nº 4: 2 PUNTOS repartidos de la siguiente forma: Apartado a: 1 punto.

Apartado b: 1 punto.

Cuestión nº 5: 2 PUNTOS repartidos de la siguiente forma: Apartado a: 0,5 puntos.

Apartado b: 0,5 puntos.

Apartado c: 0,5 puntos.

Apartado d: 0,5 puntos.

Puntuación total 10 puntos OPCIÓN B Cuestión nº 1: 2 PUNTOS repartidos de la siguiente forma: Apartado a: 1 punto.

Apartado b: 1 punto.

Cuestión nº 2: 2 PUNTOS repartidos de la siguiente forma: Apartado a: 0,5 puntos.

Apartado b: 0,5 puntos.

Apartado c: 0,5 puntos.

Apartado d: 0,5 puntos.

Cuestión nº 3: 2 PUNTOS repartidos de la siguiente forma: Apartado a: 1 punto.

Apartado b: 1 punto.

Cuestión nº 4: 2 PUNTOS repartidos de la siguiente forma: Apartado a: 1 punto.

Apartado b: 1 punto.

Cuestión nº 5: 2 PUNTOS Puntuación total 10 puntos

CRITERIOS DE ELABORACIÓN DE LAS PRUEBAS DE ACCESO LOGSE PARA LA MATERIA TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II

Materiales 1. Estructura atómica y estructura molecular. Constitución de los átomos. Enlaces atómicos y moleculares. Estructuras cristalinas y magnitudes principales 2. Propiedades mecánicas de los materiales. Tipos, descripción y resultados de los principales ensayos mecánicos 3. Diagramas de equilibrio. Solidificación de metales puros y aleaciones. Tipos, componentes y fases en sistemas materiales. Diagrama de equilibrio de fases. Diagrama de equilibrio para aleaciones con diferentes solubilidades en estado sólido. El diagrama hierro-carbono elemental.

4. Materiales metalúrgicos. Tipos de aceros. Tipos de fundiciones férricas. Principales aleaciones no férricas: propiedades de las aleaciones de aluminio, cobre, titanio y magnesio 5. Descripción de tratamientos térmicos: temple, recocido y revenido.

6. Corrosión y oxidación: descripción y técnicas de protección.

Principios de Máquinas 1.

El objetivo que se pretende con este módulo es que el alumno adquiera un conocimiento mínimo, pero claro, de los conceptos básicos de las máquinas: mecánicas, térmicas y eléctricas.

2.

El alumno deberá manejar con soltura y suficiencia, teórica y prácticamente, los conceptos de fuerza, trabajo, par, energía, potencia, rendimiento, principio de conservación de la energía, etc, así como de las unidades asociadas, especialmente en el SI. Se le plantearán ejercicios de aplicación.

3.

El alumno deberá también demostrar un conocimiento claro y concreto de las máquinas térmicas, ciclos y diagramas termodinámicos, rendimientos, motores alternativos y rotativos, máquinas frigoríficas y bomba de calor.

4.

Por último, y no menos importante, es que el alumno conozca los principios básicos generales del funcionamiento de las máquinas eléctricas, leyes de los circuitos eléctricos, máquinas de corriente continua, máquinas de corriente alterna ( monofásicas y trifásicas ), constitución mecánica y eléctrica, tipos de conexión, estudio de pares, potencias y rendimientos, e ideas básicas sobre las curvas características, arranque y regulación de velocidad, a nivel elemental.

Circuitos Neumáticos y Oleohidráulicos 1. Automatización neumática. Propiedades y campos de aplicación de la neumática.

Mecanismos y automatización. Conceptos, campos de aplicación. Técnicas de mando y movimiento. Conceptos básicos sobre mecánica de fluidos. Características del aire comprimido. Fundamentos físicos. Producción y distribución del aire comprimido. Tipos de compresores. Caudal. Presión. Accionamiento. Regulación. Refrigeración. Acumulador de aire comprimido. Distribución del aire comprimido.

2. Accionamientos neumáticos. Cilindros neumáticos. Principios constructivos. Ejercicios de aplicación. Accionamiento neumático. Generalidades y simbología.

Elementos de mando neumáticos. Válvulas.

3. Circuitos neumáticos básicos y circuitos fundamentales.

4. Introducción a los sistemas oleohidráulicos. Fluidos hidráulicos. Principios físicos fundamentales. Filtros y técnicas de filtración. Bombas hidráulicas. Principio constructivo.

5. Motores hidráulicos 6. Cilindros hidráulicos. Tipos de cilindro.

7. Elementos de distribución y regulación. Válvulas.

Sistemas Automáticos 1.

Representación e interpretación de esquemas.

Elementos que componen un sistema de control: transductores y captadores de posición, proximidad, movimiento, velocidad, presión, temperatura e iluminación. Actuadores. En este bloque se puede pedir: definición de un sistema de control y la función de cada uno de sus elementos y la interrelación entre los mismos. Definición del comportamiento de un transductor de los indicados anteriormente y aplicación de las fórmulas de su función de transferencia, manejando correctamente las unidades. De forma similar para los actuadores.

2.

Estructura de un sistema automático.

Entrada, proceso, salida. Sistemas de lazo abierto. Sistemas realimentados de control.

Comparadores. En este bloque habrá que saber distinguir entre sistema en lazo abierto y sistema en lazo cerrado. Función de transferencia de un sistema realimentado. Obtención de las salidas en cada uno de sus puntos. Las funciones de transferencia serán siempre sencillas (no existirá dependencia de la frecuencia). Comportamiento de un comparador (sin histéresis). Se debe entender su funcionamiento a partir de las ecuaciones o de la función de transferencia.

3.

Montaje y experimentación de sencillos circuitos de control. Se deben obtener las señales en todos los puntos de un sistema de control (en lazo abierto o cerrado) en el que pueden aparecer diferentes elementos: sensores, comparadores y amplificadores.

Control y programación de sistemas automáticos.

1. La información binaria.

Concepto de sistema de numeración y de código. El sistema de numeración binario.

Conversión entre los sistemas binario y decimal. Código BCD. Sistema de numeración hexadecimal: regla para la conversión hexadecimal-binario. Suma de números binarios.

Resta de números binarios: método del complemento a 2.

2. Especificación de circuitos combinacionales.

Concepto de Función de Conmutación: tabla de verdad. Álgebra de Boole. Propiedades más importantes del álgebra de Boole. Concepto de Expresión de Conmutación. Formas canónicas de las expresiones de conmutación. Transformación entre tablas de verdad y formas canónicas. Simplificación de expresiones de conmutación aplicando las propiedades del álgebra de conmutación. Simplificación por el método de los mapas de Karnaugh (para funciones de 4 variables o menos).

3. Implementación de circuitos combinacionales.

Puertas lógicas básicas (AND, OR, NOT). Implementación de sistemas combinacionales con puertas AND, OR, NOT. Puerta NAND. Implementación de las puertas AND, OR y NOT mediante la NAND. Puerta NOR. Implementación de las puertas AND, OR y NOT mediante

la NOR. Implementación de sumas de productos con puertas NAND. Implementación de productos de sumas con puertas NOR. Problemas de aplicación al control de pequeños sistemas.

4. Bloques combinacionales.

Concepto de descodificador: implementación. Concepto de codificador (no se pide la implementación). Multiplexor: implementación. Utilización del multiplexor para implementar funciones de conmutación: ejemplos de aplicación para funciones de 3 ó 4 variables. Circuitos de suma y resta: semisumador binario, sumador binario completo, sumador para números de n bits, sumador/restador binario para números de n bits.

5. Sistemas secuenciales.

Concepto funcional de biestable síncrono (se hace abstracción de la implementación).

Biestable D y biestable JK: tablas de verdad. Concepto funcional de registro. Concepto funcional de contador. Concepto funcional de memoria: tamaño (ancho de palabra y número de palabras), unidades para expresar el tamaño, operación de lectura, operación de escritura.