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PLAN DE RECUPERACIÓN DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL CURSO 2017 2018 PRIMER TRIMESTRE Para recuperar el primer trimestre debes realizar 20 ejercicios a elegir de las relaciones de ejercicios que figurar a continuación. Para preparar estos ejercicios dispones de una hora de tutoría personalizada los viernes de 14,00 a 15,00. En caso de dudas o consultas puedes concertar cita con el profesor. Se trata de los temas vistos este primer trimestre: Termodinámica Frigoríficos Aire acondicionado Motores térmicos Bombas de calor Rendimiento Potencia Consumo Cilindrada Neumática e Hidráulica Circuitos neumáticos Circuitos hidráulicos Fuerzas de avance y retroceso Caudal Bombas hidráulicas y neumáticas Régimen de circulación. Principio de Pascal Teorema de Bernoulli Consumos. Efecto Venturi

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PLAN DE RECUPERACIÓN DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL CURSO 2017 2018PRIMER TRIMESTRE

Para recuperar el primer trimestre debes realizar 20 ejercicios a elegir de las relaciones de ejerciciosque figurar a continuación. Para preparar estos ejercicios dispones de una hora de tutoría personalizada los viernes de 14,00 a 15,00. En caso de dudas o consultas puedes concertar cita con el profesor.

Se trata de los temas vistos este primer trimestre:

• Termodinámica◦ Frigoríficos◦ Aire acondicionado◦ Motores térmicos ◦ Bombas de calor◦ Rendimiento◦ Potencia◦ Consumo ◦ Cilindrada

• Neumática e Hidráulica◦ Circuitos neumáticos◦ Circuitos hidráulicos◦ Fuerzas de avance y retroceso◦ Caudal◦ Bombas hidráulicas y neumáticas◦ Régimen de circulación.◦ Principio de Pascal◦ Teorema de Bernoulli◦ Consumos.◦ Efecto Venturi

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SELECTIVIDAD: Neumática y Oleohidráulica

ESTA RELACIÓN EMPIEZA EN EL PROBLEMA 5 (NO EXISTEN LOS PROBLEMAS 1 AL 4)5.- Represente simbólicamente las siguientes válvulas hidráulicas:

a) 3/2 NC con mando hidráulico y retorno por resorte.b) 4/2 con mando y retorno hidráulico.c) 5/2 con mando por palanca y retorno por resorte.d) 3/2 NC con mando eléctrico y retorno por resorte.

6.- a) Explique el funcionamiento del circuito neumático representado en el esquema.b) defina cada uno de los elementos que lo componen.Nota: El elemento X es un detector de proximidad. Ante la presencia de un objeto a una distancia d, o menor que d, proporciona a su salida una señal de presión de 0,5 mbar.

7.- Describa y explique las cuatro válvulas neumáticas representadas en la figura.

8.- En relación con una válvula reguladora de caudal unidireccional, neumática:a) Dibuje su esquema y explique el funcionamiento.b) Dibuje su símbolo.

9.- Un cilindro de doble efecto tiene un émbolo de 10 cm de diámetro. La relación de diámetros entre el émbolo y el vástago es de 5. Este cilindro está conectado a una red de aire comprimido a la presión de 2 MPa y efectúa 15 ciclos por minuto. Suponiendo una fuerza de rozamiento igual a un 10% de la teórica, calcule:

a) Fuerza que ejerce el vástago en la carrera de avance.b) Fuerza que ejerce el vástago en la carrera de retorno.

10.- Un circuito hidráulico para el accionamiento de un cilindro de doble efecto está formado por una válvula 4/2, de mando por palanca y retorno por resorte, y una válvula limitadora de presión.

a) Dibuje el esquema del circuito.b) Defina cada uno de sus componentes.c) Explique su funcionamiento.

11.- Se dispone de un circuito hidráulico en el que la tubería tiene un diámetro de 12,7 mm. Calcule:a) La sección de dicha tubería sabiendo que por el interior de la misma circula aceite a una velocidad de 2 m/s.b) El caudal.c) La potencia de la bomba necesaria para impulsar el aceite, suponiendo un rendimiento del 80% y una presión

de 100 N/cm2.12.- Un líquido de densidad 0,9 g/cm3 circula a través de una tubería horizontal con un caudal de 1,25 l/s. La sección transversal de la tubería es de 9 cm2 y la presión absoluta es de 12,27 ⋅ 104 Pa. Si se produce un estrechamiento y se reduce la presión a 11,56 ·104 Pa, calcule:

a) La velocidad del líquido en la tubería.b) La velocidad en el estrechamiento.c) La sección transversal del estrechamiento.

13.- Se tienen dos moles de nitrógeno contenidos en un recipiente de 40 litros de capacidad . Conteste:a) ¿A qué temperatura se debería calentar para que su presión sea 0,2 MPa?b) Si se calienta hasta alcanzar 150ºC, ¿cuál sería la presión?c) En las condiciones de volumen y temperatura de a), ¿cuántos moles contendría el recipiente si la presión fuese

de tres atmósferas? (Tómese R=0,0831 atm· l / mol· K)

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

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14.- En relación con los generadores de aire comprimido o compresores:a) Defínalos y nombre las magnitudes que intervienen en su funcionamiento.b) Describa cada uno de los grupos en que se clasifican.

15.- Represente simbólicamente las siguientes válvulas:a) 3/2 NC con mando eléctrico y retorno por resorte.b) 3/2 NA con mando manual y retorno por resorte.c) 4/2 con mando eléctrico y retorno neumático.d) 5/2 con mando por pedal y retorno por resorte.

16.- Un cilindro de doble efecto presenta las siguientes características: diámetro del émbolo 20 mm, diámetro del vástago 8 mm, carrera 40 mm, presión 9 atm, embolada 12 ciclos por minuto, pérdidas por rozamiento 10% de la teórica. Determine:

a) La fuerza efectiva ejercida en el avance.b) La fuerza efectiva en el retroceso del vástago.c) El consumo de aire en una hora en condiciones normales.

17.- Un circuito neumático está compuesto por un cilindro de simple efecto con retorno por muelle, gobernado indistintamente por dos válvulas distribuidoras, con mando por pulsador y retorno por muelle. Se pide:

a) Diseñe el circuito correspondiente con todos sus componentes.b) Explique su funcionamiento

18- Un cilindro de simple efecto presenta las siguientes características:Diámetro del émbolo: 16 mm. Carrera: 40mm. Presión: 10 atm. Emboladas: 10 ciclos / min. Pérdidas por rozamiento: 10% de la teórica. Pérdidas por el muelle: 6% de la teórica. Se pide:

a) Dibujar el esquema del cilindro de simple efecto.b) Calcular la fuerza efectiva ejercida en el avance del vástago.c) Calcular el consumo durante una hora de funcionamiento en condiciones normales.

19.- En relación con la representación simbólica de una válvula neumática y una oleohidráulica, explique:a) Analogías.b) Diferencias.

20.- Un cilindro de doble efecto tiene un émbolo de 10 cm de diámetro. La relación de diámetros entre el émbolo y el vástago es 5. Este cilindro está conectado a una red de aire comprimido a la presión de 2 MPa y efectúa 15 ciclos por minuto. Suponiendo una fuerza de rozamiento igual a un 10% de la teórica, calcule:

a) La fuerza que ejerce el vástago en la carrera de avance y la que ejerce en la de retorno.b) La longitud de carrera si el caudal de aire, medido en condiciones normales, es de 583 l/min.c) ¿Cuál sería la sección de un cilindro de simple efecto, trabajando a tracción, que proporcionara el mismo

caudal?21.- En relación con los circuitos oleohidráulicos, se pide:

a) Defina qué es un actuador.b) Clasifique estos actuadores en grupos y defina, brevemente, cada grupo.

22.- Se dispone de un cilindro oleohidráulico de doble efecto, cuyo émbolo tiene un diámetro de 70 mm y cuyo vástago mide 35 mm de diámetro. Este cilindro posee un rendimiento del 85% cuando la presión del aceite es de 20 bar y realiza una carrera de 900 mm. Calcular:

a) La fuerza ejercida por el vástago en el avanceb) La fuerza ejercida por el vástago en el retrocesoc) El volumen total de aceite consumido.

23.- Para el circuito de la figura de la derecha, se pide:a) ¿Cuál es la misión de la válvula selectora en este circuito?b) Razone si el cilindro utilizado puede emplearse para efectuar la tracción

de una carga.24.- Un cilindro de simple efecto de retorno por muelle, se encuentra realizando trabajo por compresión conectado a una red de aire de 1,1 MPa de presión. Si el diámetro del émbolo es 12 cm, su carrera 4 cm y la fuerza de rozamiento se puede considerar un 15% de la teórica, se pide:

a) ¿Cuál será la fuerza ejercida por el vástago en el comienzo del ciclo de trabajo (el muelle se encuentra en sulongitud natural).

b) ¿Cuál será la fuerza al final de la carrera, si la constante del muelle es 120 N/cm?c) ¿Cuál será el consumo de aire en condiciones normales, si efectúa 10 ciclos por minuto?

25.- Se tiene un cilindro de doble efecto con las siguientes características: diámetro del cilindro, 12 cm; diámetro del vástago, 4 cm; longitud de carrera, 10 cm. Suponiendo que el cilindro esté conectado a una red de aire comprimido a una presión de 3 MPa y en el supuesto de que no exista rozamiento, calcule:

a) La fuerza que se transmite al vástago en la carrera de avance.b) La fuerza que se transmite al vástago en la carrera de retorno.c) El volumen de aire desplazado por el embolo en un ciclo completo, medido a la presión de trabajo.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

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26.- Dibuje los símbolos de los elementos siguientes, de uso frecuente en neumática:a) Cilindro de simple efecto y retorno por muelle.b) Unidad de mantenimiento.c) Válvula 2/2 normalmente abierta.d) Válvula selectora.

27.- En relación con los circuitos neumáticos y utilizando los siguientes elementos: regulador de presión y acondicionamiento de aire, 2 cilindros de doble efecto, 2 conjuntos reguladores de velocidad y 2 distribuidores de 2p y 4v, se pide:

a) Dibujar un esquema para el mando de los dos cilindros.b) Explicar los distintos elementos que componen dicho esquema.c) Describir su funcionamiento.

28.- De los siguientes símbolos neumáticos:

Responda a las siguientes cuestiones:a) ¿Cómo se denomina cada uno?b) ¿Cuáles son sus aplicaciones?

29.- Un depósito contiene un líquido, de densidad ? = 1000 kg/m 3, hasta una altura (H) de 4 m, estando el resto ocupado por un gas a una presión P0 = 2·105 Pa, mayor que la presión atmosférica (Pa = 105 Pa). Del depósito salen dos ramas, una abierta a la atmósfera y otra cerrada. Se pide:

a) Calcular la presión existente en un punto del fondo del tanque.b) Calcular la altura (Hc) a la que subirá el líquido por la rama cerrada.c) Calcular la altura (Ha) a la que subirá por la rama abierta a la

atmósfera.

30.- Se quiere diseñar un cilindro de simple efecto de 20 cm de longitud que utilice, en su funcionamiento, un volumen de aire de 900 cm3 a una presión de trabajo de 800 kPa. Se estima que las perdidas por rozamiento y del muelle ascienden al 16%. Calcule:

a) Volumen del cilindro.b) Diámetro del cilindro.c) Fuerza neta ejercida por el cilindro.

31.- Dibuje el símbolo de los siguientes elementos neumáticos:a) Bomba de caudal constante reversible.b) Distribuidor de 2 posiciones y 4 vías, con accionamiento neumático en los dos sentidos.c) Válvula de accionamiento manual.d) Regulador de caudal en un solo sentido.

32.- Se dispone de un circuito hidráulico con un diámetro de tubería de media pulgada. Calcule:a) La sección de la tubería, en mm2, sabiendo que una pulgada equivale a 25,4 mm.b) Si por su interior circula aceite a una velocidad de 2 m/s, ¿cuál es el caudal?c) Calcule la potencia necesaria para impulsar el aceite en las condiciones del apartado b), suponiendo una

presión de 1 MPa.33.- Explique el esquema representado en la figura, definiendo cada uno de los elementos que intervienen.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

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34.- Por una tubería circula agua con una densidad ρ= 1000 kg/m3. Para medir el caudal de circulación se utiliza un tubo de Venturi. Si la sección de la tubería es S1 = 9·10-4 m2, la del estrechamiento es S2 = 3·10-4 m2 y la diferencia de presión medida es de 0,72·104 Pa, se pide:

a) Dibujar un esquema del dispositivo.b) Calcular el caudal que circula.c) Calcular la velocidad del agua por la tubería y por el estrechamiento.

35.- La figura adjunta representa un ejemplo típico de prensa hidráulica. La sección transversal del émbolo grande es 250 cm2 y la del pequeño 10 cm2. Se pide :

a) La fuerza que se debe ejercer sobre el émbolo pequeño para elevar una carga de 12000 N.b) Si se desea elevar la carga 1 metro, calcule el desplazamiento del pistón pequeño.c) Para elevar una carga de 15000 N, ¿qué cambios realizaría en la prensa, sin modificar la fuerza ejercida en el

apartado a)?

36.- Elementos actuadores o de trabajo oleohidráulicos:a) Defínalosb) Establezca una clasificación de los mismos.

37.- Dibuje el símbolo normalizado de los siguientes elementos neumáticos:a) Un cilindro de doble efecto con amortiguación al retorno.b) Una bomba de vacío.c) Una válvula de 2 posiciones y 2 vías con accionamiento manual.d) Una válvula antirretorno pilotada al cierre.

38.- Un sistema hidráulico consta de una bomba que proporciona una presión de trabajo de 8 MPa. El diámetro de la tubería es de 3/8” (9,52 mm) y la velocidad del fluido (aceite) es de 23,4 m/s. La densidad y viscosidad cinemática del aceite a 20ºC son 0,9 kg/l y 1,72 cm2/s, respectivamente. Calcule:

a) El caudal que circula por la tubería.b) La potencia absorbida, suponiendo un rendimiento del 80%.c) ¿Bajo qué régimen circula el fluido por la conducción?

39.- Se dispone de un cilindro hidráulico de doble efecto con émbolo de 150 mm de diámetro y vástago de 80 mm de diámetro. Calcule:

a) La velocidad de avance para un caudal de 50 l/min.b) La velocidad de retorno para el mismo caudal.c) La presión en kPa en el lado del émbolo, si en el avance ha de proporcionar una fuerza de 30000 N.

40.- Por una tubería de 12 mm de diámetro, circula aceite con una densidad de 0,9 kg/dm3. En una determinada zona, se produce un estrechamiento en el que el diámetro pasa a ser de 5 mm. Las presiones en ambos tramos son de 25 y 5 kg/cm2, respectivamente. Calcule:

a) La presión en cada tramo de la tubería en el Sistema Internacional.b) La velocidad del aceite en el tramo de 12 mm de diámetro.c) El caudal de aceite que circula.

41.- De los siguientes símbolos neumáticos:

i) ii) iii)Indique:

a) Su denominación.b) Su aplicación.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

F1

S1

F2

S2

F1

S1

F2

S2

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42- En un gran depósito cerrado está saliendo agua a través de un orificio de 0,5 cm de diámetro que está situado a 3 m de la superficie del líquido. La presión existente en la superficie del líquido del depósito es de 4 atmósferas y la presión atmosférica es de una atmósfera (ambas se mantienen constantes).

a) Calcule la velocidad de salida del agua.b) Calcule el caudal de salida del agua por el orificio .c) Suponiendo que el depósito tiene una superficie de 36 m2, calcule la altura

del nivel del líquido al cabo de 5 horas.

43.- En un cilindro de simple efecto se conocen los siguientes datos: diámetro del émbolo: 40 mm; diámetro del vástago: 12 mm; presión: 600 kPa; pérdidas de fuerzas por rozamiento: 12%; fuerza de recuperación del muelle: 6%. Determine:

a) La fuerza teórica de avance.b) La fuerza de empuje en el avance.c) La fuerza de retroceso si el muelle se ha comprimido 200 mm y su constante es 2250 N/m .

44.- Se desea diseñar un cilindro de simple efecto que utilice, en su funcionamiento, un volumen de aire de 900 cm3 a presión atmosférica. La presión de trabajo es 8 bares y la longitud del cilindro 20 cm. Se estima que las pérdidas, por rozamiento y en el muelle, ascienden al 16 %. Calcule:

a) Volumen del cilindro.b) Diámetro del cilindro.c) Fuerza neta de este cilindro.

45.- Los compresores de los circuitos neumáticos disponen de una serie de dispositivos de seguridad y de control del aire comprimido. Explicar qué función realizan los siguientes componentes:

a) Presostato.b) Válvula de seguridad.

46.- En el circuito de la figura de la derecha:a) Indique el número y el tipo de válvulas que

se utilizan como finales de carrera.b) Indique qué tipo de válvula distribuidora

acciona el cilindro.47.- De los siguientes símbolos de componentes neumáticos, indique:

a) Sudenominación.

b) Su aplicación.48.- Se dispone de una bomba hidráulica con los siguientes datos de fabricación: velocidad de giro= 1000 r.p.m.; volumen=50 cm3; rendimiento volumétrico=80%; rendimiento mecánico=85%. La presión de servicio es de 60 bares. Calcule:

a) Caudal teórico y real.b) Rendimiento total de la bomba.c) Potencias teórica y absorbida por la

bomba.49.- Un fluido de densidad 0,61 gr/cm3, circula en régimen permanente por una tubería desde un punto A, hasta un punto B. En el punto A, la sección es de 8 cm de diámetro, la presión de 8 atmósferas y la velocidad del fluido de 3 m/s. En el punto B, la presión es de 2 atmósferas.

a) Explique la ecuación de continuidad de un fluido. Formulación matemática y concepto físico.b) Velocidad del fluido en el punto B.c) Gasto en litros/hora en el punto B.

50.- Se dan cuatro emboladas de extracción al pistón de una máquina neumática cuyo cilindro tiene una capacidad de dos litros. La presión inicial del aire en la vasija donde se quiere hacer el vacío es de 1 atm, y la final de 1/81 de atm. La masa específica del aire a la temperatura de la experiencia es de 0,001293 gr/cm3. Se pide:

a) Calcular la capacidad de la vasija en la que se hace el vacío.b) Calcular la masa de aire al comenzar antes de comenzar la extracción.c) Considere un fluido circulando por una tubería: ¿de qué variables depende la caída de presión?

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51.- Un cilindro de doble efecto tiene un émbolo y un vástago de 60 mm y 15 mm de diámetro, respectivamente. La presión suministrada por el compresor es de 5 kg/cm2. Se pide:

a) Calcular la fuerza que ejerce el vástago en la carrera activa.b) Calcular la fuerza en el retroceso.c) Dibujar el símbolo y explicar el funcionamiento de los siguientes componentes neumáticos: válvula reguladora

unidireccional, válvula de escape rápido y válvula limitadora de presión.52.- Un cilindro de simple efecto de 1 cm de diámetro, contiene en su interior un mol de un gas ideal a la temperatura de 25 ºC y a la presión de 13,6 atm. La constante de los gases ideales es, R=0,082 atm·litro/(K·mol). Se pide:

a) Calcular la fuerza que soporta el cilindro.b) Calcular el consumo de aire si se realizan 10 ciclos por minuto.c) Explicar el principio en el que está basado el funcionamiento de una prensa hidráulica.

53.- Un cilindro de doble efecto con un diámetro de émbolo y de vástago de 80 mm y 25 mm, respectivamente, tiene una carrera de 500 mm. Si se conecta a una red de 5 bares y efectúa diez ciclos por minuto, se pide:

a) Calcular las fuerzas que ejerce el vástago en la carrera de avance y en la de retroceso.b) Calcular el volumen de aire, en condiciones normales, que consume el cilindro.c) Representar con símbolos normalizados, el esquema de un circuito neumático para el mando de un cilindro de

simple efecto, mediante una válvula 3/2 manual, normalmente cerrada y con retorno por muelle.54.- El compresor de una instalación neumática se ha averiado. El caudal que proporcionaba era de 2000 litros/minuto medido en condiciones normales. Se dispone de un segundo compresor con cilindro de doble efecto, cuyos diámetros de émbolo y de vástago son de 15 cm y de 4 cm, respectivamente. La carrera es de 17 cm. Este cilindro esta conectado a una red de aire comprimido de presión 2 MPa (medida con un manómetro), realizando 20 ciclos por minutos. Se pide:

a) Calcular las fuerzas que ejerce el vástago en las carreras de avance y retroceso.b) Justificar con cálculos si el nuevo compresor será suficiente para cubrir las necesidades de la instalación.c) Explicar el principio de funcionamiento de una válvula estranguladora unidireccional.

55.- En la figura adjunta se muestra un cilindro hidráulico que actúa como bomba al ser accionado por un motor que gira a 1800 r.p.m. Cada vuelta del motor produce un desplazamiento volumétrico de 40 cm3. Otro cilindro actúa como motor hidráulico haciendo girar a 360 r.p.m un cabrestante de 150 mm de diámetro. Se pide:

a) Calcular el caudal de la bomba en l/s.b) Calcular el desplazamiento del motor

hidráulico por cada vuelta delcabrestante.

c) ¿Qué diferencia existe entre flujolaminar y flujo turbulento? ¿Cómoinfluye la viscosidad del fluido?

56.- En un cilindro de doble efecto, cuyos diámetros de émbolo y vástago son 150 mm y 80 mm, respectivamente, actúa un caudal de 50 l/min, tanto en el avance como en el retroceso. Se pide:

a) Calcular la velocidad de avance.b) Calcular la velocidad de retorno.c) Enunciar la ecuación de continuidad para un líquido con flujo estacionario.

57.- Se dispone de un circuito hidráulico con las siguientes características: diámetro de la tubería 9,5 mm, velocidad del aceite hidráulico 2,5 m/s y presión 500 MPa. Se pide:

a) Hallar el caudal que circula por la tubería.b) Calcular la potencia absorbida suponiendo un rendimiento del 75%.c) Enunciar el teorema de Pascal y explicar su aplicación en una prensa hidráulica.

58.- Por una conducción hidráulica con un estrechamiento, circula un fluido de densidad 0,9 kg/l. Los diámetros y las presiones de la tubería y del estrechamiento son, respectivamente: 10 mm y 2 mm, y 3 MPa y 0,5 MPa. Se pide:

a) Calcular el caudal del fluido.b) Calcular el diámetro de la tubería si se duplica la velocidad y se mantiene constante el caudal.c) Respecto de una instalación hidráulica, ¿dónde deben colocarse los filtros y qué función debe cumplir el fluido

hidráulico?59.- Un depósito cerrado de gran sección contiene agua, y sobre ella, aire comprimido ejerciendo una presión de 5atm. A una distancia vertical de 2 m bajo la superficie libre del líquido, hay practicado un orificio circular de 0,4cm de diámetro, situado a 1m sobre el suelo. La presión atmosférica es de 1 atm. Se pide:

a) Calcular la velocidad de salida del agua.b) Calcular el gasto teórico.c) Enunciar el teorema de Bernoulli.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

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60.- Un cilindro de doble efecto con un émbolo de 40 mm de radio y un vástago de 30 mm de diámetro, realiza 8 ciclos en un minuto con una carrera de 350 mm. Tiene un rendimiento del 70% cuando está conectado a una red de aire de 10 bares de presión. Se pide:

a) Calcular las fuerzas efectivas en el avance y en el retroceso.b) Calcular el gasto de aire en condiciones normales.c) Dibujar el sistema de mando de un cilindro de doble efecto.

61.- En un cilindro de simple efecto situado bajo una carga de 150 N, alimentado a una presión de 5 bares, se pide:a) Calcular el diámetro mínimo del cilindro para elevar la carga verticalmente con una velocidad uniforme de 1

m/s, teniendo en cuenta que la fuerza del muelle es de 50 N.b) Calcular el caudal de alimentación.c) Explique el efecto Venturi.

62.- Dos cilindros neumáticos iguales de simple efecto de 5 cm de diámetro y carrera de 12 cm, realizan los siguientes ciclos de trabajo: el cilindro A una embolada cada 2 segundos. El cilindro B dos emboladas cada 2 segundos.

a) Calcule el caudal de aire en l/ min en condiciones normales para los dos cilindros.b) Calcule la potencia desarrollada en cada accionamiento por cada cilindro (presión de trabajo = 5 bar)c) Describa las principales características de las bombas hidráulicas.

63.- Tenemos un cilindro de doble efecto cuyo émbolo y vástago tienen diámetros de 80 mm y 20 mm, respectivamente. Este cilindro se conecta a una red de aire comprimido a 2 MPa de presión. Suponiendo que no existe rozamiento:

a) Calcule la fuerza que ejerce el vástago en la carrera de avance.b) Calcule la fuerza que ejerce el vástago en la carrera de retorno.c) Dibuje el símbolo de una válvula hidráulica 4/3 y explique su funcionamiento.

64.- Una máquina neumática consta de dos cilindros. Su presión de trabajo es de 6 bares y realiza 120 ciclos por hora. Sabiendo que la carrera del cilindro es 250 mm, el diámetro del émbolo 120 mm y el diámetro del vástago 20 mm y suponiendo nulas las pérdidas por rozamiento.

a) Calcule la fuerza de avance y retroceso de cada cilindro.b) Calcule el caudal de aire en condiciones normales que debe aspirar el compresor para abastecer a la máquina.c) Exprese las diferencias entre los compresores alternativos y rotativos.

65.- En un pantano, el agua retenida ejerce sobre el fondo del muro de contención una fuerza de 1250 N. El desagüe se realiza a través de una compuerta de 2 m de diámetro situada en la parte inferior del muro, con un caudal de 15 m3/s.

a) Calcule la velocidad de salida del agua por el desagüe.b) Calcule la presión, en kp/cm2 y en Pa, sobre la compuerta.c) Dibuje el esquema de una prensa hidráulica y explique su funcionamiento.

66.- El émbolo de un elevador hidráulico tiene un diámetro de 242 mm y una longitud de 2,5 m. Se desplaza con una velocidad de 9 m/min dentro de un cilindro de 242,5 mm de diámetro interior. El espacio comprendido entre el pistón y el cilindro está lleno de aceite de 0,352 N· s/m2 de viscosidad dinámica y 0,85 kg/dm3 de densidad.

a) Calcule la masa de aceite comprendida entre cilindro y pistón.b) Determine el valor de la fuerza de viscosidad que se origina en el funcionamiento del elevador.c) Defina la viscosidad cinemática y exprese de qué depende en un líquido.

67.- El principio de funcionamiento de un gato hidráulico es el mismo que el de una prensa hidráulica. En un taller de automoción se dispone de un gato hidráulico con émbolos de 16 y 80 cm de diámetro. La fuerza máxima que puede soportar el émbolo pequeño es de 2000 N.

a) ¿Podría levantar vehículos de 6000 kg de masa? Justifíquelo.b) ¿Qué presión máxima soporta el émbolo pequeño?c) Explique brevemente la ecuación de continuidad.

68.- En un circuito neumático se desea utilizar un cilindro de doble efecto (diámetro de émbolo 8 cm y carrera 10 cm) para ejercer una fuerza de 8500 N en su carrera de avance. El fabricante dispone de dos tipos de cilindro con el mismo diámetro de vástago (5 cm). En uno de ellos, la tensión máxima admisible del material con el que está construido el vástago es de 10 MPa y en el otro es de 1 MPa.

a) ¿Qué tipo de cilindro utilizaría? Justifique la respuesta.b) Calcule el consumo de aire medido a la presión de trabajo, si efectúa 10 ciclos por minuto y la presión de la red

de aire comprimido es de 3 MPa.c) ¿Qué otros elementos de consumo de aire, distintos a los cilindros, se utilizan en neumática?

69.- Por una tubería de una pulgada (25,4 mm) de diámetro, pasa un líquido a una velocidad de 0,15 m/s. En la instalación existe un estrechamiento a la entrada de un tanque para una válvula, con una reducción a media pulgada.

a) Calcule la velocidad del fluido en el estrechamiento.b) Calcule el caudal de entrada al tanque.c) Defina “régimen laminar” y “régimen turbulento”.

70.- El agua de una presa fluye a través de una tubería hasta una turbina situada 100 m por debajo de ella. El rendimiento de la turbina es del 90 % y el caudal que llega a ella es de 2000 litros por minuto. Sabiendo que la densidad del agua es 1 kg/dm3, se pide:

a) Calcular la potencia de salida de la turbina.b) Calcular la pérdida de energía durante un día.c) Explicar el concepto de potencia y las unidades en que se mide.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

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71.- Una máquina neumática dispone de cuatro cilindros de doble efecto, con diámetros del émbolo y vástago de 125 mm y 30 mm respectivamente. Los cilindros están alimentados a una presión de trabajo de 6 atmósferas y cada uno realiza 150 ciclos por hora.

a) Calcule las fuerzas de avance y retroceso de cada cilindro.b) Calcule el caudal de aire atmosférico (en l/min) a la presión de trabajo, que debe aspirar el compresor para

abastecer a la máquina, sabiendo que la carrera es 200 mm.c) Dibuje el esquema de uno de los cilindros.

72.- Un cilindro neumático de doble efecto, con un diámetro del émbolo D=20 mm y un diámetro del vástago d=12 mm, realiza una carrera de 45 mm a un régimen de trabajo de 15 ciclos/min. Calcule:

a) El caudal de aire consumido en m3/min.b) El caudal si el cilindro fuese de simple efecto y compárelo con el caudal anterior: ¿A qué se debe la diferencia?c) Explique el funcionamiento de una válvula selectora y el de una válvula de simultaneidad, indicando alguna

aplicación y dibujando sus símbolos.73.- Un líquido no viscoso de densidad 0,9 g/cm3, circula a través de una tubería horizontal con un caudal de 2 l/s. La tubería tiene dos secciones transversales diferentes. La más ancha tiene un diámetro de 10 cm y la más estrecha un diámetro D2. La presión en los dos tramos se mide con dos manómetros y resulta ser, en el tramo de 10 cm de diámetro, de 30 kp/cm2 y, la del tramo más estrecho, de 6 kp/cm2. Calcule:

a) La sección transversal del tramo de diámetro D2.b) La velocidad en cada tramo de la tubería.

74.- El volumen de aire desplazado por el émbolo de un cilindro de doble efecto, en un ciclo completo, es de 2 litros medido a la presión de trabajo. La fuerza nominal en la carrera de avance es 16000 N y la presión de trabajo 0,5 MPa. La fuerza de rozamiento es el 10 % de la fuerza teórica. El diámetro del vástago es de 25 mm. Calcular:

a) El diámetro del émbolo.b) La carrera del émbolo.

75.- Un cilindro neumático tiene las siguientes características: Diámetro del émbolo: 100 mm, diámetro del vástago: 20 mm, carrera: 700 mm, presión de trabajo: 6 kg/cm2. Si realiza 5 ciclos por minuto, se pide:

a) Calcular la fuerza que ejerce en ambas direcciones.b) Calcular el caudal de aire en condiciones normales, expresado en m3/s.

76.- Una tubería horizontal de 80 mm de diámetro conduce agua con una velocidad de 2 m/s a una presión de 15 kPa. La tubería tiene un estrechamiento, siendo la presión en el mismo de 2,5 kPa. Densidad del agua 1000 kg/m3. Se pide:

a) Dibujar un esquema del dispositivo y calcular la velocidad del agua en el estrechamiento.b) Calcular el diámetro del estrechamiento.

77.- Por una tubería horizontal de 3 cm de diámetro circula un fluido hidráulico con una velocidad de 6 m/s. Se pide: a) Determinar el caudal en m3/s.b) Calcular cuál será la velocidad del fluido en un punto de la conducción en el que hay un estrechamiento de 10

mm de diámetro.78.- Por una tubería de 4 cm de diámetro circula un caudal de 200 l/min de un fluido hidráulico cuya densidad es de 925 kg/m3.Determine:

a) La velocidad del fluido.b) El régimen de circulación, sabiendo que la viscosidad dinámica es 0,0006 Nxs/m2.

79.- Se dispone de un cilindro hidráulico de doble efecto con émbolo de 150mm de diámetro y vástago de 80mm de diámetro. Calcular:

a) La velocidad de avance para un caudal de 50 l/min.b) La velocidad de retorno para el mismo caudal.

80.- Por un tubo horizontal circula agua con un caudal de 3 l/s. En un punto del mismo, de sección transversal 4,5 cm2, la presión manométrica es de 0,1 kp/cm2. Si en dicho tubo hay un cambio de sección donde la presión manométrica es de 0,3 kp/cm2, calcular:

a) La velocidad en los dos tramos del tubo (en el de 4,5 cm2 de sección y en el cambio de sección).b) El diámetro del tubo en el tramo donde cambia la sección.

81.- Una máquina neumática dispone de dos cilindros de doble efecto cuyas dimensiones se muestran en la figura. Los cilindros están alimentados con una presión de trabajo de 3 MPa y realizan 200 ciclos por hora cada uno. Se pide:

a) Calcular las fuerzas de avance y retroceso decada cilindro.

b) El caudal de aire, a la presión de trabajo, quedebe suministrar el compresor para abastecerla máquina, en m3/min.

82.- La bomba de un pozo que está instalada a 4m de profundidad, tiene un diámetro de 120 mm y una carrera de 250 mm, dando 30 emboladas por minuto. Calcular:

a) El caudal suministrado por la bomba.b) La potencia absorbida por el motor, suponiendo que en rendimiento sea del 60%.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

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83.- Se desea elevar un peso de 120 kg con un cilindro neumático. La presión de trabajo es de 6 bares y las pérdidas por rozamiento del 10%. Calcular:

a) El diámetro del cilindro.b) El nuevo diámetro, si se quiere aplicar un coeficiente de seguridad del 30% de la fuerza.

84.- Los dos pistones de una prensa hidráulica tienen por secciones A1=5 cm2 y A2=200 cm2. La fuerza aplicada perpendicularmente a la sección menor es de 98 N. Calcular:

a) Dibujar el esquema de la prensa y calcular el peso que podrá levantar.b) Calcular el desplazamiento del pistón mayor cuando el pistón pequeño baja 0,1 m.

85.- En una fábrica de reciclaje industrial se desea bombear aceite a una velocidad de circulación de 15 m/s y a una presión de trabajo de 10 MPa. El diámetro de la conducción es de 1,2 cm. La densidad y viscosidad cinemática del aceite, a 20 ºC, son 0,95 kg/l y 1,85 cm2/s, respectivamente. Calcular:

a) El caudal que circula por la tubería, expresado en l/min, y la potencia absorbida, si el rendimiento es del 78%.b) Determinar el régimen de circulación del aceite.

86.- En una almazara se desea bombear aceite de oliva virgen a una velocidad de circulación de 1 m/s y a una presión de trabajo de 5 MPa. El diámetro de la conducción es de 40 mm. La densidad y viscosidad cinemática del aceite a temperatura ambiente es 0,919 kg/dm3 y 0,9 cm2/s, respectivamente. Calcular:

a) El caudal que circula por la tubería y la potencia absorbida, suponiendo un rendimiento del 78%b) Determine el régimen de circulación del aceite

87.- Un cilindro de simple efecto de retorno por muelle, se encuentra realizando trabajo por compresión conectado a una red de aire de 0,6 MPa de presión. Si el diámetro del émbolo es 40 mm, la fuerza de rozamiento del 10% de la teórica y la fuerza de recuperación del muelle del 6% de la teórica, se pide:

a) La fuerza de empuje en el avanceb) La fuerza de retroceso

88.- Un cilindro neumático vertical de simple efecto con retroceso por gravedad (sin muelle), debe elevar una carga total de 50 kp (incluida la necesaria para vencer el rozamiento), con una presión de trabajo de 0,7 MPa. Si debe realizar 12 maniobras por minuto, calcular:

a) El diámetro del cilindro a elegirb) El consumo de aire a la presión de trabajo, si la carrera es 500 mm

89.- Una máquina consta de un cilindro de doble efecto alimentado a una presión de trabajo de 0,6 MPa, realizando 120 ciclos a la hora. Sabiendo que la carrera es 250 mm, el diámetro del émbolo 120 mm, el diámetro del vástago 20 mm, y suponiendo que las fuerzas de rozamiento son nulas, calcular:

a) Las fuerzas de avance y retroceso del cilindrob) El caudal de aire en condiciones normales que debe aspirar el compresor para abastecer la máquina

90.- Un dispositivo neumático dispone de un cilindro de doble efecto con las siguientes características: diámetro del émbolo 90 mm; fuerza teórica de retroceso 3393 N; presión de trabajo 6·105 Pa; pérdidas por rozamiento 10% de la fuerza teórica. Calcule:

a) La fuerza de empuje en el avanceb) El diámetro del vástago

91.- Un fluido hidráulico circula por una tubería horizontal de 4 cm de diámetro a una velocidad de 8 m/s. Calcular:a) El caudal de circulaciónb) La velocidad del fluido en un punto de la tubería donde se reduce el diámetro a 15 mm

92.- En un cilindro neumático de simple efecto, la presión de trabajo es de 500kPa y la fuerza teórica de avance es de 1000N. Si las pérdidas de fuerza por rozamiento son del 10% y la fuerza de recuperación del muelle del 6%, calcular:

a) La fuerza nominal de avanceb) El diámetro del émbolo

93.- Una empresa dedicada a la manufactura de piezas de acero pretende realizar grabados sobre el metal. La fuerza requerida es 35·104 N. Se dispone de una prensa hidráulica con diámetro de émbolos de 150 mm y 500 mm. Se pide:

a) Calcular la fuerza que ha de suministrarse al émbolo pequeñob) Si el émbolo mayor se desplaza 1 mm, ¿cuánto se desplaza el émbolo pequeño?

Por resolver a partir de la convocatoria de septiembre del curso 2010/2011 (los que hay a partir de aquí)

94.- El volumen de aire desplazado por el émbolo de un cilindro de doble efecto, en un ciclo completo y medido a la presión de trabajo de 2 MPa, es de 3 dm3. La fuerza nominal en la carrera de avance es de 9000 N y la fuerza de rozamiento es del 10% de la fuerza teórica. El diámetro del vástago es de 25 mm. Se pide:

a) Calcular el diámetro del émbolo.b) Calcular la carrera del émbolo.

95.- Por una tubería de 60 mm de diámetro circula aceite de 900 kg/m3 de densidad, con un caudal de 2 m3/h. Se pide:a) Calcular la velocidad de circulación del aceite.b) El régimen de circulación si la viscosidad dinámica es de 0,000676 N·s/m2.

96.- En un cilindro neumático de simple efecto, la presión de trabajo es de 500 kPa y la fuerza teórica de avance es de 1000 N. Sabiendo que las pérdidas de fuerza por rozamiento son del 10 % y la fuerza de recuperación del muelle del 6%. Calcular:

a) La fuerza nominal de avance.b) El diámetro del émbolo.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

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97.- Una empresa dedicada a la manufactura de piezas de acero pretende realizar grabados sobre el metal. La fuerza requerida es 35·104 N. Se dispone de una prensa hidráulica con diámetro de émbolos de 150 mm y 550 mm. Se pide:

a) Calcular la fuerza que ha de suministrarse al émbolo pequeño.b) Si el émbolo mayor se desplaza 1 mm, ¿cuánto se desplaza el émbolo pequeño?

98.- Para elevar verticalmente una carga de 150 N, con una velocidad uniforme de 1 m/s, se emplea un cilindro de simple efecto, fuerza del muelle 50 N, alimentado por una presión de 500 kPa. Se pide:

a) Calcular el diámetro mínimo del cilindro.b) Calcular el caudal mínimo de alimentación.

99.- Por una tubería horizontal de 10 mm de diámetro circula un fluido de 0,85 Kg/dm3 de densidad. En un tramo del circuito hay un estrechamiento de 5 mm de diámetro. En el tramo ancho la presión es de 25·105 Pa y en el estrecho 15·105 Pa. Se pide:

a) Determinar la velocidad del fluido en ambos tramos.b) Calcular el caudal.

100.- Un cilindro de simple efecto y retroceso por muelle de constante 120 N·cm-1, que tiene perdidas por rozamiento del 15 % de la fuerza teórica y esta conectado a una red de aire de 1,1 MPa de presión. El émbolo tiene un diámetro de 12 cm y su carrera es de 4 cm. Se pide:

a) Calcular la diferencia entre las fuerzas ejercidas por el vástago al comienzo del ciclo de trabajo (con el muelleestirado a su longitud natural) y al final de la carrera.

b) Calcular el consumo de aire en condiciones normales, si efectúa 10 ciclos por minuto.101.- Se desea bombear biodiesel, cuya densidad y viscosidad cinemática a temperatura ambiente son, respectivamente, 0,870 kg/litros y 0,04 cm2/s, a una velocidad de 2m/s y una presión de trabajo de 6 MPa, por una conducción de 3 cm de diámetro. Se pide:

a) Calcular el caudal y la potencia absorbida, suponiendo un rendimiento del 0,82.b) Calcular el régimen de circulación del biocombustible.

102.- Un cilindro neumático de doble efecto tiene un émbolo de 65 mm de diámetro con un vástago de 10 mm de diámetro. La presión de trabajo es de 5·105 Pa. Se pide:

a) Calcular la fuerza de avance.b) Calcular la fuerza de retroceso.

103.- En un circuito oleohidráulico circula aceite a una velocidad de 2 m/s y 100 N/cm2 de presión. El diámetro de la tubería es 21,70 mm. El rendimiento de la instalación es el 85 %. Se pide:

a) Calcular el caudal que circula.b) Calcular la potencia de la bomba.

104.- En un cilindro neumático de doble efecto, el émbolo tiene un diámetro de 70 mm y el vástago de 20 mm. La carrera es 100 mm y la presión de trabajo 0,6 MPa. Se pide:

a) Calcular la fuerza de retorno.b) Calcular el volumen de aire que necesita para realizar un ciclo completo.

105.- Se dispone de una prensa hidráulica cuyos émbolos tienen secciones de 50 cm2 y 250 cm2. Con ella se desea elevar una masa de 400 kg. Se pide:

a) Calcular la fuerza que hay que aplicar al émbolo pequeño.b) Calcular cuánto se desplazará el émbolo grande si el pequeño se desplaza 25 mm.

106.- Por una tubería de 11,4mm de diámetro, circula un fluido a una velocidad de 2,5 m/s y a una presión de 50kp/cm2. Se pide:

a) Calcular el caudal.b) Calcular la potencia absorbida suponiendo un rendimiento del 78 %.c) Dibujar el esquema para el mando de un cilindro de simple efecto, accionado indistintamente desde dos puntos

(puerta “OR” neumática) e identifique los elementos que lo forman.107.- Ejercicio:

a) Calcular el trabajo de expansión en un cilindro de 80 mm de diámetro, con un gas en su interior a presiónconstante de 400 kPa y produciendo un desplazamiento del émbolo de 30cm.

b) Calcular la potencia de una bomba de agua que eleva 150 m3 a 25 m de altura en 50 minutos. Densidad delagua:1000kg/m3.

c) ¿Cómo se calcula la potencia de rotación? ¿En qué unidades se expresan sus factores?

108.- Por una tubería horizontal de 3cm de diámetro circula un fluido hidráulico a una velocidad de 6m/s. Se pidea) Determinar el caudal.b) Calcular la velocidad del fluido en un estrechamiento de la tubería donde el diámetro es de 10mm

109.- Un cilindro de doble efecto, conectado a una red de aire comprimido de 5 bares, tiene un émbolo de 80 mm de diámetro y realiza un ciclo de funcionamiento cada 6 segundos, con carreras de 0,5 m. El émbolo tiene un vástago de 25 mm de diámetro. Se pide:

a) Calcular la fuerza que ejerce el vástago en la carrera de avance y en la de retroceso.b) Calcular el volumen de aire que consume el cilindro en condiciones normales.

110.- Una estación de tratamiento de agua potable bombea agua por una tubería horizontal de 30 mm de diámetro, con una velocidad de 4 m/s. Se pide:

a) Calcular el caudal de agua en l /min.b) Determinar la velocidad en un punto de la misma tubería en el que el diámetro sea de 20 mm.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

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111.- Los diámetros de los émbolos de una prensa hidráulica son 0,1 m y 1 m. La fuerza aplicada al émbolo menor es 100 N. Se pide:

a) La masa que podrá levantar la prensa.b) El desplazamiento del émbolo mayor cuando el pequeño baja 0,2 m.

112.- Una trituradora neumática dispone de un cilindro de doble efecto cuyo diámetro del émbolo es de 60 mm, el diámetro del vástago es de 20 mm, la carrera es de 300 mm y la presión de trabajo de 400 kPa. Presión atmosférica 10 5

Pa. Se pide: a) La fuerza de retorno.b) El volumen de aire en condiciones normales que se necesita para realizar un ciclo completo.

113.- Una máquina consta de un cilindro neumático de doble efecto alimentado por una presión de trabajo de 0,35 MPa realizando 150 ciclos a la hora. Sabiendo que el diámetro del émbolo es de 150 mm, el diámetro de vástago 25 mm y la carrera 400 mm. Se pide:

a) Calcular las fuerzas de avance y retroceso del cilindro

b) El caudal de aire en condiciones normales que debe suministrar el compresor para abastecer al cilindro.

114.- Un cilindro neumático de simple efecto, de 10 cm de diámetro y 15 cm de carrera, realiza 48 ciclos por minuto. presión de trabajo 500 kPa. Se pide:

a) El caudal de aire en litros por minuto, en condiciones normales.b) Potencia del motor de accionamiento si el rendimiento mecánico de la máquina es de 0,75.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

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SELECTIVIDAD: Principios de Máquinas

1.- Un fabricante de automóviles utiliza en sus motores una disposición de cinco cilindros en línea con DxC = 81x90 mm. Las cámaras de combustión tienen un volumen de 61,8 cm3. Este motor está sobrealimentado obteniéndose una potencia máxima de 175 kW a 5200 r.p.m. y un par motor máximo de 330 N·m a 3750 r.p.m.. Calcule:

a) La relación de compresión y la cilindrada.b) El par que está proporcionando al régimen de potencia máxima.c) Si se supone un rendimiento en las transmisiones del 80%. ¿Qué potencia se transmite a las ruedas cuando el

motor está funcionando a las revoluciones de máximo par motor?

2.- Un motor de encendido por compresión, de cuatro cilindros y cuatro tiempos, con un diámetro de 79,5 mm y una carrera de 95,5 mm, se ensaya en un banco de pruebas obteniéndose los siguientes resultados:

Nº r.p.m. 1500 1900 (*) 2000 2500 3000 3500 4000 4100Par N·m 209 210 209 205 195 175 158 150

(*) Régimen de par máximo. Se pide:a) Dibuje la curva característica del Par de ese motor.b) Calcule la potencia que suministra el motor al régimen de par máximo.c) ¿Será la potencia calculada en el apartado anterior igual a la potencia máxima? Razone la respuesta.

3.- Una forma de aumentar las prestaciones de un motor de encendido por chispa es aplicarle sobrealimentación. Así, podemos encontrar un motor 1.8 (1781 cm3) que proporciona una potencia máxima de 92 kW a 6000 r.p.m., mientras que en la versión Turbo proporciona 132 kW a 5500 r.p.m.El empleo de sobrealimentación en este tipo de motores lleva implícito una bajada de la relación de compresión, de esta manera en el motor atmosférico es de 10,3:1 mientras que en el sobrealimentado es de 9,5:1. Ambos motores son de cuatro cilindros con un diámetro de 81 mm. Se pide:

a) Compare los volúmenes de las cámaras de combustión de estos motores.b) Calcule la carrera.c) Si ambos motores consumen la misma cantidad de combustible en la unidad de tiempo, es decir el mismo

calor, ¿qué aumento de rendimiento en % se ha conseguido con la sobrealimentación?

4.- Un automóvil americano posee un motor de ocho cilindros en V con unas dimensiones de 99 mm de diámetro y 92 mm de carrera, con una relación de compresión de 10:1. Según su fabricante, proporciona 253 kW de potencia máxima a 5600 r.p.m., y un par máximo de 495 N·m a 4200 r.p.m. Calcule:

a) La cilindrada del motor y el volumen de la cámara de combustión.b) El par que está proporcionando al régimen de potencia máxima.c) Para un rendimiento total del motor del 35%, ¿qué calor consume en una hora, funcionando a las revoluciones

de máximo par motor?

5.- El motor de una motocicleta tiene un cilindro de 4 tiempos y da una potencia máxima de 35 kW a 6500 r.p.m. con unas medidas de 100 mm de diámetro y 83 mm de carrera y una relación de compresión de 11,5:1. Calcule:

a) La cilindrada y el volumen de la cámara de combustión.b) El par motor a la máxima potencia.c) Si el par motor máximo es 60 N·m a 5000 r.p.m. y el consumo de calor en una hora, funcionando a este

régimen, es 3,8·105 kJ, ¿cuál es el rendimiento total del motor en estas condiciones?

6.- Una motocicleta tiene un motor de cuatro tiempos y encendido por chispa, con un cilindro de dimensiones DxC=56x50,7 mm. La potencia máxima es de 8,75 kW a 8500 r.p.m. Se pide:

a) Calcular la cilindrada y el par para potencia máxima.b) ¿Qué tiempo tarda en realizar un ciclo cuando está dando la potencia máxima?c) Si los sistemas de transmisión secundaria (del motor a la rueda) tienen unas pérdidas del 25%, ¿qué potencia

máxima llegará a la rueda?

7.- Un motor de dos cilindros con D x C = 79 x 76 mm, tiene una relación de compresión de 9:1. De su ficha técnica se obtiene la potencia máxima que es de 32 kW a 5500 r.p.m. y el par máximo que es de 61,7 N· m a 3000 r.p.m. Se pide:

a) Calcular la cilindrada y el volumen de la cámara de combustión.b) Calcular el par para potencia máxima y la potencia cuando el par es máximo.c) Si el rendimiento de las transmisiones exteriores es el 80%, ¿qué potencia máxima se podría obtener de ellas?

8.- Se tienen 2 moles de nitrógeno en un recipiente de 40 litros de capacidad. Tómese R=0,0831 atm·l/mol·K. Conteste:a) ¿A qué temperatura se debería calentar para que su presión sea 0,2 MPa?b) Si se calienta hasta alcanzar 150ºC, ¿cuál sería la presión?c) En las condiciones de volumen y temperatura de a), ¿cuántos moles contendría el recipiente si la presión fuese

de tres atmósferas?

9.- Un motor alternativo de combustión interna y cuatro tiempos desarrolla una potencia útil de 40 kW cuando funciona a 4000 r.p.m. Se pide:

a) Explicar el significado de los términos: “motor alternativo”, “de combustión interna” y “cuatro tiempos”.b) Calcular el par motor a 4000 r.p.m. y el trabajo que realiza en una hora.c) Si tiene unas pérdidas del 75%, ¿qué cantidad de calor consume en una hora?

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: PRINCIPIOS DE MÁQUINAS (TÉRMICAS)

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10.- En el eje de salida de una máquina, cuando está girando a 3000 r.p.m. se obtiene un par de 150 N·m. En cuatro horas de funcionamiento la máquina consume 1,7 x 106 kJ. Se pide:

a) ¿Qué trabajo proporciona en un minuto?b) ¿Cuál es su rendimiento?c) Si mejorara el sistema de engrase consiguiendo reducir las pérdidas en un 5%, ¿cómo aumentaría la potencia?

11.- Un motor de un cilindro de encendido por chispa y de dos tiempos, tiene una cilindrada de 101,3 cm3 con un diámetro 51 mm y una relación de compresión de 10:1. Su potencia máxima es de 6 kW, correspondiéndole un par de 9,55 N·m. El par máximo lo ofrece a 4000 r.p.m. siendo de 10,6 N·m. Se pide:

a) Calcular la carrera y el volumen de la cámara de combustión.b) El número de r.p.m. donde se da la potencia máxima.c) ¿Qué trabajo realiza el motor en 20 minutos girando a las revoluciones de par máximo?

12.- Un motor de cinco cilindros en línea, encendido por chispa y cuatro tiempos, tiene un consumo específico de 185 g/kW·h cuando está funcionando a 3500 r.p.m., proporcionando un par de 221 N·m. Su cilindrada es 2446 cm3, su carrera 90,4 mm y su relación de compresión 10,5:1. Se pide:

a) Calcular el diámetro del cilindro y el volumen de la cámara de combustión.b) Gasto de combustible en g/s.c) Si el poder calorífico del combustible es de 41000 kJ/kg, ¿cuánto calor consume en una hora a 3500 r.p.m.?

13.- Al ensayar un motor en el banco de pruebas, se puede obtener directamente el valor del par motor y el número de revoluciones. Si se dispone de un caudalímetro, también se puede saber el consumo de combustible. De un motor de 4 tiempos y cuatro cilindros, con unas dimensiones de DXC = 65,5 X 44,5 mm, se han obtenido los siguientes valores:

r.p.m. Par motor (N·m) Consumo (l/min)

8000 58,8 0,25

11400 67,6 0,36

14000 58,8 0,45

a) Calcular la cilindrada y la potencia a 14000 r.p.m.b) Calcular el consumo específico (g/kW·h) cuando el par es máximo (11400 r.p.m.).c) Las gráficas de par y potencia, representadas con esos puntos y por líneas rectas.

NOTA: Tómese la densidad del combustible 0,85 kg/dm3 y su poder calorífico 41000 kJ/kg.

14.- Un motor de 4 cilindros desarrolla una potencia efectiva de 50 CV a 3500 r.p.m. El diámetro de cada pistón es de 80 mm, la carrera de 100 mm y la relación de compresión 9:1. Calcule:

a) Volumen de la cámara de compresión.b) El par motor.c) El rendimiento efectivo, si el motor consume 5 kg/h de un combustible cuyo poder calorífico es 11483 kcal/kg.

15.- Un motor monocilíndrico 2T de 125 cm3 y una potencia de 15 CV a 10000 r.p.m., tiene una carrera de 54,5 mm y una relación de compresión 12:1. Determine:

a) El diámetro del cilindro.b) El volumen de la cámara de combustión.c) El par suministrado.

16.- Una empresa dispone de un depósito de 3 m3 que puede llenar de gasolina o gasóleo. Teniendo en cuenta las características de los dos combustibles, indicadas en la tabla adjunta, deduzca:

a) La cantidad de calor que pueden suministrar 3 m3 de cada combustible.b) ¿Cuánto cuesta un kJ obtenido con cada uno de los combustibles?c) Calcule el costo del combustible necesario para llenar el depósito, en ambos casos.

Combustible Poder calorífico, kJ / kg Densidad, kg / m3 Precio, € / l

Gasolina 43900 730 1

Gasóleo 43500 827 0,8

17.- Un pequeño motocultor, dispone de un motor de 2 tiempos con un cilindro de 60 c.c. que proporciona una potencia máxima de 7 kW a 10000 r.p.m. La relación de compresión es de 11:1 y consume una mezcla de combustible y aceite de 41000 kJ/kg de poder calorífico. Se pide:

a) Calcular la carrera y el volumen de la cámara de combustión, si el cilindro es cuadrado (D=C).b) Calcular el par motor a potencia máxima. Justifique el uso de la mezcla aceite/combustible en estos motores.c) Si se supone un rendimiento del 25%, ¿cuánta energía consume por ciclo al régimen de potencia máxima?

18.- Un quad tiene un motor monocilíndrico de 4 tiempos de dimensiones DXC=100X64mm. El volumen de cámara de combustión de 54,2 cm3. El par máximo es 53,9 N·m a 5250 r.p.m. y la potencia máxima 34,2 kW a 6800 r.p.m. Calcular:

a) Calcular la cilindrada del motor y su relación de compresión.b) Calcular el par para potencia máxima.c) Si las transmisiones tienen unas pérdidas del 15%, ¿qué potencia se transmite a las ruedas cuando el motor

funciona al régimen de par máximo?

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: PRINCIPIOS DE MÁQUINAS (TÉRMICAS)

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19.- Un motor de combustión interna tiene un rendimiento total del 30%, consumiendo 9 l/h de un combustible de poder calorífico 41700kJ/kg y densidad 0,85 kg/dm3, proporcionando un par de 50,76 N·m. Calcule:

a) La masa de combustible consumida en un segundo.b) La potencia suministrada.c) Las r.p.m. a las que gira.

20.- El motor de una motocicleta consume ocho litros de un combustible de 41700 kJ/kg de poder calorífico y de 0,85 kg/dm3 de densidad, por cada 100 km recorridos, cuando circula a una velocidad constante de 120 km/h con su motor a 6000 r.p.m. y proporcionando 60 kW. Se pide:

a) El par que proporciona el motor a esas revoluciones.b) El rendimiento en esas condiciones de funcionamiento.c) El consumo por ciclo, si el motor es de cuatro cilindros y cuatro tiempos.

21.- Los fabricantes de motocicletas introducen pequeñas modificaciones en sus modelos como reclamo publicitario. Así, un fabricante ha incrementado la carrera de su motor, de cuatro cilindros y cuatro tiempos, en 2,5 mm, pasando a ser de 56,5 mm, manteniendo el diámetro de los cilindros. La relación de compresión ha pasado de 11,5:1 a 11,9:1, con lo que consigue aumentar la potencia de 105 kW a 120 kW, en ambos casos a 11500 r.p.m. Se pide:

a) El aumento porcentual de la cilindrada.b) Si el diámetro de cada uno de los cilindros de ambos motores es de 75 mm, calcule el volumen de la cámara

de combustión de los mismos.c) El aumento del par motor, a 11500 r.p.m., debido a los cambios introducidos.

22.- Un motor de cuatro tiempos y 1396 c.c., consume seis litros/hora de gasolina. La relación de compresión es 9:1 y la carrera de 78 mm. Calcule:

a) El diámetro de los pistones.b) El calor consumido, si el poder calorífico de la gasolina es de 40700 kJ/kg, y su densidad 0,8 kg/dm3 .c) Si el rendimiento global es del 40%, ¿cuál es la potencia suministrada por el motor?

23.- Un motor térmico bicilíndrico de 2 tiempos, entrega una potencia máxima de 22 kW a 10000 r.p.m. La carrera del pistón es de 54,5 mm y su diámetro 54 mm, con una relación de compresión de 12:1. Se pide:

a) La cilindrada y el número de carreras por segundo que realiza el pistón en régimen de máxima potencia.b) El volumen de la cámara de combustión.c) El par proporcionado a la potencia máxima.

24.- El consumo específico de un motor es de 180 g/kW·h cuando funciona a 6000 r.p.m. proporcionando 60 kW de potencia. Calcule:

a) El consumo horario del motor.b) El rendimiento del motor si el combustible tiene un poder calorífico de 41700 kJ/kg.c) Si se reduce en 2000 r.p.m. el régimen de giro, su potencia desciende un 40%: ¿cuánto desciende el par?

25.- Un motor monocilíndrico de 125 cm3 y 15 C.V. de potencia máxima tiene una carrera de 54,5 mm; una relación de compresión de 12:1 y el régimen a potencia máxima es de 10.000 r.p.m. Calcule:

a) Diámetro del cilindro.b) Volumen de la cámara de combustión.c) Par suministrado a la máxima potencia.

26.- Un fabricante de vehículos deportivos monta en uno de sus modelos un motor de 3600 cm3, de seis cilindros. El diámetro de sus cilindros es 100 mm y su relación de compresión es de 11,7:1. Otros datos proporcionados por el fabricante son: potencia máxima 280 kW a 7400 r.p.m. y par motor máximo 385 N·m a 5000 r.p.m. Calcule:

a) La carrera y el volumen de la cámara de combustión.b) El par para potencia máxima.c) El trabajo que desarrolla el motor en un minuto cuando el par es máximo.

27.- Un ciclomotor tiene un motor monocilíndrico cuyo diámetro es de 40 mm, con una carrera de 39,3 mm y una relación de compresión de 10,5:1. Por una avería, se precisa sustituir el pistón y el cilindro. Analizando el mercado, se decide montar un cilindro de 65 cm3. Se pide:

a) ¿Cuál será la relación de compresión resultante si se ha mantenido la misma culata?b) ¿Cuál será el diámetro del nuevo cilindro?c) Otra posibilidad de aumentar la cilindrada del motor consiste en aumentar la carrera manteniendo el diámetro

en 40 mm, ¿cuál tendría que ser la carrera para llegar a los 65 cm3 de cilindrada?

28.- Un motor de cuatro tiempos tiene un rendimiento mecánico del 40% y desarrolla una potencia útil de 60 kW a 3500 r.p.m. Calcule :

a) El par que está suministrando.b) Trabajo producido en una hora.c) Trabajo indicado por ciclo.

29.- Según los datos de un fabricante de automóviles, el motor de cierto modelo tiene las siguientes características: número de cilindros: 4; diámetro: 90 mm; carrera: 90 mm; relación de compresión: 10:1. Calcule:

a) Volumen del cilindro y cilindrada del motor.b) Volumen de la cámara de combustión.c) La potencia suministrada a 7000 r.p.m. cuando el par es de 170 N·m.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: PRINCIPIOS DE MÁQUINAS (TÉRMICAS)

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30.- Un motor tipo Otto de cuatro cilindros, tiene una cilindrada de 1594 cm3 y consume 7 l/h de una gasolina de 9900 kcal/kg y 0,75 kg/dm3 de densidad. La relación de compresión volumétrica es de 10:1 y la carrera mide 80 mm. Siendo el rendimiento global del 30%, calcule:

a) Diámetro de los pistones.b) Cantidad de calor consumido en una hora.c) Potencia útil suministrada por el motor.

31.- Se dispone de un aparato de aire acondicionado por bomba de calor para mantener la temperatura de un recinto a 22 ºC en todo tiempo. Supóngase una temperatura media en verano de 33 ºC y, en invierno, de 6 ºC. El aparato tiene una eficiencia del 60% de la ideal, una potencia de 2000 W y está funcionando cinco horas diarias. Se pide:

a) Calcular la cantidad de calor aportada al recinto en un día de invierno.b) Calcular la cantidad de calor extraída del recinto en un día de verano.c) Realizar un esquema de la instalación nombrando sus componentes.

32.- Un motor diesel entrega un par de 29,56 N·m a 4500 r.p.m. La densidad del combustible es de 0,8 kg /l, su poder calorífico es de 10000 kcal/kg y el rendimiento global del 25%. Se pide:

a) Hallar la potencia útil.b) Hallar el consumo horario en litros.c) Suponiendo que el motor sea de dos tiempos, describa brevemente su funcionamiento referido al ciclo teórico.

33.- Una bomba de calor funciona de manera reversible entre dos focos a temperaturas de 7 ºC y 27 ºC. Al ciclo se aportan 2 kWh de energía. Se pide:

a) Calcular la cantidad de calor suministrado al foco caliente y absorbido del foco frío.b) Calcular la eficiencia de la bomba, según que funcione como máquina frigorífica o como bomba de calor.c) Explicar las ventajas que representa este sistema, desde el punto de vista energético, sobre la calefacción por

resistencia eléctrica.

34.- Un motor térmico consume 10 litros por hora de funcionamiento, de un combustible de 0,85 kg/dm3 de densidad y de 41000 kJ/kg de poder calorífico. Si tiene un rendimiento total del 25%, se pide:

a) Calcular la potencia y el par que está suministrando a un régimen de 5000 r.p.m.b) Calcular el consumo específico expresado en gr/kW·h.

35.- Un motor Otto bicilíndrico tiene una cilindrada de 97,97 cm3, el diámetro del pistón es de 40 mm y la relación de compresión de 12:1. El motor entrega un par de 7,87 N·m a una potencia de 7 kW. Se pide:

a) Calcular la carrera del pistón y el volumen de la cámara de combustión.b) Hallar el régimen de giro.c) Indicar tres formas posibles de aumentar la potencia de dicho motor.

36.- Un motor térmico reversible funciona entre dos focos térmicos, uno a 170 ºC y otro a 510 ºC. Se pide:a) Calcular el rendimiento térmico del motor.b) Calcular el trabajo realizado por el motor si le aportamos 7000 kcal y el calor que se cederá al foco frío.c) Definir y clasificar las máquinas térmicas: en función de la combustión y de su movimiento.

37.- Una máquina frigorífica actúa entre dos focos que están a - 5 ºC y 25 ºC, respectivamente. Se pide:a) Calcular la eficiencia como máquina frigorífica y como bomba de calor.b) Si absorbe 2 kJ del foco frío, ¿qué calor cede al foco caliente y cuánto trabajo necesita?c) Representar el ciclo de Carnot para una máquina frigorífica. Especificar el tipo y el sentido de las

transformaciones representadas.

38.- Un motor de 4 cilindros desarrolla una potencia efectiva de 75 CV a 3750 r.p.m. Se sabe que el diámetro de cada pistón es de 72 mm, la carrera de 87 mm y la relación de compresión de 9:1. Se pide:

a) Calcular el volumen de la cámara de compresión y el par motor.b) Calcular el rendimiento efectivo del motor, si consume 6,5 litros/hora de un combustible cuyo poder calorífico

es 10500 kcal/kg y su densidad 1,2 kg/litro.c) Si, como consecuencia de un calentamiento, nos viésemos obligados a rectificar (planificar) la culata, ¿qué

ocurriría con la relación de compresión?

39.- Un motor de combustión interna alternativo de cuatro tiempos, tiene tres cilindros. Sus prestaciones son: potencia máxima 74,4 kW a 5600 r.p.m. y par máximo 130 N·m a 2500 r.p.m. La cilindrada del motor es de 698 cm3 y la carrera de 67 mm. Se pide:

a) Calcular el volumen de la cámara de combustión y el diámetro de los cilindros.b) Calcular, al régimen de potencia máxima, el par que está proporcionando y el número de ciclos por segundo

que realiza.c) Describir en qué consiste la sobrealimentación por gases de escape.

40.- Una máquina frigorífica funciona según un ciclo reversible de Carnot entre 2 focos a – 6 ºC y 28 ºC, recibiendo desde el exterior una energía de 85000 kJ. Se pide:

a) Calcular las eficiencias de la máquina, funcionando como máquina frigorífica y como bomba de calor.b) Calcular la cantidad de calor entregado al foco caliente.c) Explicar el funcionamiento de un motor de 2 tiempos.

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41.- Un motor de ciclo Diesel de cuatro cilindros, con unas dimensiones DxC (diámetro x carrera) de 85x97mm, y cuatro tiempos, presenta los valores de par que se expresan en la tabla:

Nº r.p.m. 1500 2000 2500* 3000 3500 4000Par motor (N·m) 220 320 340 330 290 250

*Par máximo 340 N·m a 2500 r.p.m. Se pide:a) Calcular el rendimiento a 2000 r.p.m. si está consumiendo 10 kg de combustible de 41000 kJ/kg por cada hora

de funcionamientob) Calcular la cilindrada y la potencia a 4000 r.p.m.c) Dibujar la curva de par motor y analizar la variación de dicha curva con el número de revoluciones.

42.- Un motor monocilíndrico Otto 4T cuyo volumen total en el P.M.I. es de 136,36 c.c., correspondiendo el 8,33% del mismo a la cámara de combustión, realiza 83,33 ciclos de trabajo por segundo y entrega un par a máxima potencia de 10,55 N·m. Se pide:

a) Hallar la cilindrada y la relación de compresión.b) Hallar la potencia máxima y el régimen de giro a esa potencia.c) Dibujar en un diagrama P-V el ciclo de trabajo que realiza el motor, indicando las transformaciones

termodinámicas que suceden.

43.- Un refrigerador desarrolla un ciclo que absorbe calor desde un congelador a un ritmo de 192x106 J por día, cuando la temperatura interior es de –5 ºC y la exterior de 22 ºC.

a) Determine la eficiencia máxima de la máquina.b) Calcule la potencia mínima necesaria para hacer funcionar el refrigerador.c) ¿Qué se entiende por máquina frigorífica de alta eficiencia? Especifique de qué factor depende ésta.

44.- Un motor tipo Otto de cuatro tiempos posee un rendimiento mecánico del 45% y desarrolla una potencia útil o efectiva de 75 kW a 3500 rpm. Calcular:

a) El par suministrado a esa potencia.b) El trabajo por ciclo.c) Explique la sobrealimentación en motores de combustión interna alternativos: finalidad, proceso y elementos.

45.- Se dispone de un aparato de aire acondicionado accionado por bomba de calor para mantener la temperatura de un recinto a 24 ºC. Supóngase una temperatura media en verano de 35 ºC y en invierno de 8 ºC. El aparato tiene una eficiencia del 70 % de la ideal, una potencia de 2 kW y está funcionando seis horas diarias.

a) Calcule la cantidad de calor extraída del recinto en un día de verano.b) Calcule la cantidad de calor aportada al recinto en un día de invierno.c) Dibuje los circuitos de la máquina en cada caso.

46.- El pistón de un motor monocilíndrico tipo Otto, tiene un diámetro de 70 mm y efectúa una carrerade 150 mm. Siendo el volumen de la cámara de combustión de 60 cm3 , determine:

a) El volumen del cilindro.b) La relación de compresión.c) Explique el tiempo de admisión en un motor 4T tipo Otto.

47.- Un motor de encendido por chispa y cuatro tiempos, tiene unas dimensiones (DxC) de 76,5 x 65 mm, y una relación de compresión de 10,5:1. Su par máximo es 112 N·m a 3000 rpm y su potencia máxima 51 kW a 5400 rpm. Se pide:

a) Calcular la cilindrada y el volumen de la cámara de combustión si tiene cuatro cilindros.b) Calcular la potencia cuando el par es máximo y el par cuando la potencia es máxima.c) Explicar el concepto de motor de encendido por chispa y cuatro tiempos.

48.- Un motor 2T, monocilíndrico y encendido por chispa, tiene un diámetro de 52 mm y una cilindrada de 124,23 cm3. Su potencia máxima es de 12 kW y el volumen de su cámara de combustión es de 11,83 cm3. Se pide:

a) Calcular la carrera y la relación de compresión.b) Si el rendimiento es el 30 % y el poder calorífico del combustible es 41000 kJ/kg, calcular el consumo en g/s.c) Explicar cómo se lleva a cabo la admisión dentro del cilindro en este tipo de motores.

49.- Un motor Otto bicilíndrico con una relación DxC = 54x54.6 mm, tiene una cámara de combustión de 11,36cm 3 y entrega una potencia máxima de 22,1 kW, con un par de 10,54 N·m.

a) Calcule la cilindrada y la relación de compresión del motor.b) Calcule su régimen de giro a máxima potencia en rpm.c) Explique cómo se produce la inyección de combustible y la combustión del mismo en un motor Diesel.

50.- Una instalación de aire acondicionado debe mantener un recinto a 24 ºC tanto en invierno como en verano. Las temperaturas medias exteriores son de 5 ºC en invierno y 30 ºC en verano. La instalación necesita para su funcionamiento 5 kW y su eficiencia real es del 65 % de la ideal.

a) Calcule la eficiencia ideal de la instalación en invierno y en verano.b) Calcule el calor aportado en invierno y el extraído en verano.c) Analice el funcionamiento del evaporador y el condensador de la instalación.

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51.- Un motor Diesel sobrealimentado de cuatro cilindros y cuatro tiempos, tiene una cilindrada de 1896 cm 3 y una relación de compresión de 19:1. Dicho motor se presenta en varias configuraciones, una de ellas de 74 kW a 4000 rpm y otra de 118 kW a 3750 rpm. Se pide:

a) Calcular el volumen de la cámara de combustión y el diámetro de los cilindros, si tiene una carrera de 95,5 mm.b) Calcular el par que ofrece este motor en esas configuraciones y a esas potencias.c) Justificar la necesidad de la lubricación y explicar cómo se realiza en los motores de cuatro tiempos.

52.- Un motor térmico que sigue el ciclo ideal de Carnot, absorbe del foco caliente que se encuentra a 300 ºC, 600 J por ciclo. Sabiendo que tiene un rendimiento del 40 %, se pide:

a) Calcular el calor cedido al foco frío y la temperatura de dicho foco.b) Calcular la potencia que proporciona el motor si realiza 100 ciclos por segundo.c) Describir las transformaciones que tienen lugar en el ciclo de Carnot.

53.- Un motor de 6 kW de potencia máxima a 6000 rpm, consume 185 g/kWh, de un combustible cuyo poder calorífico es de 41000 kJ/kg.

a) Calcule el par entregado y el trabajo realizado en una hora, a potencia máxima.b) Calcule la masa de combustible consumida en ese tiempo.c) Explique las diferencias, en cuanto a los fundamentos de funcionamiento, entre un motor térmico y una

máquina frigorífica.

54.- Una máquina térmica que desarrolla un ciclo reversible, recibe 1,5x106 J desde un foco caliente a 227 ºC y cede calor a un foco frío a –53 ºC.

a) Calcule el rendimiento del ciclo y el trabajo desarrollado.b) Calcule el calor transferido al foco frío.c) Razone y justifique con qué tipo de transformaciones teóricas debe realizarse el ciclo.

55.- Un motor térmico tiene el foco frío a una temperatura de 14 ºC y un rendimiento del 30 %. Calcule: a) La temperatura del foco caliente.b) Cuántos grados tendría que aumentar la temperatura del foco caliente para que su rendimiento fuera del 50%.

56.- Un scooter tiene un motor monocilíndrico de 4T con una cilindrada de 124 cm3 y una cámara de combustión de 11,3 cm3. Su potencia máxima es de 7,6 kW a 8000 rpm. Se pide:

a) Calcular la relación de compresión y el diámetro del cilindro sabiendo que la carrera es de 48,6 mm.b) Si el motor tiene un rendimiento total del 40 %. ¿Qué cantidad de un combustible, de 41000 kJ/kg de poder

calorífico, consumirá en una hora al régimen de potencia máxima?

57.- Una máquina frigorífica desarrolla un ciclo reversible con una eficiencia de 9,93, y trabaja con una diferencia de temperaturas, entre el interior del congelador y el exterior, de 27 K. La máquina realiza un trabajo de 19,34·103kJ por día de funcionamiento. Se pide:

a) Calcular la temperatura a la que mantiene el interior del congelador en ºC.b) Calcular el calor extraído del congelador y la potencia mínima de la máquina.

58.- Un motor Otto monocilíndrico de 2T y 60 mm de diámetro de pistón, tiene una cilindrada de 360 cm 3 y una relación volumétrica de compresión de 11:1. Se pide:

a) Calcular los volúmenes del cilindro correspondientes al PMS y PMI.b) Calcular la carrera del cilindro.

59.- El eje de salida de una máquina está girando a 2500 rpm y se obtiene un par de 180 Nm. Si el consumo horario de la máquina es de 0,5 x 106 kJ. Se pide:

a) Determinar el trabajo que proporciona en un minuto.b) Determinar el rendimiento de la máquina.

60.- Una motocicleta posee un motor de dos cilindros y 4T, con un diámetro de 82 mm y una carrera de 75,6 mm. La relación de compresión es de 12:1 y según el fabricante proporciona una potencia máxima de 52 kW a 7000 rpm y un par máximo de 75,4 Nm a 4500 rpm. Se pide:

a) Calcular la cilindrada y el volumen de la cámara de combustión.b) Calcular la potencia al régimen de par máximo y el par al régimen de potencia máxima.

61.- Un motor de encendido por compresión y 4T, tiene cuatro cilindros con unas dimensiones D x C = 81 x 95,5 mm y proporciona una potencia máxima de 125 kW a 4200 rpm, cuando está consumiendo 25 litros por hora de un combustible de 0,85 kg/dm3 de densidad y 41000 kJ/kg de poder calorífico. Se pide:

a) Calcular la cilindrada y el par que está dando al régimen de potencia máxima.b) El rendimiento al régimen de potencia máxima.

62.- Un motor Otto de 4T y 1195 cm3, tiene 4 cilindros de 76,5 mm de diámetro y 31,45 cm3 de volumen en su cámara de combustión. El motor suministra una potencia máxima de 51 kW con un par motor de 90,18 Nm absorbiendo una potencia calorífica de 170 kW. Se pide:

a) Calcular la relación de compresión y el rendimiento del motor.b) Calcular el régimen de giro a máxima potencia en rpm y la carrera del cilindro.

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63.- Un frigorífico doméstico posee dos zonas diferenciadas, con dos máquinas independientes, una de refrigeración (5ºC ) y otra de congelación ( -20 ºC ). La cocina donde se encuentra está a una temperatura media de 25 ºC. Se pide:

a) Calcular la eficiencia de cada máquina.b) Si el frigorífico tiene un consumo de 300 W y ambas máquinas consumen por igual. Calcular el calor extraído

de los alimentos refrigerados y de los congelados en una hora.

64.- El motor de un vehículo consume en una hora 9 litros de un combustible, cuyo poder calorífico es de 45000 kJ/kg y su densidad de 0,8 kg/dm3, girando a 4000 rpm con un rendimiento del 30 %. Calcule:

a) La potencia que está proporcionando.b) El par motor.

65.- Un motor que trabaja según el ciclo de Carnot, cede 23·103 kcal/h al foco frío, que se encuentra a 27 ºC, y absorbe calor del foco caliente a la temperatura de 300 ºC. Calcular:

a) El calor absorbido por minuto.b) La potencia teórica.

66.- Se dispone de una máquina frigorífica que funciona entre dos focos que están a 17 ºC y 5 ºC respectivamente. La máquina consume 300W y su eficiencia real, como frigorífico, es del 60% de la ideal. Se pide:

a) Calor que se extrae del foco frío en una hora.b) Calor aportado al foco caliente y la eficiencia como bomba de calor.

67.- El motor de una motocicleta de 125 cm3 desarrolla una potencia máxima de 15 CV a 8000 rmp. La carrera es de 52mm y la relación de compresión de 10:1. Calcular:

a) El diámetro del ciclindro y la potencia en kW.b) El par que proporciona a la potencia máxima.

68.- Un motor alternativo de combustión interna 4T, cuyo rendimiento mecánico es del 75% y su potencia efectiva de 80 kW, tiene un rendimiento térmicodel 28%. Si la energía liberada al quemar el combustible es de 15 kJ/ciclo, calcular:

a) La potencia indicada.b) Hallar el régimen de giro del motor.

69.- Una máquina térmica funciona según el ciclo de Carnot entre las temperaturas de 27 ºC y 327 ºC, consumiendo 200·103 kcal/h. Calcular:

a) El rendimiento del ciclo.b) El caudal de agua de refrigeración, si el agua entra a 20 ºC y sale a 40 ºC.

70.- Un motor Otto de cuatro tiempos y cuatro cilindros, tiene una cilindrada total de 1800 cm3 y una relación de compresión de 11:1. La presión al comienzo de la compresión es de 100 kPa y de 1740 kPa al final de la misma. El aumento de presión en la explosión es de 5,8 MPa y la presión al final de la expansión es de 440 kPa. Se pide:

a) Dibujar el ciclo ideal de este motor.b) Si el motor fuese cuadrado (diámetro = carrera), ¿cuál sería el diámetro de los cilíndros?

71.- El motor de un vehículo de cuatro tiempos desarrolla una potencia de 50 kW cuando está girando a 5000 rpm. Calcular:

a) El par motor cuando gira a 5000 rpm, y el trabajo que realiza en una hora de funcionamiento.b) En el supuesto de que tenga unas pérdidas del 70%, ¿qué cantidad de calor ha consumido en una hora?

72.- Un motor de 4 tiempos y dos cilindros tiene una cilindrada de 1195 cm3 y un diámetro de cilindro de 105 mm con una relación de compresión de 13,5:1. El par máximo que proporciona es de 122,2 N·m a 8000 rpm y la potencia máxima es de 120 kW a 10250 rpm. Se pide:

a) Calcular el volumen de la cámara de combustión y la carrera del cilindro.b) Calcular la potencia para el par máximo, así como el par para la potencia máxima.

73.- En una casa cuya temperatura interior es de 28 ºC, un frigorífico que siga el ciclo de Carnot enfriando a la velocidad de 700 kJ/h tiene que mantener a -10 ºC la temperatura del congelador. Se pide:

a) Hallar la eficiencia, el trabajo horario y la potencia necesaria del motor del frigorífico.b) Si se instala un frigorífico con un rendimiento del 60% del ideal de Carnot, ¿qué eficiencia tendría? ¿Qué

trabajo horario absorbería y cuál sería la potencia del motor?

74.- Un motor térmico alternativo de combustión interna y dos tiempos tiene dos cilindros y proporciona una potencia máxima de 22 kW a 10000 r.p.m. La carrera del pistón es de 54,5mm y su diámetro de 54mm, con una relación de compresión de 12:1. Se pide:

a) La cilindrada y el número de carreras por segundo que realiza un pistón.b) Par proporcionado a la potencia máxima.

75.- El consumo específico de un motor es de 180 g/kW·h cuando funciona a 6000 r.p.m. proporcionando 60 kW de potencia. Calcule:

a) El consumo horario del motor.b) El rendimiento del motor si el combustible tiene un poder calorífico de 41700 kJ/kg.

76.- La potencia efectiva de un motor de dos cilindros es de 70 CV a 6000 rpm. Se sabe que el diámetro de cada pistón es 70 mm, la carrera 75 mm y la relación de compresión de 9:1. Calcular:

a) El volumen de la cámara de combustiónb) El par motor

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77.- Una máquina frigorífica trabaja entre dos focos que están a -10 ºC y 25 ºC de temperatura. La eficiencia de la máquina es la cuarta parte de la ideal. Si la máquina cede al foco caliente 3000 J, calcular:

a) La eficiencia de la máquina frigorífica y la cantidad de calor que se extrae del foco fríob) El trabajo absorbido por el sistema

78.- Un motor de cuatro cilindros desarrolla una potencia de 70 CV a 3500 rpm. El diámetro de cada pistón es 70 mm y la carrera 90 mm, teniendo una relación de compresión de 9:1. Calcular:

a) El volumen de la cámara de compresión y el par motor. (1,25 puntos)b) El rendimiento del motor si el consumo es de 8 litros/h de un combustible con poder calorífico 12000 kcal/kg y

una densidad de 0,9 kg/dm3

79.- Una máquina funciona según un ciclo reversible de Carnot entre dos focos a -6 ºC y 28 ºC, recibiendo desde el exterior un trabajo de 85000 kJ. Calcular:

a) La eficiencia de la máquina, cuando funciona como máquina frigorífica, y el coeficiente de amplificación,cuando funciona como bomba de calor.

b) La cantidad de calor entregada al foco caliente

80.- Un motor de combustión interna de dos cilindros y cilindrada total de 99 cm3, tiene un diámetro de pistón de 40 mm, una relación de compresión de 10:1 y un par de 8 N·m, dando una potencia de 7 kW. Calcular:

a) La carrera del pistón y el volumen de la cámara de combustiónb) El régimen de giro en rpm

81.- Un hipotético motor de Carnot que trabaja entre 25 ºC y 350 ºC, consume 0,05 g por ciclo de un combustible de 41000 kJ/kg de poder calorífico. Calcular:

a) Su rendimientob) El trabajo producido y el calor cedido al foco frío

82.- Un motor Otto de 4T y 798,4 cm3 de cilindrada, cuya DxC = 82x75,6 mm, entrega un par de 71 N·m a un régimen de 7000 rpm a máxima potencia. Sabiendo que el volumen de la cámara de combustión de cada cilindro es 1/11 de la cilindrada unitaria, calcular:

a) La potencia máxima del motorb) El número de cilindros que tiene y la relación de compresión

83.- Una bomba de calor se utiliza para mantener el recinto de una piscina climatizada a 27 ºC, cuando la temperatura exterior es de -3 ºC. Para su funcionamiento, hay que suministrarle a la bomba 216·106J en doce horas de funcionamiento. Calcular:

a) La potencia de la bomba y la eficiencia real, si ésta es el 40 % de la idealb) El calor absorbido del medio ambiente y el calor cedido al recinto de la piscina, durante las doce horas de

funcionamiento

84.- En un motor bicilíndrico con una cilindrada de 720 cm3, el diámetro de los cilindros es igual a la carrera y su relación de compresión es 12:1. Calcular:

a) El diámetro y la carrera de los cilindrosb) El volumen de la cámara de combustión y el volumen en el PMI

85.- Del motor de un automóvil se conocen los siguientes datos:• Cuatro cilindros y cuatro tiempos.• Diámetro x Carrera = 89 x 86 mm.• Relación de compresión 11,3 : 1.• Potencia máxima 312,5 kW a 7000 rpm.

Se pide:a) La cilindrada y el volumen de la cámara de combustiónb) El trabajo por ciclo, cuando está proporcionando la potencia máxima

86.- Un motor de combustión interna alternativo de encendido por compresión tiene los siguientes datos: cuatro cilindros con diámetro 81 mm, cilindrada 1968 cm3, relación de compresión 16,5:1 y par máximo 320 N·m a 2100 rpm. Se pide:

a) Calcular la carrera y el volumen de la cámara de combustión.b) Calcular el trabajo desarrollado en un minuto a par máximo.

87.- Un motor Otto de dos tiempos y dos cilindros cuadrados (D = C), con cámaras de combustión de 10,3 cm3 de volumen cada una, tiene una cilindrada de 247,34 cm3. Se pide:

a) El diámetro del cilindro y el rendimiento del ciclo ideal. Coeficiente adiabático = 1,4.b) Si el motor proporciona una potencia de 70 kW a 15000 rpm, ¿qué par está entregando?

Por resolver a partir de la convocatoria de septiembre del curso 2010/2011 (los que hay a partir de aquí)

88.- Un motor entrega un par de 150 N·m a 5000 rpm y consume 1,4·106 kJ durante una hora de funcionamiento. Se pide:

a) Calcular el trabajo que realiza en un minuto.b) Calcular el rendimiento del motor.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: PRINCIPIOS DE MÁQUINAS (TÉRMICAS)

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89.- El pistón de un motor tiene un diámetro de 70 mm y su carrera es de 150 mm. Si el volumen de la cámara de combustión es de 60 cm3, se pide:

a) Calcular el volumen del cilindro.b) Calcular la relación de compresión.

90 .- En un motor de encendido provocado de 2967,48 cm3 de cilindrada y seis cilindros, cuyos diámetros son de 89 mm y sus cámaras de combustión de 52,06 cm3, y sabiendo que el exponente adiabático γ = 1,4, se pide:

a) Calcular la carrera de los cilindros.b) Calcular la relación de compresión y el rendimiento termodinámico.

91.- En el congelador doméstico seleccionamos una temperatura de -18 ºC, existiendo en el exterior una temperatura media de 26 ºC. Se pide:

a) Calcular la eficiencia de la máquina.b) Calcular el calor cedido al medio exterior y el trabajo requerido, si según el fabricante se extraen del

congelador 4 kJ.

92.- Un motor diesel de 4T consume 9,5 kg de combustible por hora de funcionamiento. El poder calorífico del combustible es de 43200 kJ/kg, siendo el rendimiento térmico del motor del 30 %. Se pide:

a) Calcular la energía transformada en trabajo y la disipada en calor.b) Calcular la potencia desarrollada por el motor.

93.- Una máquina funciona según el ciclo reversible de Carnot entre dos focos a -4 ºC y 22 ºC recibiendo desde el exterior un trabajo de 8000 kJ. Se pide:

a) La eficiencia de la máquina funcionando como máquina frigorífica y como bomba de calor.b) La cantidad de calor entregado al foco caliente.

94.- Un motor de cuatro tiempos desarrolla una potencia de 90 kW a 4500 rpm. Se pide:a) Calcular el par motor a 4500 rpm y el trabajo que realiza en una hora.b) Calcular la cantidad de calor que consume en una hora, si las pérdidas son del 75 %.

95.- Un congelador con una potencia de 80 kW, mantiene su interior a -19 ºC cuando la temperatura exterior es 25 ºC. Si trabaja 12 horas con una eficiencia del 40 % de la ideal, se pide:

a) El calor que extrae de los alimentos.b) El calor que cede al exterior.

96.- Un congelador de Carnot absorbe de su interior 750 kJ cada hora. La temperatura del interior debe mantenerse a -18ºC, mientras que la de la dependencia donde se encuentra está a 22 ºC. Se pide:

a) Calcular el coste en 30 días para mantener dicho congelador, sabiendo que funciona 8 horas de media al día yque un kWh cuesta 20 céntimos de euro.

b) Calcular la potencia del motor del compresor si la eficiencia del congelador fuese el 60 % de la ideal.

97.- Un motor de encendido por chispa y 4T, tiene una potencia de 70 kW cuando proporciona un par de 133,7Nm. El rendimiento del motor es del 45%. El poder calorífico del combustible 41500kJ/kg y su densidad de 0,85 kg/dm 3. Se pide:

a) Calcular el régimen de giro del motor en esas condiciones.b) Calcular el consumo en una hora.

98.- Una máquina aporta, desde el exterior a 10 ºC, 480·103 kJ de calor a una estancia para mantenerla a 20ºC. El coeficiente de amplificación calorífica es la mitad del ideal de Carnot. Se pide:

a) Calcular el trabajo mínimo necesario para que la máquina funcione.b) Calcular la cantidad de calor extraído del foco frío.

99.- Un motor térmico gira a 3000 rpm y proporciona un par de 110 Nm. A este régimen consume 9 l /h de un combustible de densidad 0,85 kg/l y 41500 kJ/kg de poder calorífico. Se pide:

a) Calcular la potencia que suministra y el rendimiento del motor.b) Calcular el consumo específico en g/kWh

100.- Un aparato de aire acondicionado cuya eficiencia es la tercera parte de la de Carnot, absorbe calor de una estancia a 13 ºC y cede 80 kJ de energía cada segundo al exterior a 30 ºC. Se pide:

a) La eficiencia de la máquina.b) La potencia que debe desarrollar el motor.

101.- Un motor monocilíndrico de 2T y encendido por chispa, tiene una cilindrada de 101,3 cm3 con un volumen de la cámara de combustión de 12,66 cm3. Proporciona una potencia máxima de 6 kW a 6200 rpm y un par máximo de 10 Nm a 4580 rpm. Se pide:

a) La relación de compresión y el diámetro del cilindro, si la carrera es de 49,6 mm.b) El par a potencia máxima y la potencia a par máximo.

102.- Una motocicleta tiene un motor de 4T de dos cilindros en V a 45º. Su cilindrada es de 888 cm 3 y el diámetro de sus cilindros 76,2 cm, con una relación de compresión de 9:1. Los valores de su par motor son:

Nº rpm 1500 2000 3000* 4000 5000 5500Par [Nm] 60 67 73 70 60 55 (*) Par motor máximo.

a) Calcular la carrera y el volumen de la cámara de combustión.b) Obtener y dibujar las curvas de par y de potencia.

Problemas de SELECTIVIDAD de Tecnología Industrial II: PRINCIPIOS DE MÁQUINAS (TÉRMICAS)

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103.- El motor de un automóvil desarrolla una potencia de 75 kW y tiene un consumo específico de 140 g/kWh de un combustible de 0,85 kg/l de densidad y 41000 kJ/kg de poder calorífico. Se pide:

a) La distancia que puede recorrer a 120 km/h con 60 litros de combustible.b) El rendimiento del motor.

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