SELECTIVIDAD: CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS

SELECTIVIDAD: CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS
1. En un cilindro de simple efecto situado debajo de 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. (1 punto)
b) Calcular el caudal de alimentación. (1 punto)
c) Explique el efecto Venturi. (0,5 puntos)
2. Dos cilindros neumáticos iguales de simple efecto de 5 cm de
diámetro y carrera de 12 cm, realizan los siguientes ciclos de trabajo:
a) el cilindro A una embolada cada 2 segundos. b) el cilindro B dos
emboladas cada 2 segundos.
a) Calcule el caudal de aire en I/ min en condiciones normales para los
dos cilindros. (1 punto)
b) Calcule la potencia desarrollada en cada accionamiento por cada uno
de los cilindros, si la presión de trabajo es de 5 bar. (1 punto)
c) Describa las principales características de las bombas hidráulicas.
(0,5 puntos)
3. Se dispone de un cilindro de doble efecto cuyo émbolo y vástago tienen un
diámetro 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. (1 punto)
b) Calcule la fuerza que ejerce el vástago en la carrera de retorno. (1 punto)
c) Dibuje el símbolo de una válvula hidráulica 4/3 y explique su
funcionamiento. (0,5 puntos)
4. 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. (1 punto)
b) Calcule el caudal de aire en condiciones normales que debe aspirar el
compresor para abastecer a la máquina. (1 punto)
c) Exprese las diferencias entre los compresores alternatives y rotativos.
(0,5 puntos)
5. 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. (1 punto)
b) Calcule la presión, en kp/cm2 y en Pa, sobre la compuerta. (1 punto)
c) Dibuje el esquema de una prensa hidráulica y explique su funcionamiento.
(0,5 puntos)
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6. 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. (1 punto)
b) Determine el valor de la fuerza de viscosidad que se origina en el
funcionamiento del elevador. (1 punto)
c) Defina la viscosidad cinemática y exprese de qué depende en un líquido.
(0,5 puntos)
7. 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. (1 punto)
b)¿Qué presión máxima soporta el émbolo pequeño? (1 punto).
c)Explique brevemente la ecuación de continuidad. (0,5 puntos)
8. 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. (1 punto)
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.
(1 punto)
c) ¿Qué otros elementos de consumo de aire, distintos a los cilindros, se
utilizan en neumática? (0,5 puntos)
9. 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
reductión a media pulgada.
a) Calcule la velocidad del fluido en el estrechamiento. (1 punto)
b) Calcule el caudal de entrada al tanque. (1 punto)
c) Defina “régimen laminar” y “régimen turbulento”. (0,5 puntos)
10. 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. (1 punto)
b) Calcular la pérdida de energía durante un día. (1 punto)
c) Explicar el concepto de potencia y las unidades en que se mide. (0,5
puntos)
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