Tec Ind 1 - Solucionari AC

TECNOLOGIA INDUSTRIAL

Autors del llibre de l’alumneJoan Joseph Roger HoyosJaume GarravéFrancesc GarófanoFrancesc VilaAutor del material complementariVíctor Guisado

1S O L U C I O N A R I

BARCELONA - MADRID - BUENOS AIRES - CARACASGUATEMALA - LISBOA - MÈXIC - NOVA YORKPANAMÀ - SAN JUAN - BOGOTÀ - SÃO PAULOAUCKLAND - HAMBURG - LONDRES - MILÀ - MONT-REALNOVA DELHI - PARÍS - SAN FRANCISCO - SYDNEY - SINGAPURSAINT LOUIS - TÒQUIO - TORONTO

Tecnologia industrial 1 · Batxillerat · SolucionariNo està permesa la reproducció total o parcial d’aquest llibre, ni el seu tractament informàtic, ni la transmissió de cap forma o per qualsevol mitjà, ja sigui electrònic, mecànic, per fotocòpia, per registre o d’altres mitjans, sense el permis previ i per escrit dels titulars del copyright.

Drets reservats © 2008, respecte a la primera edició en català per: McGraw-Hill/Interamericana de España, S.A.U. Edificio Valrealty, 1.a planta Basauri, 17 28023 Aravaca (Madrid)

ISBN: 978-84-481-6772-1Depósito legal:

Autors del llibre de l’alumne: Joan Joseph, Roger Hoyos, Jaume Garravé, Francesc Garófano, Francesc VilaEditor de projecte: Alícia AlmonacidTècnic editorial: Conrad AgustíDisseny de coberta: Quin Team!Disseny interior: McGraw-HillIl·lustracions: Joan Joseph, Luis Bogajo, Germán Tejerina, Pere Lluis LeónComposición: ??Imprès a:

IMPRÈS A ESPANYA - PRINTED IN SPAIN

ÍNDEX

íNDEX

Comencem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Activitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Activitats finals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

jBLOC 1. Sistemes energètics

Unitat 1. Els recursos energètics . . . . 8


Unitat 2. Producció i distribució d’energia elèctrica . . . . . . . . . . . . . . . 10


Unitat 3. Energies alternatives . . . . 14


Bloc 1. Avaluació. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

jBLOC 2. Sistemes electrotècnics

Unitat 4. Circuits de corrent continu. . . 19


Unitat 5. Instal·lacions elèctriques domèstiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25


Bloc 2. Avaluació. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

jBLOC 3. Materials

Unitat 6. Propietats i assaigs . . . . . 30


Unitat 7. Metal·lurgia i siderúrgia . 35


Unitat 8. Metalls no fèrrics . . . . . . . . 39


Unitat 9. Materials no metàl·lics . . . 44


Bloc 3. Avaluació. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

jBLOC 4. Sistemes mecànics

Unitat 10. Màquines simples i elements de màquines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Activitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Activitats finals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Unitat 11. Mecanismes de transmissió de moviment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Activitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Activitats finals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Unitat 12. Accionaments pneumàtics . . 61


Bloc 4. Avaluació. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

ÍNDEX

Guia didàctica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Unitat 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Unitat 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Unitat 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Unitat 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75Unitat 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

Unitat 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80Unitat 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Unitat 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Unitat 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Unitat 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87Unitat 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Unitat 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

71TECNOLOGIA INDUSTRIAL 1 GD

jUnitat 1. Els recursos energètics

Activitats complementàries

1. Elpodercaloríficd’uncombustibleés:

a)L’energiaquedesprènenunsegondecombustió.

b) L’energiaques’aprofitaenunsegondecombustió.

c) L’energiaques’aprofitaenlacombustiócompletadelaunitatdemassaodevolum.

d)L’energiaqueesdesprènenlacombustiócompletadelaunitatdemassaodevolum.

La resposta correcta és la d).

2. L’efectehivernacleéscausatprincipalmentper:

a)Lautilitzaciódecombustiblesfòssils.

b) L’obtenciódecombustiblesnuclears.

c) Ladesintegraciódelscombustiblesnuclears.

d)Lageneraciód’energiaelèctricaalescentralshidràuli-ques.

La resposta correcta és la a).

3. Calculaelconsumhorarichd’unmotordebenzinaquede-senvolupaunapotènciaútilPu=25kWambunrendimenth =30%.Labenzinatéunadensitatr =0,72g/cm3 iunpodercaloríficpc=46MJ/kg.

4. Una central nuclear que funciona amb un rendimenth =38%haconsumitunamassam=400gd’uranien300diesdefuncionament.Calcula:

a)L’energiaelèctricaEuproduïda,enkWh.

L’energia total E que desprèn l’urani:

L’energia útil Eu transformada en electricitat:

Eu

Com que 1 kWh = 1 000 W · 3 600 s = 3 600 000 J

b) LapotènciaútilPudelacentralserà:

La potència útil Pu de la central, serà:

c) El consum diari cdia de gas natural, de poder calorí-fic pc(CN) = 46 MJ/m3, subministrat a una pressióp=303,9kPaiaunatemperaturat=22°C,perproduirlamateixaenergiaelèctricaEdiaquelacentralnuclear.

El poder calorífic pc del gas natural subministrat a una pres-sió p = 303,9 kPa i a una temperatura t = 22 ºC, és:

L’energia diària obtinguda de l’urani és:

= 1,2 · 108 MJ

Edía 1,2 · 108 MJCdía = ——— = ——————— = 982 318 m3 Pc 122,16 MJ/m3

Avaluació

1. Dequinesmaneresespottransmetrel’energiatèrmica?Posaunexempledecadaunad’elles.

Veure Manifestacions energètiques. Energia tèrmica i energia in-terna.

2. Enquinesunitatsesmesuranormalmentl’energiaelèctrica?QuinaequivalènciatenenamblesdelSI?

L’energia elèctrica se sol mesurar en kWh.

1 kWh = 1 kW · 1 h = 1 000 J/s · 3 600 s = 3 600 000 J

3. Enquèconsisteixladestil·laciófraccionadadelpetroli?

Veure Transformacions en productes aptes per al consum.

4. Quinssónelstrestipusderadiacióqueemetunasubstànciaradioactiva?Quinaéslanaturalesadecadaunad’elles?Qui-nadiferènciahihaentreunareacciónucleardefusióiunadefissió?

Veure L’energia nuclear.

5. Uncosde5kgésdisparatverticalmentdesdeterraambunavelocitatde20m/s.Siarribaaunaalçadade18m,quinéselvalordel’energiadissipadaperlafriccióambl’aire?

1 2Einicial = Ec = —— mv2 = —— 5 kg (20 MJ)2 = 1 000 J 2 2

Efinal = Ep = mgh = 5 kg · 9,8 m/s2 · 18 m = 882 J

Edis = Einicial – Efinal = 1000 J – 882 J = 118 J

6. Una indústria ha d’escalfar diàriament 20 m3 d’aigua de10 °Cfins a 90. Quina quantitat (m3) de gas butà consu-mirà si el rendiment dels escalfadors és del 40%? Po-der calorífic del gas butà en CN: 28700 kcal/m3, ce aigua:4,18kJ/kg.

72 SOLUCIONARI DE LA GUIA DIDÀCTICAGD

Ec 5 Q 5 m · ce (T2 – T1) 5 6 688 · 103 kJ

Eu 6 688 · 103 kJEc 5 —— 5 ———————— 5 16 720 · 103 kJ h 0,4

Ec 16 720 · 103 kJ C 5 —— 5 ———————— 5 139,37 m3

pc 119 966 kJ/m3

7. Unmotorquesubministra200CVdepotència,téunren-dimentdel55%.Quinaquantitat(kg)degasoilconsumiràendueshoresdefuncionament?Podercaloríficdelgasoil:44MJ/kg.

3 600 s 5 105 984 · 104 J

105 9841 927 MJ

1 927 MJ

jUnitat 2. Producció i distribució d’energia elèctrica


1. Compara,desdelpuntdevistamediambiental,els avan-tatgesielsinconvenientsdelescentralshidroelèctriques,tèrmiquesinuclears.

Veure Les centrals hidroelèctriques i el medi ambient, Les centrals termoelèctriques i el medi ambient, Les centrals nuclears i el medi ambient.

2. Descriuelsfactorsquedeterminenl’emplaçamentdelsdife-rentstipusdecentrals.

Resposta oberta.

3. Explicalesraonsperlesqualslescentralsnuclearsfuncio-nencomacentralsdebaseenelssistemeselèctrics.

Veure Centrals nuclears.

4. Investiga idescriuel funcionamentde les centrals tèrmi-quesdeciclecombinatdegasnatural.

Veure Centrals de cicle combinat.

5. Quines són les funcions del Consell de Seguretat Nuclear(CSN)?

El CSN té la missió de protegir els treballadors, la població i el medi ambient dels efectes nocius de les radiacions ionitzans, vigilant que les instal·lacions nuclears i radioactives siguin

utilitzades de forma segura, i establint les mesures de prevenció i correctores en cas d’emergències radiològiques, qualsevol que sigui el seu origen.

Les seves funcions són:

– Vigilar el medi ambient.

– Informar sobre projectes i instal·lacions.

– Controlar el funcionament de les instal·lacions.

– Actuar en cas d’emergència.

– Confirmar la capacitació del personal.

– Controlar les dosis dels treballadors.

– Realitzar i promoure plans d’investigació.

– Proposar reglamentació i normatives.

– Informar a l’opinió pública i a les Corts.

– Mantenir relacions amb d’altres organismes similars i amb l’Administració de l’Estat.

6. Descriulespartsd’unsistemaelèctricilasevafunció.

Veure Estructura del sistema elèctric.

7. Comparaelsavantatgesiinconvenientsdeleslínieselèctri-quesaèriesilessubterrànies.

La instal·lació de les línies aèries és més econòmica que la de les subterrànies, però les línies aèries són menys fiables i necessiten un manteniment més intensiu ja que estan sotme-ses a les inclemències meteorològiques. En canvi les línies subterrànies tenen un elevat cost d’instal·lació, però són més fiables i el manteniment necessita menys dedicació que les aèries.

8. Investigaidescriulescaracterístiquesprincipalsdelaxarxadetransportidistribuciód’energiaelèctricaalatevapobla-cióocomarca(línies,procedència,tensions,ET,etc.).

Resposta oberta.

9. Analitzalesestadístiquesdeproducciód’energiaelèctricaal’Estatespanyoldelsanys2000al2003,iraonalesfluctua-cionsdel’energiaelèctricaprocedentdecentralshidroelèc-triquesidetèrmiquesconvencionals.


Actuador

Any Hidroelèctrica Clàssica Nuclear Total

1940 3 353 264 — 3 617

1950 5 017 1 836 — 6 853

1960 15 625 2 989 — 18 614

1970 27 959 27 607 924 56 490

1980 30 807 74 490 5 186 110 483

1990 26 184 71 289 54 268 151 741

2000 36 634 126 265 62 206 225 105

2001 50 976 122 971 63 708 237 655

2002 36 257 146 889 63 044 246 190

2003 55 919 144 918 61 894 262 731

– La producció hidràulica inclou la generada per les instal·lacions eòliques i solars.

– La producció termoelèctrica clàssica inclou la generada per totes les instal·lacions tèrmiques del Especial.

Font: Memòria Estadística Elèctrica UNESA. 2003.

Les fluctuacions són degudes a l’índex pluviomètric dels diferents anys. Com més índex pluviomètric més producció d’electricitat a partir de l’energia hidràulica (anys 2001 i 2003). En els anys de pluja escassa la menor producció d’electricitat a les centrals hidroelèctriques es compensa amb més electricitat d’origen ter-moelèctric convencional (anys 2000 i 2002).

Avaluació

1. Realitzaundiagramadeblocsons’indiquinlestransforma-cionsenergètiquesqueesduenatermeenunacentralhi-droelèctrica.

Veure Centrals hidroelèctriques: Components d’una central hidro-elèctrica.

2. Quinssónelstrestipusdeturbinaques’utilitzennormal-mentenlescentralshidroelèctriques?

Veure Centrals hidroelèctriques. Components d’una central hidro-elèctrica.

3. Enunacentraltèrmica,quinaéslafuncióde:

a)Lacaldera

b) Laturbina

c) Elcondensador

d)Latorrederefrigeració

Veure Components d’una central termoelèctrica.

4. Enquèconsisteixunacentraltèrmicadecogeneració?

En la producció simultània d’energia elèctrica i tèrmica en el mateix lloc de consum.

5. Iunadeciclecombinat?

Veure Centrals de cicle combinat.

6. Enunacentralnuclearquinafunciótenen:

a) Les barres de control

b) El moderador

c) El refrigerant

Veure Reactor nuclear.

7. DiferenciaentreunacentralnuclearPWRiunaBWR.

Veure Principals tipus de centrals nuclears.

8. Perquinsmotiuss’elevalatensióenlesxarxesdedistribu-ciódel’energiaelèctrica.

Veure «Distribució de l’energia elèctrica».

jUnitat 3. Energies alternatives


1. Descriubreumentelsbeneficisquecomportalautilitzaciód’energiesrenovables.

Veure Les energies renovables i els beneficis de la seva utilit-zació.

2. Explica els avantatges i inconvenients de la utilitzaciód’energiasolar.

Avantatges: és una font d’energia neta, gratuïta i inesgotable.

Inconvenients: la radiació arriba de manera dispersa i incons-tant, s’ha de transformar en el moment que arriba, té una baixa densitat energètica i els sistemes de captació encara són rela-tivament cars.

3. Investigalesaplicacionstecnològiquesdelesaltestempe-raturesobtingudesenunfornsolar.

S’utilitzen principalment en la investigació: en l’estudi del punt de fusió dels diferents materials, el comportament dels caps dels vehicles hipersònics, la purificació dels materials per volatilitza-ció, investigació solar, etc.

4. Quinssónelsfactorsquedeterminenlaubicaciód’unparceòlic?

Es necessiten unes condicions de vent superiors als 6 m/s de valor mitjà i una disponibilitat mínima de funcionament en aquestes condicions de 2500 h/any.


5. Buscainformaciósobreelsaerogeneradorsd’eixvertical.

Resposta oberta.

6. Investigaquinaprofitamentenergèticesfadelabiomassaalatevacomarca.

Resposta oberta.

7. Explicaenquèconsisteixelcompostatgedelamatèriaorgà-nicadelsRSUiinvestiga’nlesaplicacions.

Consisteix en la separació de la matèria orgànica de la resta de residus, i del seu tractament mitjançant processos de fermen-tació aeròbica per obtenir el compost, un producte apte per aplicacions com ara l’agricultura i la jardineria.

8. InvestigaenquèconsisteixlarecollidaselectivadelsRSU.Quinsavantatgesproporciona?

Consisteix a recollir per separat les diferents fraccions (orgà-nica, vidre, plàstics i metalls, i la resta). Proporciona avan-tatges econòmiques i mediambientals ja que permet fer un bon compostatge amb la matèria orgànica i reciclar les altres fraccions.

9. Proposatresaccionsperafavorirl’estalvienergèticalatevaclasseoal’auladetecnologia.

Resposta oberta.

10.Perquècreusquelespolítiquesenergètiquesdelsgovernsfomenten l’ús de les energies renovables i l’augment del’eficiènciaenergètica?

Per disminuir la dependència energètica dels combustibles fòs-sils, sobretot del petroli, i per reduir l’impacte mediambiental que suposa la producció d’energia primària a partir dels com-bustibles fòssils.

Avaluació

1. Lallumsolarestàformadabàsicamentpertrestipusdera-diació,quinessóniquinssónelsseusefectes.

Veure Centrals solars.

2. Quins són els dos principals sistemes d’aprofitament del’energiasolar?Posa’nunexempledecadaun.

Veure Centrals solars. Sistemes d’aprofitament.

3. Quèésicomfuncionauncaptadorsolar?

Veure Centrals solars. Sistemes d’aprofitament.

4. Quèsóniquinafunciótenenelsheliòstatsenunacentralsolartèrmica?

Veure Centrals solars de torre central.

5. Quins són els dos sistemes d’aprofitament d’energia solarpassius?Posa’nunexempledecadaun.

Veure Sistemes passius. Arquitectura bioclimàtica.

6. Indicaquinessónlespartsmésimportantsd’unaerogenerador.

Veure Parts d’una aeroturbina.

7. Realitzal’esquemad’unaunacentralgeotèrmicadeconden-sació.Quinéselprincipalinconvenientalescentralsgeo-tèrmiques?

Veure Centrals geotèrmiques.

8. A quin motiu és degut el baix rendiment dels sistemesd’aprofitamentdel’energiatèrmicadelsoceans?

Perquè hi ha poca diferència de temperatura entre les aigües superficials (focus calent) i les aigües profundes (focus fred).

9. Peralatransformaciódelabiomassaencombustiblesese-gueixentrestipusdeprocés.Quinssón?Posaunexempledecadaunielproductequesen’obté.

Veure La biomassa.


jUnitat 4. Circuits de corrent continu


1. (Curs 2002/2003) En el procés de disseny d’una cafeteraelèctrica es decideix que ha de poder escalfar un volumV=0,1Ld’aiguafent-lapassardeT1=20°CaT2=95°Cenuntempst=30s.Aquestacafeteras’endollaràaV=230Vilaresistènciacalefactoraesfaràambunfildeconstatàdediàmetred=0,3mmir=0,5μΩ·m.

Determina:

a) LapotènciaPnecessària.(Lacalorespecíficadel’aiguaésce=4,18kJ/kg°Ciladensitatraigua=1kg/m3)

L’energiaWunecessàriaperescalfarl’aigua,és:

ilapotènciaPu

1045W

b) LaresistènciaRelèctrica.

LaresistènciaRdelacafetera,ésLaresistènciaRdelacafet

c) LalongitudLdelfildelaresistència.

LalongitudLdelfildeconstantà,és

2. Enelcircuitdelafigura,calcula:

a)LaresistènciaequivalentRt.

Ra5R3|| R45 30·20/30120512Ω

Rb5R21 Ra5 6Ω112Ω518Ω

Rc5R51 R65 16Ω120Ω536Ω

Rd5Rb|| Rc|| R7

1/Rd 51/Rb 1 1/Rc 1 1/R751/18Ω11/36Ω11/24W5

52/7214/7213/7259/72Ω

Rd5 72Ω/958Ω

Rt5R11 Rd 1 R857Ω18Ω15Ω520Ω

It 5V/Rt 5180V/20W59A

V1 5VR15R1It 57Ω·9A563V

V2 5VRd5RdIt 58Ω·9A572V

V3 5VR85R8It 55Ω·9A545V

I1 5V2/Rb 572V/18W54A

I2 5V2/Rc 572V/36W52A

I3 5V2/R7 572V/24W53A

V4 5VR25R2I1 56Ω·4A524V

V5 5VRa5RaI1 512Ω·4A548V

b)LapotènciatotalPt i les parcials P1,P2,…,P8.

Pt 5VIt5180V·9A51620W

P1 5V1It563V·9A5567W

P2 5R2I156Ω·(4A)2596W

P3 5V 52/R35(48V)2/30W576,8W

P4 5V 52/R45(48V)2/20W5115,2W

P5 5R5I22516Ω·(2A)2564W

P6 5R6I22520Ω·(2A)2580W

P7 5V2I3572V·3A5216W

P8 5V3It545V·9A5405W

c) Sivolemquelaintensitatdelcircuitesdupliqui,quinaresistènciaRhihemdeconnectar,icom?

Sivolemquelaintensitatdelcircuitsiguieldoblehemdeconnectarambparal·lelunaresitènciaigualaRt,osiguide20Ω.

3. Ungeneradordecaracterístiquese=9Vir=0,4Wensproporciona una intensitat I = 0,25 A quan alimenta unmotorder’=0,6Wensèrie,ambunaresistènciaR= 10W.Elsconductorstenenunaresistènciad’1W.Dibuixal’esquemadelcircuiticalcula:


R = 10 Ω

I2

E'r' = 0,6 Ω

VR

G M

R' = 1Ω

E = 9 Vr = 0,4 Ω VG VM

+

ñ

+

ñ

a)Lafcemdelmotore’.

I 5(e 2 e’)/(R 1 R’1 r 1 r’);

0,25A5(9V2e)/(10Ω11Ω10,4Ω10,6Ω)

d’one’56V

b)LatensióenbornsdecadaelementVG,VMiVR.

VG5e2rI59V20,4Ω·0,25A58,9V

VM5e’1r’I56V10,6Ω·0,25A56,15V

VR5RI510Ω·0,25A52,5V

4. Unaestoretaelèctricadisposad’uncommutadorrotatiude5posicions:posició0desconnectadaiposicions1,2,3i4de potències subministrades creixents. Per aconseguir lesquatrepotènciesdisposadelesresistènciesdel’esquemadelafigura.Latensiód’alimentacióésV=230V.

Determina:

a)Comestanconnectatselsterminals1,2i3alatensiód’alimentacióperobtenirlesquatrepotències.

b)ElvalordelaReq,encadaunadelesposicions1,2,3i4,delcommutador.

c)Lapotènciadel’estoretaenelsquatrecasosdel’apartatanterior.

Posició1:

a) Terminal1al’aire,terminals2i3connectatsafaseineutreindistintament.

b) 2 3 1,2 1,8 3keqR R R= + = + = W

c)2 2

3e

23017,63W

R 3 10q

VP = = =

⋅Posició2:


b) 3 1,8 1,8keqR R= = = W

c)2 2

3e

23029,39W

R 1,8 10q

VP = = =

⋅

Posició3:


b) e 2R 1,2 1,2kq R= = = W

c)2 2

3e

23044,08W

R 1,2 10q

VP = = =

⋅

Posició4:

a) Terminals2i3interconnectatsiterminals1i(2-3)connec-tatsafaseineutreindistintament.

b) 2 3

1,2·1,8// 0,72k

1,2 1,8eqR R R= = = W+

c)2 2

3e

23073,47W

R 0,72 10q

VP = = =

⋅

5. Enelcircuitdelafigurasegüent,calcula:lesintensitatsI1,I2iI3,ilapotènciatotalquedissipaPt.

Siassignemelsentithorarial recorregutde lesmalles1 i2,i als corrents l’assenyalat en el nus a, aplicant les lleis deKirchhoffisubstituintvalors,ensquedaelsistemad’equacionssegüents:

I11I22I350

10I215I3530

10I22I1520

Utilitzant qualsevol dels mètodes de resolució d’equacionss’obté:

I150AI25I352A

Lapotènciatotaldissipadaserà:

P 5r2I221R2I2

21R3I325

5 0,5Ω·(2A)21 9,5Ω·(2A)215Ω·(2A)25 60W

Avaluació

1. Quinselectronscaracteritzen lespropietatselèctriquesdecadamaterial?Enfunciódelamobilitatd’aquestselectrons,els materials es classifiquen en tres categories. Quinessón?

Es tracta dels electrons que es troben a l’última òrbita delsàtoms.Aquestssónprecisamentelselectronsque,quanesdes-placend’unàtomcapaunaltre,creenelscorrentselèctrics.Enfunciódelamobilitatd’aquestselectrons,els


materials tenen propietats elèctriques diferents. Elsmaterialspodenpertànyeraunade lescategoriessegüents:conductor,semiconductoroaïllant.

2. Quèéslaforçacontraelectromotriu(fcem)?Enquèesdife-renciadelaforçaelectromotriu(fem)?

La forçacontraelectromotriuésproduïdaperalguns receptorsquenotransformentotal’energiaencalor.Enaquestscasosescreaunaforçaelectromotriuquevaensentitcontrarialadelgenerador(lafcem):aquestaésladiferènciabàsicaentrelafemilafcem.Enuncircuit,laforçaelectromotriutotaléslasumadelesfemmenyslasumadelesfcem.

3. Lesresistènciesesclassifiquenentrestipussegonsunacaracterística determinada. Quina és? Enumera aqueststres tipus de resistència explicant breument les sevespropietats.

Lacaracterísticaquediferenciaelsdiferentstipusderesistèn-cieséselvaloròhmic.N’hihadetrestipus:

Resistènciesfixes:aquestestenenunvalorconstantdinsd’unsmargesdetolerància.Latolerànciaielvaloròhmicd’aquestesresistències està especificat segons un codi de colors imprèsalasevacapsadeseguretat.Enfunciódelasevaconstruccióespotdiferenciarentreaglomerades,depel·lícula de carbó,de pel·lícula metàl·licaobobinades.

Resistènciesvariables:tambéesconeixencomreòstatsopo-tenciòmetres.Elseuvaloròhmic(queéselvalorquelesiden-tifica)potvariarentre0iR.Podenserde pel·lícula de carbóibobinada.

Resistènciesdependents: Aquestesestanfetesambmaterialssemiconductorselvaloròhmicdelesqualsdepèndediferentsfactorsalsqualssónsensibles.

4. QuanapliquemleslleisdeKirchoffauncircuitfemservirtresconceptesclau:nus,brancaimalla.Explicaelsignificatdecadascund’ells.

Els conductors d’un circuit sovint s’entrecreuen amb altresconductors.Elsnusossónelspuntsd’uncircuitod’unaxarxaonconflueixenmésdedosconductorsomésdeduesbran-ques. Una branca és la part del circuit compresa entre dosnusos.Lesdiferentsmalles delcircuit,sónelsdiferentsca-minstancatsdintredelmateix,ésadir,elsdiferentsrecorre-gutsqueexisteixensensepassardoscopspelmateixnusolamateixabranca.

5. DefineixlaprimerailasegonalleideKirchoff.

AlaprimeralleideKirchhofftambéselaconeixcomlalleidenusosodelscorrentsidiuquelasumaalgebraicadelscorrentsqueentrenenunnusésigualalasumaalgebraicadelscorrentsquesurtendelmateix.

LasegonalleideKirchhoff,tambéconegudacomlalleidelesmallesode lestensions,diuque lasumaalgebraicadetoteslesfemenmallaésigualalasumaalgebraicadelescaigudesdetensió.

6. Anomenaundelsfactorsquedeterminenladensitatmàximadecorrentsuportadaperunconductor.QuinarelacióexisteixentrelasecciótransversalAil’àreaexteriorAed’unconduc-tor?Quans’augmentalasevasecciótransversal,augmentaodisminueixlasevadensitatmàximadecorrentpermesa?

Elstresfactorsdestacatsquedeterminenladensitatdecorrentmàximapermesaperunconductorsónelssegüents:

1.Elsconductorsnusdissipenmillorlacalorqueelaïllatsipertantpodensuportarunadensitatdecorrentmésele-vada.

2.Elsconductorsencontactedirecteambl’airedissipenmillorlacalorqueelsqueestancanalitzatssotauntub.

3.Ladissipaciódelacalorésproporcionalal’àreadecontacteambl’exterior.

Amesuraqueaugmenta la secciódelconductor,cadavegadaaugmentaenmenysproporciól’àreaexterior,ipertantladen-sitatdecorrentpermesadisminueix.

7. En què consisteix la caiguda de tensió d’un conductor(cdt)?

Lacaigudadetensióéslatensióqueesperdenunconductoralllargdelrecorregutdelacorrentelèctrica.

8. Elselementsdelcircuitsegüenttenenelsvalors:E1=12V,E2=4V,r1=r2=1W,R1=R2=5W,R3=4Wtalcoms’indicaal’esquema.

Per determinar les diferències de potencial cal determinar enprimerllocelcorrentIquecirculapelcircuit.Lacaigudadevol-tatgeatravésdecadaresistènciaésllavorsI · R.Perdiscutirelbalançenergèticcalcularemlapotènciad’entradailadesortidaencadaelementutilitzat:

a)Trobaelspotencialsenelspuntsafinsag,del’esquemasabentqueelpotencialenelpuntfészero.

El corrent I en el circuit s’obté a partir de l’equació se-güent:


A continuació determinem el potencial en cadascun delspuntsespecificatsalcircuit:

Vg5Vf1E150112V512V

Va5Vg2Ir1512V2(0,5A)·(1Ω)511,5V

Vb5Va2IR1511,5V2(0,5A)·(5Ω)59V

Vc5Vb2IR259V2(0,5A)·(5Ω)56,5V

Vd5Vc2E256,5V24V52,5V

Ve5Vd2Ir252,5V2(0,5A)·(1Ω)52,0V

Vf5Ve2IR352,0V2(0,5A)·(4Ω)50

b)Determinalapotènciad’entradaidesortidadelcircuit.

Primerament es calcula la potència subministrada per lafemE1:

PE15E1I5(12V)·(0,5A)56W

Unapartd’aquestapotènciaesdissipaen les resistències,tantinternescomexternes:

PR5I2R11I2R21I2R31I2r11I2r25

5(0,5A)2·(5Ω15Ω14Ω1 1Ω11Ω)54,0W

Els2Wdepotènciarestantsesdestinenacarregarlaba-teria2:

PE25E2I5(4V)·(0,5A)52W

jUnitat 5. Instal·lacions elèctriques domèstiques


1. Raonadosmotiusquejustifiquinl’obligatorietatdelcom-plimentdelREBTenlarealitzaciódelainstal·lacióelèctricad’unhabitatge.

VeureReglament Electrotècnic de Baixa Tensió.

2. Dibuixauncroquisdelquadredecomandamentiprotecciódelainstal·lacióelèctricadelteuhabitatgeamblasituaciódelsdiferentselementsicontestalessegüentsqüestions:

a)Quinselementshihaiambquinordreestaninstal·lats?

b)Hifaltaalgunelement?Quin?

c) Quantscircuitsinteriorshiha?Perquè?

Respostaoberta.

3. Dibuixal’esquemaelèctricquepermetiencendrelallumge-neralinteriord’unautomòbilenobrirqualsevoldelesseves4portes.

Dibuixar l’esquemad’una làmpada accionada amb4polsadorsNTenparal·lel.

4. Informa’tiexplicabreumentenquèconsisteixlagestiódel’energiaenunsistemadomòtic.

VeureAplicacions de la domòtica: Control i gestió de l’energia.

5. Enlestarifesdelsubministramentelèctric,enquèconsis-teixladiscriminacióhoràriaanomenadatarifanocturna?

Corresponalcomplementdediscriminacióhoràriade latarifa2.0,enquèaleshoresvall(estiude0a8h,hivernde23a7h)s’aplicaunareducciódemésd’un50%alpreudelskW·hcon-sumits,iunpetitrecàrrec,quenoarribaal4%,alsconsumitsalarestad’hores.

Avaluació

1. Explicaelfuncionamentd’uninterruptordiferencial(ID).

L’interruptordiferenciald’altasensibilitatésl’aparellencarregatde protegir les persones dels contactes directes o indirectes.La seva funcióés ladedetectar els correntsde fuita. Tambéconstitueixunaprotecciómolteficaçcontraincendisenlimitarapotènciesmoltbaixeslesfuitesd’energiaelèctricaperdefected’aïllament. S’ha d’instal·lar, almenys, un ID per a cada cinccircuitsd’alimentació.

2. Quès’entènper“BorndeTerra”enunainstal·lacióelèctricadomèstica?

Elborndeterra,situatal’interiordelquadredecomandamentiprotecció,éselpuntdeconnexióde la xarxa deproteccióinterior,queuneix lescarcassesmetàl·liquesdelsreceptorsatravésdelconductordeprotecciódeladerivacióindividual,amblapresadeterradel’edifici.

3. Quèvolemdirquanensreferima«proteccióselectiva»?

Les instal·lacions elèctriques domèstiques estan comparti-mentadesitenencertacomplexitat.L’objectiudelaprotec-ció selectiva rau en intentar que els diferents sistemes deseguretat afectin el mínim possible la instal·lació en casd’avaria.

4. Explicabreumentelfuncionamentd’uncommutadorifesunesquemad’unpossiblecircuitqueencontinguidos.Compa-rauncommutadornormalambun«d’encreuament».

Un interruptor obre i tanca un circuit. Un commutador, encanvi,ésundispositiuqueestrobaconnectatadoscircuitsi,quanunobre,l’altretancaiviceversa,demaneraquepermetdemodificarlatrajectòriad’unsenyalelèctric.Elcommutadortétresbornsinodoscoméselcasdelsinterruptors.Elcom-mutadoresconnectaaunabifurcaciódelconductor,deixantpassar el correntperunoaltre camí.Això sol fer-se servirper encendre un llum des de dos interruptor diferents. Uncommutador d’encreuament té quatreborns, dosd’entrada idosdesortida,iduesposicionspossibles.Silesentradessónaib,ilessortidessóncid,alaprimeraposiciól’entradaaquedaconnectadaamblac,ilabamblad.Lasegonaposició


lesconnectacreuades,ésadir,l’entradaaambladilabamblac.(Peral’esquemacalferunesquemacomeldelapàgina156delllibredel’alumne).

5. Quèésladomòtica?Descriualgunesdelessevesaplicacio-ns.

Ladomòticaéslatecnologiaquetractadel’automatitzacióielcontroldelesinstal·lacionsdelshabitatges,ambl’objectiudemillorarlaqualitatdevida,facilitarlestasquesdomèstiquesiaugmentar la seguretat dels seus ocupants, i optimitzar l’úsdelsrecursospermillorarl’eficiènciaenergèticadel’habitatge.

VeureAplicacions de la domòtica.

6. Cómesclassifiquenelssistemesdomòtics?Inventaunes-quemaqueendescriguiunexemple.

Lesinstal·lacionsdomòtiquesesclassifiquenentrescategories:centralitzades, distribuïdes o mixtes. Les instal·lacions centra-litzades constend’un conjunt de sensors connectats a un con-trolador central des d’on parteixen les diferents ordres cap alsactuadorscorresponentsacadasensor.Enlesinstal·lacionsdis-tribuïdesnoexisteixuncontroladorcentralsinóquehihasen-sorsiactuadorsconnectatsmitjançantunbus.Lesinstal·lacionsmixtessóninstal·lacionsdescentralitzadesque,enllocdetenir

unsolcontroladorcentral,disposendediferentscontroladorspetits,demaneraquesiunaunitatdecontrolfalla,larestadelsistemanoquedaafectada.

Unexempled’esquemadomòticsenzillésunsistemadecale-facciócontrolatpertermòstat.Alaunitatdecontrol(integradaenelpropitermòstat)espotespecificarlatemperaturadesit-jada,demaneraqueelsistemadecalefaccióesdesconnectaràoconnectaràenfunciódelatemperaturamesuradapelsensortèrmic.

7. Lescompanyieselèctriquespenalitzenprogressivamentelsfactorsdepotènciaaltsibonifiquenelsbaixos.Quès’entènper«factordepotència»?

Elfactordepotènciareresentaeldesfasamententrelatensióielcorrent.Valorsaltsd’aquestfactor(majorqu0,9)indiquenpocdesfasamenti,pertant,mésenergiadisponibleperfertre-ball.Valorsbaixosdelfactordepotència(menorque0,9)indi-quenundesfasamentalti,pertant,mésenergiareactivaquenoespotutilitzarperafertreball.

8. Quinessónlescausesmésfrequentsd’electrocució?

L’ús d’aparells o materials en mal estat, defectes d’aïllament,instal·lacionsdefectuosesoactitudsdemanipulacióincorrectes.


jUnitat 6. Propietats i assaigs


1. Untubrodódecoure(Cu)téunallargàriaL0=1,75m,undiàmetreexteriorØe=22mmiungruixe=1,5mm.Deter-mina:

a) ElpesGtubdeltub,latensiónormalsquanliésaplicadaunaforçaF=2600N.

V =

2 600 N

b)Elseucomportamentenlasituaciódel’apartatante-rior.

El tub es comportarà de forma elàstica (recuperant la forma original quan retirem la força) ja que la tensió normal a la que està sotmès (s = 26,92 MPa) és inferior al límit elàstic del coure (se = 69 MPa).

c)L’allargamentDLqueexperimentaquantélaforçaFapli-cada.

Com que el material es troba a la zona elàstica:

2. Una barra de coure (Cu) de diàmetre Ø = 60 mm té unallargàriaL0=3matemperaturaambientTa=20°C.Trans-corregutuncerttempsenlescondicionsdetreball,sabemquetotalabarraestrobaaT1=300°C.QuinaseràlasevallargàriaLfenaquestesnovescondicions?

Lf = Lo + DL = 3 m + 13,86 · 10–3 m = 3,01386 m

3. Quinéselvalordeladuresad’unmaterialsienunassaigHBW5/250/20lamarcadeixadasobrelapeçatéundiàmetreØ=1,747mm?Dequinmaterialpodriatractar-se?

La descripció de l’assaig ens indica que ha estat amb el mèto-de Brinell utilitzant un penetrador de carbur de ∅ = 5 mm, una càrrega F = 250/0,102 = 2 450,98 N durant un temps t = 20 s.

La duresa s’obté amb l’expressió: 0,102F

HBWA

=

Per obtenir el valor de la superfície de la marca A:

2 2 2 21 1 1 2

2·5 5 5 1,747

2,475 mm2 2

D D D DA

π ⋅ − − π − −= = =

( () )

La duresa serà:

2.450,980,102 0,102 101,01 HBW

2,475F

HBWA

= = =

Observant els valors de duresa de les taules, podria tractar-se d’un bronze ja que aquest material té un valor de duresa de 100 HBW.

4. Lapeça5,del’activitat5,ésd’unaliatgelleuger,téunesdimensionsL4=L5=200mm;e3=30mmiuna llargària L=1,3m.

a)QuinseràelseupesG?

G = 396,36 N

b)Quinaserà latensiónormalsaquèestàsotmesasi liapliquemunaforçadetraccióF=27500N?

s = 2,48 MPa

c)Quincomportamenttindràlapeçaenaquestasituació?

Elàstic, perquè s < se.

d)QuinseràelseuallargamentLmentreliésaplicadalaforçaF?

DL = 44,73 µm

5. Lespeces4,5i6tenenunallargàriaL=2miunasecciócoms’indicaalafigura.Lesdimensionsdelesseccionssón:L4=L5=250mm;L6=265mm;L7=249mm;e3=23mm;e4=e5=12mm;D1=158,6mm;D2 =160mm.Indica:


a) Sitotesellessóndelmateixmaterial,quinaésmésade-quadaperasuportaresforçosdetracció?

La peça 5, perquè la seva secció és major.

b)ElpesGidecadascunadelespecessuposantquela1ésdellautó,la5deníquel(Ni)ila6detitani(Ti).

G4 = 58,6 N

G5 = 1915,73 N

G6 = 801,68 N

5. Elsquadres(lesestructures)delesbicicletesnecessitensermoltrígids.Sidisposesdedosmaterialscoml’aluminiieltitaniperferquadresdebicicletesielcriteripriori-tariéslarigidesa,quindelsdostriaries?Justificalatevaresposta.

El titani ja que té un valor de mòdul elàstic (107 GPa) superior al de l’alumini (69 GPa).

7. Tant el coure com l’alumini són uns bons conductors del’electricitat. Per a la construcció d’una línia elèctrica esconsidera que l’elasticitat del material és molt importantpertaldegarantirquesuportaràgranstensionsmecàniquessensepatirdeformacionspermanents.Quindelsdosmate-rialstriaries?Justificalatevaresposta.

L’alumini perquè té un valor de límit elàstic (85 MPa) superior al de coure (69 MPa).

Avaluació

1. Lespeces1,2i3tenenunallargàriaL= 1miunasecciócoms’indicaalafigura.Lesdimensionsdelesseccionssón:L1 = 200 mm; L2 = 50 mm; L3 = 20 mm; e1 = 10 mm;r1=17mm;r2=20mm;D=28mm.DeterminaelpesGidecadascunadelespecessuposantquela1ésd’acer,la2d’alumini(Al)ila3decoure(Cu).

gi iG m= ⋅

i i im V= r ⋅

gi i iG V= r ⋅ ⋅

De les taules de dades obtenim les densitats:

r1(acer) = 7 850 kg/m3

r2(alumini) = 2 710 kg/m3

r3(coure) = 8 940 kg/m3

Per geometria calculem la secció Ai de cada peça (en m2):

( ) ( )( ) ( )

1 1 2 1 1 2 1

-3 2

2 2

0,2 0,05 0,2 2 0,01 0,05 2 0,01 4,6 10 m

A L L L e L e = ⋅ − − ⋅ ⋅ − ⋅ = ⋅ − − ⋅ ⋅ − ⋅ = ⋅

-3 212 3

0,0176 6 0,02 1,02 10 m

2 2r

A L= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅

2 2-3 2

3

0,028 0,616 10 m

2 2D

A = π ⋅ = π ⋅ = ⋅( () )El volum s’obté Vi = Ai·L i com que L = 1 m:

V1 = A1·L = 4,6·10-3·1 = 4,6·10-3 m3

V2 = A2·L = 1,02·10-3·1 = 1,02·10-3 m3

V3 = A3·L = 0,616·10-3·1 = 0,616·10-3 m3

Finalment el pes l’obtenim:

G1 = r1· V1 · g = 7 850·4,6·10-3·9,81 = 354,24 N

G2 = r2· V2 · g = 2 710·1,02·10-3·9,81 = 27,12 N

G3 = r3· V3 · g = 8 940·0,616·10-3·9,81 = 54,02 N

2. Untubded’alumini(Al)téunallargàriaLf=85,02cmiunasecciócomladelapeça4ambD2=130mmie2=1,2mmquanestrobaaunatemperaturaTf=387°C.QuinaeralasevallargàriaoriginalL0abansdel’escalfamentsiestrobavaaT0=14°C?

L – Lo L——— = a · DT → Lo = ———— → Lo = 84,278 cm Lo 1 + aDT

3. Quinéselvalordeladuresad’unmaterialsienunassaigHBW10/750/15lamarcadeixadasobrelapeçatéundiàmetreØ=1,61mm?Dequinmaterialpodriatractar-se?

366 HBW

4. Hem de fabricar unes peces metàl·liques amb una formaallargadautilitzantunmètodededeformacióenfred.Dis-posemdellautóid’acerambunbaixcontingutdecarboni.Si donemprioritat al criteri de facilitat de fabricació perdamuntdelpreu,quinmaterial triaries?Justifica la tevaresposta.

Llautó perquè té un valor d’allargament (68%) superior al de l’acer (37%)

jUnitat 7. Metal·lúrgia i siderúrgia


1. Una mina de la conca asturiana presenta una riquesa delmineraldel12%enCu(coure),3%enCo(cobalt)i3%enNi(níquel).

a)QuinaquantitatdemineralmmincalextreureperobtenirmCu=1tdecoure?

El mineral conté un 12% de coure, és a dir: mCu = 0,12· mmin

La quantitat de mineral que cal extreure serà:

mcu 1 tmmin = ——— = —— = 8,33 t 0,12 0,12


b) QuinaquantitatdeníquelmNiobtindremambmmin=6tdemineral?

El mineral conté un 3% de níquel, és a dir: mNi = 0,03· mmin

La quantitat de níquel que obtindrem serà:

mNi = 0,03· mmin = 0,03 · 6 t = 0,18 t = 180 kg de Ni

2. Un acer eutèctic conté un 0,89% de C (carboni). QuinaquantitatdecarbonimChihacontingudaenunperfilIPN160deL=3m?

Primer cal saber la massa del perfil mpf :

Segons la taula de característiques dels perfils normalitzats IPN, el de 160 presenta una densitat lineal de 17,9 kg/m, per tant:

mpf = G·L = 17,9 · 3 = 53,7 kg

Un 0,89% de la massa del perfil correspon al carboni:

mC = mpf · 0,0089 = 53,7 · 0,0089 = 0,478 kg = 478 g de C

3. Enquinafasetrobareml’aliatgedeferroamb1%Csielsot–metemaunatemperaturade1130°C?Quinsseranelsseusconstituentsprincipals?

Utilitzant el diagrama d’equilibri de l’aliatge ferro+carboni, si-tuant a l’eix horitzontal el contingut de carboni (1%) i a l’eix vertical la temperatura (1130 oC), obtenim un punt a la gràfica que es situa per sota de la línia de sòlids, a la zona on l’únic constituent és l’austenita. Per tant, l’aliatge de ferro amb un 1% de C es troba en estat sòlid a 1 130 oC i format únicament per austenita.

4. Eltubd’acer(r=7,85g/cm3)delafiguratéunesdimensionsb = 300 mm; h = 200 mm; r = 22 mm; r’ = 16 mm ie = 3 mm i se subministra en paquets de 12 tubs deL=2,4m.Quinéselpesde5paquetsd’aquestproductesiderúrgic?

b

e

r

r’

h

Primer cal calcular la secció dels tubs At. La secció serà, com en tots els tubs, la delimitada pel perímetre exterior Ae menys la delimitada pel perímetre interior Ai. Com que té les cantonades arrodonides, a la secció del rectangle equivalent sense arrodonir les cantonades Ar restarem la part que no intervé An (part ratlla-da del dibuix següent):

Secció del rectangle exterior Ae:

Are = b·h

pr2 pAne = r2 – —— 5 r2 (1 – ——) 4 4

pAe = Are – 4Ane5 b·h – 4r2 (1 – ——) 4

pAe = 300·200 – 4·222 (1 – ——) 5 59,58·103 mm2

4

Secció del rectangle interior Ai:

Ari = (b – 2e)·(h – 2e)

pr12 p

Ami = r12 – —— 5 r12 (1 – ——) 4 4

pAi = Ari – 4Ami5 (b – 2e) · (h – 2e) – 4r12 (1 – ——) 4

pAi = (300 – 2·3)·(200 – 2·3) – 4·162 (1 – ——) 5 56,82·103 mm2

4Secció de tub At:

At = Ae – Ai = 59,58·103 2 56,82·103 = 2,76·103 mm2

El volum d’un tub de 2,4 m de llargària:

Vt = At·L = 2,76·103 mm2·2400 mm = 6,624·106 mm3 =

= 6,624·103 cm3

La massa d’un tub serà:

mt = r·V = 7,85 g/cm3 · 6,624·103 cm3 = 51,998·103 g =

= 52 kg

El pes d’un tub serà:

Pt = m·g = 52·9,81 = 510,12 N

El pes total dels 5 paquets serà:

P5p = 5·12·510,12 = 30,61·103 N = 30,61 kN

5. Enunaminajamaicanaestrobabauxitaambunariquesadel31,6%enAl(alumini).Quinaquantitatdebauxitambauxitaesnecessitaperobtenir5td’alumini?

5 tmbauxita 5 ———— 5 15,82 t

0,316


6. Enquinafasetrobareml’aliatge30%Ni+70%Cusielsot-metemaunatemperaturade1200°C?

Veure el diagrama solubilitat (part en fase líquida i part en fase sòlida).

7. Quinseràelpesde29tubsd’aluminiambunØexterior=180mmiungruixe=2,5mmsitotsfanunallargàriaL=1,25m?

G = 29·p ( 0,092 – 0,08752)·1,25·2710·9,81 = 1343,49 N

Avaluació

1. Quinaésladensitatipuntdefusiódelferropur?

Densitat: 7,87 g/cm3.

Punt de fusió: 1 539 ºC.

2. Quinpercentatgedecarboniduenelsacers?

Un contingut de carboni comprès entre 0,1 i 1,76%.

3. Anomenatresmineralsdelferro,ordenatsdemésamenysperlaquantitatdeferropurquecontenen.

Resposta oberta.

4. Quines són les matèries primeres que entren en un altforn?

El mineral de ferro concentrat, el carbó de coc i la pedra calcària.

5. Quinproductes’obtédel’altforn?

El ferro colat.

6. Quinaéslafunciódelsconvertidors?

Veure Siderúrgia: processos d’obtenció del ferro colat i de l’acer.

7. A quin tipus de forns s’utilitza bàsicament la ferralla perobteniracer?

Al forn elèctric.

8. Alafargacatalana,quèésiquèfal’espirall?

Veure La farga catalana.

jUnitat 8. Metalls no fèrrics


1. Elsmetallsméslleugerssón:

a)Magnesiititani.

b)Magnesiialumini.

c) Aluminiititani.

d)Zincialumini.

La resposta correcta és la b).

2. L’aliatgemésrígidés:

a) Elbronze.

b) Elduralumini.

c) L’acer.

d)Elzamak.

La resposta correcta és la c).

3. L’ànodeielcàtodesón:

a) Elscomponentsprincipalisecundarid’unaliatge.

b)Unselèctrodesquesesubmergeixenenunelectròlitpertaldeferl’afinamentelectrolíticd’unmetall.

c) Uns elèctrodes utilitzats en el procés de la pulveri-metal·lúrgiapertaldeferlasinterització.

d)Elscompostosqueajudenalaformaciód’escòries.


4. Elsmetallsquefonenaunatemperaturaméselevadasón:

a) Elplomil’alumini.

b) Elferroielmagnesi.

c) Eltitaniielferro.

d)Elferroielníquel.


5. Laconcentracióconsisteixen:

a) Lareducciódelvolumdelagangaenunaliatge.

b) L’augmentdelapuresad’unmetall.

c) Laseparaciódelamenailagangad’unmineralpermit-jansfísics.

d)Laseparaciódelamenailagangad’unmineralpermit-jansquímics.


6. Quanunmaterialaugmentalasevaduresacomaconseqüèn-ciad’unadeformacióenfredesdiuquepresenta:

a) Calcinació.

b)Resistènciamecànica.

c) Duresafreda.

d)Acritud.



7. Els metalls més apropiats per fer bescanviadors de calorsón:

a) Elcoureil’alumini.

b) L’aluminiielmagnesi.

c) Elcoureielferro.

c) L’aluminiieltitani.


8. Elmillormaterialperaïllardelesradiacionsés:

a) Lafosa.

b) Elplom.

c) Elmagnesi.

d)Elzamak.


9. Amblapulverimetal·lúrgias’aconsegueix:

a)Obtenirpecesdematerialsmoltdursiquefonenatem-peraturesmoltelevades.

b)Reduirlaquantitatdemineralques’extreudelamina.

c) Augmentarladuresadelsmetallsencomparacióamblasevaobtencióperfusióiemmotllament.

d)Obtenirpecesmetàl·liquesperelectròlisidelespólvo-resmetàl·liquessensenecessitatd’utilitzarforns.


10.Elmetallmésutilitzatenrevestimentsantioxidantsiqueéspocresistentalsesforçosmecànicsés:

a) Elzinc.

b) L’alumini.

c) Elplom.

d)L’estany.


Avaluació

1. Quinéselpuntdefusióiladensitatdelcoure?Anomenaunmineralitrespropietatsd’aquestmetall.

Punt de fusió: 1 083 ºC

Densitat: 8 940 kg/m3

Minerals: Calcocita (Cu2S), Calcopirita (CuFeS2),

Cuprita (Cu2O), Malaquita (Cu2)(CO3)(OH)2.

2. Quèsónelllautóielbronze?Peraquès’usen?

El llautó és un aliatge de coure i zinc.

Els bronzes són aliatges de coure i qualsevol altre metall di-ferent del zinc. Tradicionalment, l’estany ha estat el principal element d’aliatge. Els bronzes s’utilitzen en la fabricació dels coixinets i les vàlvules, la maquinària naval, els àleps de turbi-nes, les campanes, la decoració, etc.

3. Anomena un mineral, el punt de fusió i la densitat del’alumini.

Punt de fusió: 660 ºC

Densitat: 2 710 kg/m3

Minerals: bauxita.

4. Quin paper juga la criolita en el procés d’obtenció del’alumini?

La criolita fosa facilita la fusió de l’alúmina ja que rebaixa subs-tancialment el seu punt de fusió i facilita així l’electròlisi.

5. Anomenatresaplicacionsdel’alumini.

L’alumini s’utilitza principalment per a cables elèctrics, bescan-viadors de calor, estris de cuina, envasos i embolcalls en la indústria alimentària, etc.

6. Anomena alguna de les principals aplicacions actuals delplom.

Revestiments interiors de dipòsits en la indústria química.

Barrera de protecció de sorolls, vibracions, raigs X i raigs g.

7. Coms’anomenenelsaliatgesdedelmagnesi?

Anomenats ultralleugers es formen amb alumini (Al), zinc (Zn) i manganès (Mn).

8. Quèéselsinteritzat?

Veure Sinterització.

jUnitat 9. Materials no metàl·lics


1. Les propietats més importants, comunes a la majoria deplàstics,són:

a) L’elasticitat,laconductivitattèrmicailalleugeresa

b) Lalleugeresa,laresistènciaalsagentsatmosfèricsilafa-cilitatdeconformació

c) Lalleugeresa,laresistènciailatemperaturadefusió

d)Latenacitat,larigidesailalleugeresa



2. Peraunadeterminadaaplicacióindustrialesnecessitaunpolímeramblespropietatssegüents:lleuger,aïllanttèrmic,rígid ivàlidpersuportarambientsde treballambtempe-ratures properes als 70°C. Elmaterialmés adequat per aaquestaaplicacióseria...

a)Polietilèd’altadensitat

b)Polimetacrilatdemetil(metacrilat)

c) PTFE

d)PET


3. Undelsprocessosperreciclarelsresidusplàsticsés...

a) Lapolimerització

b) Lapolicondensació

c) Lapiròlisi

d)Lavolatilització


4. Elsvernissosipinturesdonenalafusta...

a)Protecciócontralahumitatielsparàsits

b)Protecciócontralasequeraielsfongs

c) Nomésl’aspectedecoratiunecessariencadaaplicació

d)Nomésprotecciócontrafongsiinsectes.


5. Engeneral,elsmaterialsceràmicssónmolt...

a) Tenaços

b)Resistentsalaflexió

c) Conductorstèrmics

d)Durs


6. Elcomponentprincipaldelsvidresés...

a) L’argila

b) Lacalç

c) L’alúmina

d)Lasílice


7. Unmaterialabrasiu...

a)Hadeserdurirefractari

b) Serveixprincipalmentcomaadditiuenl’obtenciódepo-límers

c) S’utilitzaprincipalmentenl’elaboraciódeceràmiquesre-fractàries

d)S’utilitzaenformadefibresd’amiantperpolirmaterialsmetàl·lics


8. Unafibrahigroscòpicaésaquellaque...

a)Nopotestarenpresènciad’humitat

b)Absorbeixbélahumitat

c) Potobservar-seasimplevistasiesmulla

d)Escontrau(s’encongeix)enpresènciad’humitat


9. Elformigópretensatpermet...

a) Construir més ràpidament per la utilització d’elementsfabricatsprèviament

b) Construirestructuresresistentsméslleugeresiesveltes

c) Construirpilarssenseacercorrugatal’interior

d)Construirmésràpidamentperquètrigamenysaprendreiendurir


Avaluació

1. Quinssónelsplàsticsquequans’escalfen(<200°C)rebla-neixeniespodenemmotllar?

Els termoplàstics

2. Elstermoplàsticsbaquelitaaquintipusdeplàsticspertany?IelPSielHPDE?

La baquelita pertany als plàstics termoestables.

El poliestirè (PS) pertany als termoplàstics vinílics.

El polietilè d’alta densitat (HPDE) pertany als termoplàstics vi-nílics.

3. AnomenaunaaplicaciódelPVCiunaaltradelPE.

Resposta oberta.

4. Citatrespropietatsdelesfibresnaturals.

En general, els teixits de fibres naturals són higroscòpics i suaus al tacte. A més:

El cotó és elàstic, conductor tèrmic, tendeix a encongir-se i s’arruga amb facilitat.

El lli és molt resistent i conductor tèrmic, poc elàstic i s’arruga encara molt més que el cotó.

La llana és molt elàstica i és un bon aïllant tèrmic, però té molta tendència a encongir-se i no suporta bé l’aplicació de calor.

La seda és molt resistent a la tracció i suau, elàstica i aïllant tèrmica.


5. Anomenatresfibresvegetals:unaprocedentdelesllavors,unaaltradelatijaiunaaltradelesfulles.

Del fruit o llavor: cotó, coco...

De la tija: lli, cànem, jute...

De la fulla: espart, pita…

6. Anomenatrespropietatsdelesfibressintètiques.

Els teixits a base de fibres sintètiques són molt uniformes, re-sistents a la tracció i als productes químics, s’arruguen poc, són sensibles a la calor i molt poc higroscòpics. A més:

Les poliamides són molt resistents a la tracció i difícils de tenyir.

Els polièsters són fàcils de mantenir nets i duradors.

Els poliacrilonitrils (acrílics) són molt resistents a la llum del sol i lluents.

Els poliuretans són molt elàstics.

7. Anomenatresfibresartificialsocel·lulòsiquesitresdesin-tètiques.

Fibres artificials o cel·lulòsiques: raió-cuproamoniacal, raió-viscosa, raió-acetat.

Fibres sintètiques:

Poliamides: niló, perlé...

Polièsters: tergal, terlenka, terilene, trevira...

Poliacrilonitrils: orló, leacryl, draló, crilenka...

Poliuretans: licra…


jUnitat 10. Màquines simples Activitats complementàries

1. DeterminalaforçaFmínimaquecaldràaplicaralpedaldelafigura,pertaldevèncerunaresistènciaR=150Nenlaconfiguraciódelafigura.

L1=200mm

L2=100mm

a=30°

R=150N

Per calcular la força mínima F a partir de la qual es podrà con-trarestar la resistència R ha d’haver-hi equilibri. De manera que s’ha de complir que la suma de moments al punt O sigui nul·la:

(O) 0M =∑

<

Llavors, el moment M(FO) que F fa respecte de O és:

M(FO) = F · 200

ja que la línia d’acció de F és perpendicular al braç AO i per tant 200 mm és la distància mínima. En canvi la resistència R fa un moment :

M(RO) = 150 · d

ja que la distància mínima del punt O a la línia d’acció de R és d.

Com que d = OB· cos 30º i OB = 100 mm , tenint en compte el criteri de signes i aplicant S M(O) 5 0, tenim que:

M(FO) – M(RO) = 0

i substituint,

F · 200 – 150 · 100 · cos 30º = 0

d’on F = 64,95 N

2. (Curs2002-03).Labarradelafiguraestàpenjadaalsostrepermitjàd’unaarticulació.Lasevadensitatlinealésr=120kg/m.S’estiral’extremPambunacordahoritzontalisel’apartaunadistànciad=0,8mdelavertical.Deter-mina:

L=1,8m

d=0,8m

r=120kg/m

a) L’anglej quelabarrafaamblavertical.

L · sin j 5 d

d 0,8d’on sin j 5 —— 5 ——— 5 0,222 → j 5 12,84° 2L 2·1,8

b) Lamassamdelabarra.

m = 2 L · r = 2·1,8· 120 = 432 kg

c) LaforçaF(esrecomanadibuixareldiagramadecoslliuredelabarra).

Per determinar la força F plantejarem l’equilibri del sòlid fent moments en O, a partir del diagrama del cos lliure:

S M(O) 5 0

F2Lcos j 2 GLsin j 5 0

d’on

GLsin j G 432·9,81F 5 ———— 5 — tgj 5 ————— · tg 12,84° 5 483 N 2Lcos j 2 2


d)LaforçaverticalFVilaforçahoritzontalFhaO.

Finalment per calcular les forces al suport O, seguirem apli-cant les lleis de l’equilibri de forces:

S Fh 5 0 → F 2 Fh 5 0

d’on Fh 5 483 N

S Fh 5 0 → Fv2 G 5 0

d’on Fv 5 G 5 432 · 9,81 5 4 238 N

3. Dissenyaunamàquinasimpleperaixecarverticalmentcà-rreguesde10000N,partintd’unaforçainicialmàximade15N.

Per a una diferència tant gran entre la força i la resistència, el millor és utilitzar una rosca. Llavors provem amb un cric que dugui una maneta de 0,6 m, amb una rosca de 3 mm de pas i un rendiment del 60%:

d’on F =13,26 N

Aquest resultat seria admissible ja que 13,26 N < 15 N

4. BuscainformacióaInternetsobreelsprincipalsfabricantsderodamentsocoixinets.

Adreces web on es pot trobar informació:

http://www.skf.com/portal/skf_es/home

http://medias.ina.de/medias/

Avaluació

1. Uncricperaixecarunautomòbilduunaroscade3mmdepasiunsolfilet.Quinparellcalaplicar-liperaixecar1200kgsieldispositiutéunrendimentdel45%?

2Mp Rp 1 200 kg · 9,81 m/s2 · 0,003 mR 5 ——— η → M —— 5 ——————————————— 5 P 2pη 2p · 0,455 12,49 Nm

2. Unavagonetaésaccionadaperunmotorquegiraa500min–1atravésunatransmissiódepolitges.Lapolitjamotriuté150mmdeØivaacobladadirectamentalmotor.Lacon-duïda,ques’acobladirectamental’arbredelesrodes,té450 mm de Ø i es rodes tenen un diàmetre de 600 mm.Determinalavelocitatdelavagoneta.

nm = 500 min–1

3. DosoperarisAiCaguantentalcoms’indicaalafigura,unabigadellargadaL=2,5m.Aquestabigaésd’acer,dedensitatr =7,8·103kg/m3,ideperfilnormalitzatIPN160,desecciós=2280mm2.Determineu:

a) Lamassamdelabiga.

m = s·L·r = 2 280·10− 6·2,5·7,8·103 = 44,46 kg

b) Laforçaquefacadascundelsoperaris.

FA cos a 2 FB cos b 5 0 FA 5 391,0 N

FA sin a 1 FB sin b 2 mg 5 0

FB 5 319,3 N

c) LalongitudtotalLdelacordaABC.

L=2,5m r =7,8·103kg/m3

s=2280mm2 h=1,8m

a=45° b=30°

h hL 5 ———— 1 ———— 5 6,146 m sin a sin b

jUnitat 11. Mecanismes de transmisió de moviment


1. Un motor reductor de vis sens fi activa un tambord’enrotllamentdecablede200mmdeØperaixecarcàrre-gues.Sielvissensfitéz1=2filetsilacoronatéz2=48dents,determina:

/s


a) Lavelocitatderotaciódelmotor

Vtamb 5 wtamb·rtamb → 0,5 5 wtamb·0,1 → wtamb 5 5 rad/s

z1 2 1i 5 —— 5—— 5——

z2 48 24

wmot 5 5·24 5 120 rad/s 5 1145,92 min–1

b) Lapotènciaielparellnominalsquehauràdetenirelmotor,perquèelconjuntpuguiaixecarunacàrregade1000kgaunavelocitatv=0,5m/s.Elrendimentdelconjuntésdeη =0,75.

Pmot(útil) 5 F·v 5 1000·9,81·0,5 5 4905 W;

4905Pmot 5 ——— 56540 W 56,54 kW

0,75 6540Pmot 5 wmot·Γmot → Γmot 5——— 554,5 Nm

120

2. Perpujarunacomportaverticaldemassam=815kgs’empraunatransmissiópinyócremallera.Sobreelpinyó,rodaden-tadadez=30dentsimòdulm0=4mm,actuaunmotorqueelfagiraraw=1,6rad/s.Determinalavelocitatdelacomporta

Dpinyó = m·z = 3·30 = 90 mm

rpinyó = 45 mm

vpinyó = w pinyó ·rpinyó vcrem = vpinyó = 1,6 rad/s · 0,045 m =

= 0,072 m/s

3. Alatransmissióperpolitgesdelafigura,calculalavelocitatielmomentalapolitjadesortida4silapolitja1ésaccio-nadaperunmotorde2CVquegiraa1200min–1.

I1-4 5 (D1/D2)·(D3/D4) 5 (20/14)·(36/48) 5 1,0714

v4 5 I1-4 · v15 0,10714·1200 rpm 5 1 285,7 min–1

P 5 2 CV · 736 W/1 CV 5 1472 W

n4 5 1 285 min–1

d’on v4 5 1285 rpm · 2p/60 5

5 134,64 rad/s

Γ 5 P/v 5 1472 W/134,56 rad/s 5 10,93 Nm

4. Unatransmissióperengranatgesestàformadaperunpinyóde24dentsiunacoronade72dentsdemòdul5.Determinalescaracterístiquesgeomètriquesdelatransmissió.

Característiques geomètriques

Diàmetres primitius:

Dp1 5 m z1 5 5 mm · 24 5 120 mm

Dp2 5 m z2 5 5 mm · 72 5 360 mm

Distància entre eixos:

1 1C 5 — (dp1 1 dp2) 5 — (120 mm 1 360 mm) 5 240 mm 2 2

Diàmetres exteriors a partir dels quals es construeix engra-natge:

De1 5 Dp1 1 2 m 5 120 mm 1 2 · 5 mm 5 130 mm

De2 5 Dp2 1 2 m 5 360 mm 1 2 · 5 mm 5 370 mm

Diàmetres interiors:

Di1 5 Dp1 2 2,5 m 5 120 mm 2 2,5 · 5 mm 5 107,5 mm

Di2 5 Dp2 2 2,5 m 5 360 mm 2 2,5 · 5 mm 5 347,5 mm

Característiques de les dent:

Cap de la dent 5 m 5 5 mm

Peu 5 1,25 · m 5 6,25 mm

Pas 5 m · p 5 15,7 mm

Gruix 5 0,5 · p 5 7,85 mm

Relació de transmissió: i122 5 z1/z2; i122 5 24/72 5 1/3

5. Unpinyóde35dentsi4mmdepasquegiraa300min–1engranaambunacremallera.Determinalavelocitatdedes-plaçamentdelacremallera.

n 5 300 min–1, d’on v 5 300 min–1 · 2p/60 5 31,4 rad/s

m 5 4/p mm, ja que p 5 mp

v 5 (v·m·z·1023)/2 5

5 (31,4 rad/s·4/p mm·35·1023)/2,

d’on v 5 0,7 m/s

6. Buscainformaciósobreelsembragatgesdediscsmúltiplesutilitzatsalesmotocicletes,dibuixa’nuncroquisidescriulafunciódelsdiferentselementsqueelformen.

Resposta oberta.


Avaluació 1. Elmotord’unafurgonetaté67,5kWdepotènciaa2000min-1

(rpm).Elselementsdelatransmissiótenenunrendimentdel95%iredueixenlavelocitata200min–1.Determina:a) Elparell(moment)quefamotor.

nm 5 2 000 min–1

2pwm 5 2 000 min–1 ——— 5 209,33 rad/s 60wm 5 Γm · wm; 67 500 W 5 Γ · 209,33 rad/s 67 500Γm 5 ———— 5 322,45 Nm 209,33

b) Lapotènciadisponiblealasortidadelatransmissió.Pdis 5 Pm · η 5 67 500 · 0,95 5 64125 W

c) ElparelldisponiblealasortidadelatransmissióPdis 5 Γdis · wt; wt 5 20,93 rad/s 64 125Γdis 5 ————— 5 3 063,78 rad/s 20,93

2. Enelmecanismedecremalleraelsengranatgestenenundemòdul0,75mm.Determinalavelocitatderotacióquehadetenirlarodadentadade42dentspertalquelacremalleraesdesplacia0,2m/s.DP 5 m · z 5 0,75 · 42 5 31,50 mmrp 5 Dp /z 5 31,50/2 5 15,75 mmv 5 w ·rp; 0,2 5 w ·0,01575d’on w 5 12,69 rad/s 60ndis 5 12,69 ——— 5 121,32 min–1

2 p 3. Calculalavelocitatangulardelaroda6sielvissensefité

dosfiletsigiraa2200min–1.

z1 z5 2 30i126 5 1——2·1——2 5 1——2·1——2 5 0,4

z4 z6 10 15

v6 5 i126· v1 5 0,4·2200 min–1 5 880 min–1

4. Descriucomfuncionauninversordegirambuntrenplane-tarioepicicloïdal.

Un tren planetari consta d’un engranatge o planeta (1), un braç portasatèl·lits (2), uns pinyons satèl·lits (3) i un engranatge o corona (4) dentada interiorment. Segons el dibuix, la corona (4) està connec-tada a l’arbre conduït i l’arbre motriu està connectat, en el primer cas a l’eix del braç portasatel·lits (2) i en el segon cas a l’eix del planeta (1). En la primera posició els satèl·lits (3) estan bloquejats, és a dir fixats al seu eix, i com a conseqüencia tot el conjunt gira en el mateix sentit arrossegat pel braç (2) solidari a l’arbre motriu. En la segona posició

els satèl·lits es desbloquegen i el braç (2), en canvi, queda bloquejat. Llavors el gir del planeta (1) fa girar els satèl·lits en sentit contrari. Al seu torn, aquests obliguen a fer girar la corona interior (4) en el mateix sentit, però més lentament degut a la diferència de diàmetres, produi-nt-se una inversió de gir i una reducció respecte del planeta (1).

SatËl∑lits 3 bloquejats,roda 1 lliure

32

4

3

3

3

1

BraÁ 2 portasatËlits motriu, corona interior 4 conduÔda

SatËl∑lits 3 lliures,roda 1 bloquejada

32

4

3

3

3

1

Satel·lits 3 bloquejats

roda 1 lliure

Satel·lits 3 bloquejats

roda 1 bloquejada

Braç 2 portasatèl·lits motriu, corona interior 4 conduïda

m 5 15 tones 5 15 000 kg; v1 5 90 km/h 5 25 m/s 1W122 5 — m (v2

2 2 v21)

2W122 5 2Ff·Dx (Ff negativa perquè és de frenada) 12Ff · 150 m 5 — 15 000 kg (0 2 (25 m/s)2) 2d’on Ff 5 31 250 NLlavors la força de frenada per roda correspon a:Ffr 5 Ff /4 5 31 250 N/4 5 7 812,5 NPrenen moments a la roda:Ffr rr 5 Ft rt on Ft rt és la força que actua al tambor del fre i el seu radi respectivament.7 812,5 N · 0,4 m 5 Ft · 0,25 m d’on Ft5 12 500 N

rr

rt

FFr

Ft

Fs

Finalment, la força Fs que han de fer les sabates sobre el tambor serà:

Fs · m 5 Ft Fs · 0,7 5 12 500 N d’on Fs5 17 857 N

jUnitat 12. Accionaments pneumàtics

Activitats complementàries 1. Calculalaforçateòricaqueéscapaçd’efectuaruncilindre

enambdóssentits.


Dades:

–Diàmetreèmbol:Dèmbol=80mm.

–Diàmetredelatija:Dtija=22mm.

–Pressiódelcircuitd’alimentació:p=6bars.

Força d’avanç o de sortida:

Força de retrocés o d’entrada (haurem de descomptar la secció de la tija):

2. Calculalaforçateòricaqueéscapaçd’efectuaruncilindreenambdóssentits.

Dades:

–Diàmetreinterior:40mm.

–Diàmetredelatija:16mm.

–Pressiódelcircuitd’alimentació:800kPa.

Força d’avanç o de sortida: 2 2

5 0,04 · · 8 · 10 Pa · = 1005,3 N

4 4avanç

DF p A p

p ⋅ p ⋅= = =

Força de retrocés o d’entrada (haurem de descomptar la secció de la tija):

( ) ( )2 2 2

5 1

0,04 0,016- · · 8 · 10 Pa · 844,5 N

4 4retrocés

D dF p A p

p ⋅ −p ⋅= = = =

( ) ( )2 2 2

5 1

0,04 0,016- · · 8 · 10 Pa · 844,5 N

4 4retrocés

D dF p A p

p ⋅ −p ⋅= = = =

3. Determina el diàmetre mínim Dmín que haurà de tenir uncilindrecapaçd’elevarenelmovimentd’avançunacàrregaFcàrrega=2000Naunapressióp=6bars.Consideraunren-dimentη=0,80%.

En primer lloc calcularem l’esforç dinàmic teòric necessari (en N) del cilindre, considerant un rendiment del 80%:

20002500

0,80càrrega

cilindre

F NF N= = =

η2500 N

A continuació calcularem la secció interior del cilindre:

25

25000,004167

6 10avançF N

A mp Pa

= = =⋅

0,004167 m2

Per últim, determinarem el diàmetre interior mínim del cilindre:

4 0,004167 40,073 73

AD m mm

⋅ ⋅= = = =p p

0,073 m 5 73 mm

Per tant, a la pràctica escolliríem un cilindre de diàmetre norma-litzat ISO de 80 mm, que és el diàmetre normalitzat immediata-ment superior, el qual és capaç de realitzar una força, a aquesta pressió, superior als 3000 N.

4. Determina el diàmetre mínim Dmín que haurà de tenir uncilindrecapaçd’elevarenelmovimentd’avançunacàrregaFcàrrega=1000Naunapressióp=6bars.Consideraun

rendimentη=0,85%.

En primer lloc calcularem l’esforç dinàmic teòric necessari (en N) del cilindre, considerant un rendiment del 85%:

10001176,5

0,85càrrega

cilindre

F NF N= = =

η1000 N

1176,5 N

A continuació calcularem la secció interior del cilindre:

5

1176,56 10

avançF NA

p Pa= = =

⋅1176,5 N1176,5 N

0,001961 m2

Per últim, determinarem el diàmetre interior mínim del ci-lindre:

4 0,001471 40,043 43

AD m mm

⋅ ⋅= = = =p p

0,04997 m 5 49,97 mm

Per tant, a la pràctica escolliríem un cilindre de diàmetre nor-malitzat ISO de 50 mm, que és el diàmetre normalitzat imme-diatament superior.

5. Quinautilitattéunavàlvulareguladoradecabalalasortidad’uncilindrededobleefecte?

a)Regularlaforçad’avançdelcilindre.

b)Regularlapressiódelcircuitpneumàticatravésdelca-bal.

c) Regularlavelocitatd’avançdelcilindre.

d)Ferqueaugmentielcabald’airealcircuit.


6. Unamàquina que té un eix amb fre pneumàtic consta dedos cilindres que s’accionen simultàniament i fan pressiósobrel’eixatravésd’unesmordassesfixadesalestigesdelscilindres.Aquestcircuits’had’accionarmanualmentdesdedospuntsindependentsambelementsexclusivamentpneu-màtics.

a)Dibuixaelcircuitdecontrolperefectuarl’operaciódes-crita.

Circuit de control:


b) Siel circuitestàalimentataunapressióde8·105Pa,quinaforçarealitzaràenavançl’èmboldecadacilindresitéundiàmetreinteriorde80mm?

Acil5p· D2/45p · 0,082/450,005 m2

Favanç5p ·Acil58 · 105 Pa · 0,005 m254 000 N

c) Indicacomespotvariarpneumàticamentlaforçadelesmordassessobrel’eix.

La força de les mordaces es pot variar pneumàticament amb un regulador de pressió, atès que la força que efectuen els cilindres és directament proporcional a la pressió de treball.

7. Unapremsapneumàticas’accionaambelcircuitdelafiguradel’esquerra,enelqualFCéslavàlvuladefinaldecursaqueenaccionar-seprovocaelretornautomàticdelcilindre.

a) Indicaelnomcaracterísticdecadascundelscomponentsdelcircuit.

Nom característic de cadascun dels components: cilindre de doble efecte, vàlvula reguladora de cabal unidireccio-nal, vàlvula distribuïdora 5/2 biestable amb doble coman-dament pneumàtic, vàlvula 3/2 monoestable de polsador i retorn per molla, vàlvula 3/2 monoestable accionada per rodet i retorn per molla, i generador de pressió.

b) Silapressiód’alimentacióésde6barielcilindretéundiàmetreinteriorde100mm,quinaforçarealitzaquanestàamés(+)?

Acil5p · D2/45p · 0,12/450,00785 m2

Favanç5p ·Acil56 · 105 Pa · 0,00785 m254 710 N

c) L’aplicaciódelapremsanecessitaqueelretornautomà-ticno sigui immediat, és adir, hade ser temporitzat.Afegeix al circuit els elements necessaris per obteniraquestefecte.

8. Confeccional’esquemapneumàticdelcomandamentdirected’un cilindre de simple efecte a través d’una vàlvula 3/2accionadamanualmentperpolsadoriretornpermolla.Di-buixatambél’esquemadelcomandamentdirected’uncilin-drededobleefectepermitjàd’unavàlvula4/2.

Avaluació 1. Quinautilitattéunavàlvulareguladoradecabalalasortida

d’uncilindrdedobleefecte?

a)Regularlaforçad’avançdelcilindre.

b)Regularlapressiódelcircuitpneumàticatravésdelcabal.

c) Regularlavelocitatd’vançadelcilindre.

d)Ferqueaugmentielcabald’airealcircuit.



2. Regulantlapressiód’uncircuitpneumàticpodem...

a)Modificarlaforçaqueefectuaranelscilindres.

b)Regularlavelocitatd’avançideretrocésdelscilindres.

c) Regularlesvàlvulesdistribuïdores.

d)Augmentarlaseguretatdetotelsistemapneumàtic.

La resposta correcta es la a).

3. Uncilindrepneumàtictéundiàmetreinteriorde80mmiunatijaambundiàmetrede22mm,aquinapressiós’hauràd’alimentarelcircuitpertald’obtenirunaforçateòricade1500Nenl’avançamentdelatija?Calculatambélaforçateòricadel’èmbolenretrocedir.

Pressió del circuit:

Favanç Favanç 1 500 NFavanç 5 p · A → p 5 ——— 5 ——— 5 ——————— 5 A p · D2/4 r · 0,082/45 300 kPa5 3 bars

Força teòrica de l’èmbol en retrocedir:

Fretrocés 5 p · A’ 5 p · [p · (D2 – d2)/4] 5

5 3 · 105 Pa · [p ·(0,082 – 0,0222)/4] 5 1 393,9 N

4. Dissenyauncircuitpneumàticpergovernaruncilindrededobleefecteenlessegüentscondicions:

a)Un dispositiu estable governa tot el subministramentd’airealcircuit.

b)Ambundispositiumanuals’inicial’avançdelcilindre.

c) Quanelcilindrehaavançatfinselfinaldelseurecorre-gut,romanenaquestaposicióuncerttempsregulableiretornaautomàticamentalasevaposició,quedantpre-paratpertornarainiciarunnoucicle.

d)Existeixunatapaprotectoraqueaccionaundispositiu.Silatapaestàaixecadanofuncionares.

Resposta oberta.

Tec Ind 1 - Solucionari AC

Documents

Transcript of Tec Ind 1 - Solucionari AC