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DESARROLLAR UNA APLICACIÓN DE SOFTWARE PARA UNIONES DE
TRANSICIÓN DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE DIÁMETROS
DE 14IN A 30IN.
DANIEL REYES LIZCANO
CARLOS ALBERTO PÁEZ SUÁREZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA MECÁNICA
BOGOTÁ D.C.
2016
2
DESARROLLAR UNA APLICACIÓN DE SOFTWARE PARA UNIONES DE
TRANSICIÓN DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE DIÁMETROS
DE 14IN A 30IN.
DANIEL REYES LIZCANO
CARLOS ALBERTO PÁEZ SUÁREZ
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Mecánico
Director
Ing. CARLOS ARTURO BOHORQUEZ AVILA.
Profesor Tiempo Completo
Tecnología e Ingeniería Mecánica
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA MECÁNICA
BOGOTÁ D.C.
2016
3
INDICE
0. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………..9
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………………..10
1.1. ESTADO DEL ARTE…………………………………………………………...12
1.2. JUSTIFICACIÓN ……………………………………………………...………..20
2. OBJETIVOS…………………………………………………………………………...22
2.1. OBJETIVO GENERAL………………………………………………………..22
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………………………22
3. MARCO TEÓRICO……………………………………………………………………23
3.1 SOFTWARE PARA DESARROLLAR LA APLICACIÓN ..….……………….23
3.1.1 VISUAL BASIC………………………………………..……………………..23
3.1.2 LABVIEW.….…………………..…………………………………………….25
3.1.3 MATLAB….….……………………………………………………………....26
3.1.4 Solid Edge…………………………………………………………….….…28
3.1.5 Software NX………………..…………………………………………….….29
3.2 UNIONES DE TUBERÍAS…………………………..…………………….….…30
3.2.1 UNIONES DE TRANSICIÓN…………………………………………….....30
3.2.2 Normas para tuberías en Colombia…………………………………..…...31
4. METODOLOGÍA………………………………………………………………………33
5. SELECCIÓN DE SOFTWARE………………………………………………………35
5.1. Selección de software para desarrollar la aplicación……..………………..35
4
5.1.1. Requisitos de los clientes (explícitos e implícitos)………………………35
5.1.2. Requerimientos funcionales……………………………………………….36
5.1.3. Resultados QFD…………………………………………………………….37
5.1.3.1 Requerimientos Funcionales………………………………………….37
5.1.3.2 Requisitos de los clientes (explícitas e implícitas)…………………..39
5.1.4 QFD….....................................................................................................41
5.2. Selección de software para modelar y dibujar planos…….………………..42
5.2.1. Requisitos de los clientes (explícitos e implícitos)………………………42
5.2.2. Requerimientos funcionales……………………………………………….43
5.2.3. Resultados QFD…………………………………………………………….44
5.2.3.1 Requerimientos Funcionales…………………………………………...44
5.2.3.2. Requisitos de los clientes (explícitos e implícitos)…………………...46
5.2.4 QFD……………………………………………………………………..…….48
6. MATERIALES Y CÁLCULOS………………………………………………………..49
6.1 Materiales…………………………………………………………………………49
6.1.1. Tubería de cloruro de polivinilo o PVC……………………………………51
6.1.2. Tubería de Acero……………………………………………………………51
6.1.3. Tubería de Hierro Dúctil – HD……………………………………………..52
6.2 Cálculos.…………………………………………………………………………..52
6.2.1 Central……………………………………………………………………….. 56
6.2.2 Central Mayor………………………………………………………………...58
5
6.2.3 Central Menor………………………………………………………………...59
6.2.4 Aro Medio……………………………………………………………………..62
6.2.5 Laterales Interiores…………………………………………………………..65
6.2.6 Laterales………………………………………………………………………67
6.2.7 Empaques…………………………………………………………………….71
6.3 Listado de Variables………………………………………………………………74
7. PROGRAMACIÓN……………………………………………………………………75
8. UTILIDAD DE LA APLICACIÓN……………………………………………………81
8.2 Dinero……………………………………………………………………………..82
8.2.1 Costo de Diseño, cálculos y modelado en el proceso tradicional…….82
8.2.2 Asignación del valor monetario a la aplicación...………………………..83
9. MANUAL DE INSTALACIÓN………………………………………………………..84
9.1 Diagrama de flujo de la instalación y manejo de la aplicación………………84
10. MANUAL DE USUARIO…………………………………………………………….89
12. CONCLUSIONES……………………………………………………………………95
13. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………97
6
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Modelo aplicado en el proyecto………………………………………….….13
Figura 2: Problema modelo de proyecto Software gratuito como herramienta
docente para cálculo de estructuras…………………………………………………...15
Figura 3: Imagen del recuadro de resultados…………………………………………16
Figura 4: Imagen de sistema de pivote central……………………………………….17
Figura 5: Barra de Menús y herramientas LABVIEW…...…………………………...26 Figura 6: Gráfica de barras de comparación de parámetros de requisitos del cliente para………………………………………………………………………………………..39 Software de desarrollo. Aplicación……………………………………………………..39 Figura 7: Gráfica de barras de comparación de parámetros de requisitos del cliente
para Software de desarrollo de la aplicación………………………………………..46
Figura 8. Vista Corte Transversal Unión de Transición de Anillo Sencillo………...52
Figura 9. Vista Corte Transversal Unión de Transición de Anillo Doble………......53
Figura 10. Despiece de una Unión de Transición de Anillo Sencillo………...…....53
Figura 11. Despiece de una Unión de Transición de Anillo Doble…………….......54
Figura 12. Vista Corte Transversal - Sub-ensamble Central – Unión de Transición
de Anillo sencillo………………………………………………………………………....56
Figura 13. Vista Corte Transversal - Sub-ensamble Central – Unión de Transición de Anillo doble…………………………………………………………………………...57
Figura 14. Tubo / d. ext.: Diámetro Exterior. / d. int.: Diámetro Interior……….…..57
Figura 15. Vista Corte Transversal Central Mayor…………………………………..58
Figura 16. Vista Corte Transversal Central Menor – Unión de Transición de Anillo Sencillo…………………………………………………………………………………...60
Figura 17. Vista Corte Transversal Central Menor – Unión de Transición de Anillo Doble……………………………………………………………………………………...60
7
Figura 18. Vista Lateral y Frontal Aro Medio – Unión de Transición de Anillo
Doble………………………………………………………………………………………62
Figura 19. Vista de corte transversal y Frontal - Lateral Interior – Unión de Transición de Anillo Doble………………………………………………………………65
Figura 20. Vista Frontal y Corte Transversal Sub-ensamble Lateral………………68
Figura 21. Detalles 1 y 2………………………………………………………………...69
Figura 22. Vista Frontal y de Corte Transversal Empaque………………………….71
8
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla1: Valores geométricos del modelo…………………………………………..…13
Tabla 2: Mapa de contenido del aplicativo del proyecto “Diseño y Desarrollo de un
Software para la Auto Capacitación de en la Detección Analítica de Fallas”……..15
Tabla 3: tabla de norma técnica NS 025 para redes de acueducto………………..32
Tabla 4: Tabla de peso y resultados de QFD del software para desarrollar la
aplicación en los requisitos funcionales……………………………………………….37
Tabla 5: Tabla de peso y resultados de QFD del software para desarrollar la
aplicación en los requisitos del cliente………………………………………………...39
Tabla 6: Tabla de peso y resultados de QFD del software para modelar en los
requisitos funcionales……………………………………………………………….…..44
Tabla 7: Tabla de peso y resultados de QFD del software para modelar en los
requisitos funcionales……………………………………………………….…………..46
Tabla 8. Descripción de elementos Figura 10…………………………………….….54
Tabla 9. Descripción de elementos Figura 11…………………………………….….55
Tabla 10. Diámetros Interno y Externo (mm) – Central Mayor…………………….59
Tabla 11. Diámetros Interno y Externo (mm) – Central Menor………………….…61
Tabla 12. Referencias, Diámetros Internos y Desarrollos (mm) – Aro Medio…….64
Tabla 13. Diámetros Interno, Externo y Desarrollo (mm) – Lateral Interior…….…66
Tabla 14. Diámetros Internos, Intermedios, externos, radios y Desarrollos (mm) – Aros, Laterales y Pie de amigos………………………………………………………..70
Tabla 15. Diámetros Internos, Externos y desarrollo (mm) – Empaque…………..73
Tabla 16. Representación abreviada de cada variable de la aplicación..…………75
9
0. INTRODUCCIÓN
Decía Isaac Asimov (escritor y científico estadounidense) “La ciencia puede
divertirnos y fascinarnos, pero es la Ingeniería la que cambia el mundo”. Y en
efecto los ingenieros buscamos generar cosas nuevas o mejorar las existentes, es
allí donde la fase del diseño toma un papel de suma importancia, pues surgen, se
desarrollan y consolidan ideas que originan avances. Debe entonces el ingeniero,
ser práctico y pragmático para dar vida a dichas ideas.
Este proyecto busca presentar una herramienta que cumpla de forma eficiente el
proceso de diseño en las uniones de transición de tuberías de acueducto y
alcantarillado. La idea surge de la necesidad de acelerar esta fase y además de
facilitar el proceso de desarrollo y construcción de los mismos, ya que no solo
permite al diseñador obtener las dimensiones adecuadas según parámetros
iniciales (diámetros del tubo y material), sino también al ingeniero de manufactura
tener algunos parámetros de construcción como el tipo de soldadura, pintura,
entre otros.
La idea surge al ver la necesidad de darle mayor eficacia a la fase de diseño por la
que pasan estas uniones de transición, y es esta herramienta con la que podemos
evidenciar con total certeza la mejora que se busca a este proceso. Primero se
omitirán la fase de cálculos que se efectúa en estos casos y después la fase de
modelado y elaboración planos.
La herramientas es una aplicación de software que permite ser instalado en
cualquier computador y que tiene la capacidad para trabajar diámetros de tubos
desde 14in a 30in con distintos los tipos de materiales usados comercialmente.
Este documento presentará la información necesaria para entender todos los
aspectos entorno a la herramienta como la necesidad de la misma, los parámetros
para su elaboración, el método que se utilizó y la forma en que se creó. También
la manera de instalarse y usarse.
10
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La industria metalmecánica en Colombia presenta actualmente muchas brechas
tecnológicas, principalmente en la ausencia de programas de modernización
tecnológica y la limitada incorporación de la automatización para garantizar una
mayor productividad1 .Muchas de estas empresas metalmecánicas Colombianas,
dedicadas a la fabricación de uniones para tuberías que transportan agua potable,
no cuentan con aplicaciones de software programáticos para la ejecución de sus
productos, ya que estos son calculados de manera manual, que aunque no estén
mal calculados, si delimita el tiempo de ejecución del producto, ya que el tiempo
que utilizan calculando estos diámetros y medidas de fabricación para sus
productos según los requerimientos del cliente, podrían hacerse de una manera
más rápida utilizando una aplicación que permita agilizar estos cálculos y así
poner en ejecución la fabricación de este producto en el menor tiempo posible.
Es fundamental que para dar solución a esta problemática, partamos del hecho
que no solo se piense en hacer una aplicación para determinar cálculos y diseños
de las uniones de transición, sino que a su vez esta herramienta sea lo bastante
fácil de programar para facilidad de los usuarios y así generar una satisfacción de
la aplicación. Adicional a lo anteriormente mencionado es muy importante hacer
una búsqueda exhaustiva sobre los diferentes software a los cuales podemos
tener acceso a su licencia y de esta manera poder desarrollar la aplicación para
las uniones de transición en diámetros superiores a 14 Pulgadas.
Cabe destacar que el desarrollo que tienen este tipo de uniones utilizadas para el
transporte de agua potable se hacen de manera muy rudimentaria en nuestro país,
1 Ovalle M. Alex., Ocampo Olga L. & Acevedo María T. “IDENTIFICACION DE BRECHAS
TECNOLOGICAS EN AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL DE LAS EMPRESAS DEL SECTOR
METALMECANICO DE CALDAS, COLOMBIA”. Manizales: Universidad Autónoma de
Manizales.
11
con muy poca innovación en el diseño y en la obtención de sus respectivos
cálculos; y es muy importante lograr este tipo de mejoras en las etapas iniciales
del proceso, para que de esta manera la industria metalmecánica en Colombia
dedicada a la fabricación de uniones de transición, pueda adecuarse a las nuevas
exigencias de un mundo más competitivo.
A nivel global es fundamental dar soluciones rápidas a los diferentes
requerimientos que se desean en cuanto al diseño de accesorios para el
transporte de agua potable ya que cada vez es mayor la demanda de agua
potable en el mundo, según cifras la población mundial se triplico en el siglo XX y
por ende el consumo de agua potable ha incrementado hasta seis veces, se
estima que en los próximos 50 años, la población crecerá entre un 40 y 50 %
más.2 Por lo que se debe brindar más cobertura de agua potable a los millones de
personas que no tienen acceso al preciado líquido, motivo por el cual según datos
de la UNICEF, 1.4 millones de niños mueren cada año a causa de enfermedades
relacionadas con el consumo de agua sucia, 4.000 muertes al día o un niño cada
20 segundos. 3
En el contexto nacional Colombia no está exenta de esta problemática mundial ya
que existen muchos municipios en el país que tampoco cuentan con una cobertura
de agua potable, ya que esta cobertura se centra más en las áreas urbanas que
en las zonas rurales; aunque en los últimos años se ha venido trabajando en esta
situación toda vía resta un largo camino por recorrer antes de que todos los
habitantes del territorio nacional tengan acceso al agua potable: según datos del
2 2050: Water supplies to dwindle in parts of the world, threatening food security and livelihoods [en
línea]: documento electrónico Fuente en Internet. 2015 [fecha de consulta: 6 Mayo 2015]. Disponible en: <http://www.worldwatercouncil.org/es/noticias/noticias/article/2050-water-supplies-to-dwindle-in-parts-of-the-world-threatening-food-security-and-livelihoods/>.
3Programa Conjunto OMS/UNICEF para el Monitoreo del Abastecimiento de Agua y Saneamiento
[en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. 2012 [fecha de consulta: 6 Mayo 2015]. Disponible en: <http://www.who.int/water_sanitation_health/monitoring/jmp2012/es/>.
12
DNP, en 708 municipios del país (65% de los municipios) , la cobertura no alcanza
el 75% de la población. 4
Finalmente, cabe mencionar que el proyecto está encaminado a mejorar el
proceso de Diseño y cálculos para uniones de transición, que son utilizadas para
el transporte de agua potable, mediante el desarrollo de una aplicación de
software, generando así una importantísima herramienta para la generación de las
mismas y que sea de fácil acceso para sus usuarios en la industria metal
mecánica y de esta manera lograr reducir los tiempos en el diseño.
1.1 ESTADO DEL ARTE
Para plantear la solución al problema anteriormente mencionado nosotros
elegimos el uso de herramientas tecnológicas que aporten y faciliten el diseño y la
elaboración de planos de las uniones de tuberías. Para la elección de dichas
herramientas hemos acudido a la literatura para obtener información de la utilidad,
practicidad y efectividad de los programas que tenemos postulados para usar
como MATLAB, Visual Basic y/o Solid Works. Basados en los resultados de los
proyectos que leamos se podrá tener una buena guía de que tanto nos aportaran
estos software para desarrollar el aplicativo. Además tendremos unas guías de
cómo ir ejecutando el proyecto y en algunos otros casos habrá información clara
sobre otros métodos de diseño ya usados en la industria en cuanto al diseño de
tuberías.
Básicamente los parámetros que usamos para la selección de antecedentes, es
que; se observe en la vida real que tan útiles son, entender el funcionamiento y la
forma en que se desarrollan aplicaciones en los software, tener en mente algunos
métodos de cálculo y diseño de tubería que ya sean usados en el mercado por su
eficiencia y además que nos sirvan como guías para la propia elaboración del
proyecto.
4 El agua potable y el saneamiento básico en los planes de desarrollo [en línea]: documento
electrónico Fuente en Internet. 2015 [fecha de consulta: 6 Mayo 2015]. Disponible en: <http://www.unicef.org/colombia/pdf/Agua3.pdf>.
13
El proyecto “Desarrollo y Aplicación de un Software en Matlab para la
Transformación del Tensor de Inercia por Traslación y Rotación de Ejes5”. Que
consiste en realizar por medio de una programación en el software MATLAB la
transformación de coordenadas del tensor de inercia (expresión matricial de Las
ecuaciones de los momentos de inercia y los productos de inercia). Su utilidad se
da en problemas donde la geometría del mismo requiera algún tipo de
transformación, ya sea vectorial o tensorial. En el documento se muestra toda la
programación de esta herramienta que busca hacer más eficiente el procedimiento
de transformaciones del tensor de inercia. El texto presenta plantea un problema
para solucionar con dicha herramienta con el fin de evaluar la veracidad de esta
herramienta. El problema se presenta para un disco uniforme de masa (M),
diámetro (D) y espesor (e) con una que gira con velocidad angular φ ɺ con
respecto a un marco que hace las veces de soporte, y a su vez éste gira con
velocidad angular (ψ) entorno al eje vertical (Z).
Figura 1: Modelo aplicado en el proyecto
Tabla1: Valores geométricos del modelo
5 José M. Ramírez. Desarrollo y Aplicación de un Software en Matlab para la Transformación del
Tensor de Inercia por Traslación y Rotación de Ejes [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. [Fecha de consulta: 9 Mayo 2015]. Disponible en: <http://www.frbb.utn.edu.ar/frbb/images/carreras/mecanicadelsolido/promo_mr_ramirez.pdf >.
14
En 2011 el proyecto “Diseño y Desarrollo de un Software para la Auto
Capacitación de en la Detección Analítica de Fallas6” elaborado en Bucaramanga
por la Universidad Pontificia de Bolívar creo un aplicativo didáctico multimedia que
ayudara en el conocimiento de los usuarios con respecto a el análisis de Fallas.
Éste fue creado para estudiantes de Ingeniería Mecánica de la UPB y su
programación se desarrolló en el software Visual Basic 6.0. En el Proyecto
proponen una herramienta interactiva pues posee imágenes, sonidos y
animaciones. Es muy útil para los estudiantes del ciclo básico de Ingeniería
Mecánica pues se realizó para el siguiente contenido:
Tabla 2: Mapa de contenido del aplicativo
6 José M. Ramírez. 2011: Diseño y Desarrollo de un Software para la Auto Capacitación de en la
Detección Analítica de Fallas [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. 2011 [fecha de consulta: 9 Mayo 2015]. Disponible en: <http://repository.upb.edu.co:8080/jspui/bitstream/123456789/1814/1/digital_21619.pdf>.
15
Los ingenieros Freddy Escobar, Anderson Caviedes y Oscar Enciso realizaron el
proyecto denominado “Software para Interpretar Registros de Producción de
Pozos y su Aplicación en Campos Petroleros7”. Éste consistía en crear una
herramienta para interpretar Pruebas de Registros de Producción de pozos
petroleros. El aplicativo se elaboró en Visual Basic.Net y se hizo basado en los
datos de registro de un pozo, datos de producción, descripción de las
herramientas usadas y parámetros del hidrocarburo y busca determinar la
distribución vertical de los fluidos producidos o inyectados, por medio de la
aplicación de un esquema de interpretación. El esquema lo crearon para brindar
información como: datos de registro de producción o inyección a diferentes
velocidades y en función de la profundidad del pozo, caudales a partir de flujo
vertical con modelo Líquido-Gas o tasas de flujo. Además presenta al usuario las
propiedades PVT de forma sencilla y fácil de comprender debido a un entorno
interactivo práctico.
Enrique Relea y Andrés Martínez elaboraron un documento en el que explican la
utilización de tres software de uso libre para el cálculo de estructuras y en el
realizan una comparatoria de cuál de ellos es el mejor o es el más útil para la
enseñanza a estudiantes de ingeniería civil y mecánica. El documento es de
mucha utilidad para nosotros pues por medio de él conocimos tres software
interactivos que solucionan problemas de ingeniería. No solo exponen la
funcionalidad del software sino que también nos explican cómo usar cada uno de
ellos de la mejor manera posible. Usan un modelo y lo someten a análisis con los
tres programas que son CalCestr, Rigid y Metalpla8.
7 Freddy Humberto Escobar, Anderson Caviedes Ramírez y Oscar Leonardo Enciso. 2010:
Software para Interpretar Registros de Producción de Pozos y su Aplicación en Campos Petroleros [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. 2010 [fecha de consulta: 10 Mayo 2015]. Disponible en: < http://www.oilproduction.net/cms3/files/software-para-interpr.pdf>. 8 Enrique Relea Gangas, Andrés Martínez Rodríguez: Software gratuito como herramienta docente
para cálculo de estructuras [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. [fecha de consulta: 11 Mayo 2015]. Disponible en: <http://www.ual.es/Congresos/JIA/completo/Software_relea.pdf>.
16
Figura 2: Problema modelo.
En la Universidad del ISTMO se realizó la tesis “Programa para el Cálculo de
Tuberías y Bombas Centrífugas en Procesos de Refinación9” y consiste en crear
una herramienta para tuberías y bombas centrífugas en procesos de refinación en
los estados líquido o gas/vapor bajo para condiciones isotérmicas, donde se
buscan obtener datos de dimensionamiento como el diámetro nominal de la
tubería y de capacidades como la velocidad y caídas de presión para una tubería
existente y la potencia hidráulica para una bomba centrífuga y se desarrolló con
java Development Kit (JDK) versión 6.1.2 y Java Runtime Environment (JRE)
versión 6.21. En el documento se establecen condiciones y definiciones de
mecánica de fluidos, para finalmente exponer los resultados en el aplicativo.
Figura 3: Imagen del recuadro de resultados.
9 lázaro Gallegos Álvarez. 2011: Programa para el Cálculo de Tuberías y Bombas Centrífugas en
Procesos de Refinación [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. 2011 [fecha de consulta: 11 Mayo 2015]. Disponible en: <http://www.unistmo.edu.mx/tesis_Teh/tesis_digitales/25.-%202011%20JUNIO_Lazaro%20Gallegos%20Alvarez.pdf >.
17
“Aplicación de software para calcular coeficientes de uniformidad ponderados por
superficie en máquinas de riego de pivote central10” es un proyecto que determina
los datos que se obtienen con la pluviometría (rama de la meteorología que
estudia la distribución geográfica y estacional de las precipitaciones acuosas11)
para el caso de sistemas de riego de pivote central. El estudio de la pluviometría
en este tipo de sistema es muy complejo pues los valores van a variar según
algunas condiciones como las de espacio, es por ello que el aplicativo determina
esos valores midiendo detalladamente cada uno de ellos y realizando una
ponderación. El aplicativo se denomina “pluviopivot” y las condiciones que debe
tener el sistema para que se pueda ejecutar no son muy altas lo que lo hace un
aplicativo útil al alcance de la mayoría de personas que requieran de esta
herramienta.
Figura 4: Imagen de sistema de pivote central
10
Juan Pacheco Seguí, Yoan Pacheco Cárdenas. 2004: Aplicación de software para calcular
coeficientes de uniformidad ponderados por superficie en máquinas de riego de pivote central [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. 2004 [fecha de consulta: 11 Mayo 2015]. Disponible en: <http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=231117829002> 11
Portal web Atla Catamarca: Pluviometria [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet
[fecha de consulta: 11 Mayo 2015]. Disponible en: < http://www.atlas.catamarca.gov.ar/index.php?option=com_content&view=article&id=103&Itemid=176>
18
En el trabajo “Determinación del diámetro en sistemas de tuberías utilizando
Mathcad12”, Realizado por Jorge García Sosa y Armando Morales Burgos, se
muestran las múltiples aplicaciones que tiene el software Mathcad, para dar
solución a diferentes problemas de ingeniería. Dicho programa permite la
realización de los cálculos en forma didáctica, rápida, exacta y explícita como una
alternativa innovadora de enseñanza que puede ser utilizada en los diversos
cursos de mecánica de fluidos, hidráulica, termodinámica, entre otras que se
imparten en las instituciones de educación superior; En este caso se utiliza dicho
software para la determinación del diámetro en sistemas de tuberías en flujo
turbulento, considerando no solamente las pérdidas primarias, sino también las
menores; así mismo, se destaca la solución de la ecuación de Colebrook-White
con este software, lo cual evita el uso del diagrama de Moody. Ya que en
ingeniería cuando se requieren realizar cálculos relacionados con la determinación
del diámetro de las tuberías de un sistema hidráulico generalmente conocemos el
flujo que circula, la diferencia de niveles entre las superficies libres de los líquidos
en los depósitos, la presión de descarga, las elevaciones, longitudes y
rugosidades de las tuberías que los conectan, el fluido que circula, los accesorios
hidráulicos utilizados; etc.
De la información anterior, los autores concluyen que este problema de diseño sin
la utilización de computadoras, los lleva al hecho de que tienen que asumir y
suponer algunos valores como el factor de fricción (f) y utilizando el diagrama de
Moody, realizar una serie de iteraciones que permitan la convergencia del factor
del fricción; y así poder determinar el diámetro del tubo. Por lo que este proceso
de cálculo implica un tiempo considerable, puesto que se requiere la lectura
iterativa del diagrama de Moody para lograr la convergencia del valor del factor de
fricción; además, con dichas lecturas, se incrementa la posibilidad de errores en la
misma, que repercutiría en el cálculo del diámetro de la tubería.
12
Jorge García Sosa, Armando Morales Burgos. 2003: Determinación del diámetro en sistemas de
tuberías utilizando Mathcad [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. 2003 [fecha de consulta: 12 Mayo 2015]. Disponible en: <http://www.revista.ingenieria.uady.mx/volumen7/determinacion.pdf 2>
19
El artículo escrito por Nicolás Zaragoza Grifé y Julio R. Baeza Pereyra llamado,
“Determinación del diámetro de sistemas de tuberías mediante la utilización del
Visual Basic para Aplicaciones y el Método de Aproximación de Punto Fijo13”, En
donde los métodos de aproximaciones sucesivas son requeridos para la solución
de problemas complejos en ingeniería. En este artículo se muestra el uso del
método de Aproximación de Punto Fijo para la determinación del diámetro de
sistemas de tuberías, en flujo turbulento, considerando no solamente las pérdidas
primarias, sino también las menores. Aquí se partió de la ecuación de Colebrook-
White y se estableció un sistema de ecuaciones recurrentes. La solución de este
sistema fue implementada a partir de un algoritmo genérico en Visual Basic para
aplicaciones y posteriormente programada en MS Excel, como una fórmula
añadida por el usuario.
Evitando de esta manera el uso del diagrama de Moody y eliminando a su vez el
uso de figuras, nomogramas (Los nomogramas son una herramienta que permite
la administración de medicamentos de una manera farmacocinética14) u otra
herramienta o software matemático.
13
Nicolás Zaragoza Grifé, Julio R. Baeza Pereyra. 2003: Determinación del diámetro de sistemas
de tuberías mediante la utilización del Visual Basic para Aplicaciones y el Método de Aproximación de Punto Fijo [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. 2003 [fecha de consulta: 12 Mayo 2015]. Disponible en: <http://www.revista.ingenieria.uady.mx/volumen7/determinaciondeldiametro.pdf >
14
Luis Alberto Tafur B., Eduardo Lema Flórez. 2009: Aplicación práctica de los nomogramas de
remifentanil y propofol. [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. 2009 [fecha de consulta: 12 Mayo 2015]. Disponible en: <http://www.revista.ingenieria.uady.mx/volumen7/determinaciondeldiametro.pdf >
20
1.2 JUSTIFICACIÓN
Como bien se sabe la gran mayoría de industrias emplean o utilizan diferentes
programas informáticos para la fabricación de algún producto, o ya sea para la
ejecución de un proyecto de ingeniería; generalmente las grandes compañías son
quienes cuentan con muchas de estas herramientas ya que tiene los medios
económicos suficientes para adquirirlas y poder tener a su disposición una
diversidad de programas informáticos que les faciliten los trabajos en una
producción, ya que en Colombia la cadena metalmecánica presenta
características tecnológicas propias de acuerdo con el tamaño de sus empresas.15
En Colombia la industria metalmecánica ha venido en auge en los últimos años16,
por lo que no es difícil encontrar en cada sector del país un taller metalmecánico
que ofrezca soluciones a los diferentes requerimientos de los clientes, sobre todo
si es en la fabricación de uniones de transición, que como lo hemos dicho con
anterioridad son uniones que se utilizan para unir tuberías en acero que
transportan agua potable, en muchos de estos casos los cálculos para determinar
las dimensiones de los materiales a utilizar se hacen de manera rudimentaria, sin
tener un patrón de diseño estándar, además estos cálculos para determinar el
dimensionamiento de cada una de las uniones puede tardar entre uno y dos días
para posteriormente sacar los planos e iniciar su fabricación.
Lo que se busca con este proyecto es desarrollar una aplicación de software para
uniones de transición utilizando los programas de Visual Basic y Solid Works; para
lograr que esta aplicación tenga un fácil manejo para cualquier persona que lo
desee ejecutar, además que con esta herramienta los únicos datos necesarios
15 SENA (Servicio Nacional de Aprendizaje). (2002). Caracterización Ocupacional del
Sector Metalmecánico Manizales: Servicio Nacional de Aprendizaje, Manizales,
Colombia.
16 Crecimiento de la industria metalmecánica en Colombia [en línea]: documento
electrónico Fuente en Internet. 2014 [fecha de consulta: 6 Mayo 2015]. Disponible
en: <http://www.immiller.com/noticas/108-crecimiento-de-la-industria-
metalmecanica-en-colombia.html>.
21
para generar el diseño de las uniones son especificar las dimensiones de entrada
y salida de la unión; Posteriormente la aplicación de software será capaz de
general los planos de fabricación en cuestión de segundos, reduciendo de esta
manera el tiempo de diseño y posteriormente el tiempo en la fabricación de las
uniones.
22
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una aplicación de software para uniones de transición de acueducto y
alcantarillado de diámetros de 14in a 30in.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
0. Seleccionar el software para desarrollar una aplicación para uniones de
transición de acueducto y alcantarillado de diámetros de 14in a 30in.
1. Definir los componentes y variables que se debe tener en la selección del
desarrollo de la aplicación de software.
2. Implementar en el aplicativo los métodos de cálculo que se usan en la
industria para el diseño de las uniones de transición.
3. Generar el modelado geométrico parametrizado de la unión de transición
según las características de la tubería, en un programa de diseño
mecánico.
4. Elaborar un manual de usuario que contenga el manejo de la aplicación y
solución de errores.
23
3. MARCO TEÓRICO
3.1 SOFTWARE PARA DESARROLLAR LA APLICACIÓN
Para desarrollar la aplicación con la que deseamos mejorar tiempos y método de
diseño en las uniones de transición, debemos analizar que software es el más
completo Y que mejor se acomode a nuestras necesidades.
3.1.1 VISUAL BASIC
En 1991 fue presentada la primera versión de este programa con la intención de
hacer más sencilla la programación utilizando un ambiente de desarrollo que
facilitó en cierta manera la programación misma17. Fue desarrollado por Alan
Cooper para Microsoft. Este lenguaje de programación es un dialecto de BASIC,
con importantes agregados. también provee facilidades para el desarrollo de
aplicaciones de bases de datos usando; Data Access Objects, Remote Data
Objects o ActiveX Data Objects. Visual Basic está diseñado para la creación de
aplicaciones de forma productiva con seguridad de tipos y orientado a
objetos. Además permite a los desarrolladores centrar el diseño en Windows, la
web y dispositivos móviles. Como ocurre con todos los lenguajes destinados a
Microsoft .NET Framework, los programas escritos en Visual Basic se benefician
de la seguridad y la interoperabilidad de los lenguajes.
Primero fue GW-BASIC, luego se transformó en QuickBASIC y actualmente se lo
conoce como Visual Basic y la versión más reciente es la 6 que se incluye en el
paquete Visual Studio 6 de Microsoft. Esta versión combina la sencillez del BASIC
con un poderoso lenguaje de programación Visual que juntos permiten desarrollar
17
Solución de Problemas con Visual Basic [en línea]: documento electrónico Fuente en Internet. [fecha de consulta: 5 Mayo 2015]. Disponible en: <http://virtual.uptc.edu.co/drupal/files/visual_basic/contenido/index.swf >.
24
robustos programas de 32 bits para Windows. Esta fusión de sencillez y
la estética permitió ampliar mucho más el monopolio de Microsoft, ya que el
lenguaje sólo es compatible con Windows, un sistema operativo de la
misma empresa.
Algunas ventajas de este software son:
Posee una curva de aprendizaje muy rápida.
Integra el diseño e implementación de formularios de Windows.
Permite usar con facilidad la plataforma de los sistemas Windows, dado que
tiene acceso prácticamente total a la API de Windows, incluidas librerías
actuales.
Es uno de los lenguajes de uso más extendido, por lo que resulta fácil
encontrar información, documentación y fuentes para los proyectos.
Fácilmente extensible mediante librerías DLL y componentes ActiveX de otros
lenguajes.
Posibilita añadir soporte para ejecución de scripts, VBScript o JScript, en las
aplicaciones mediante Microsoft Script Control.
Tiene acceso a la API multimedia de DirectX (versiones 7 y 8). También está
disponible, de forma no oficial, un componente para trabajar con OpenGL 1.1.7
Existe una versión, VBA, integrada en las aplicaciones de Microsoft Office,
tanto Windows como Mac, que permite programar macros para extender y
automatizar funcionalidades en documentos, hojas de cálculo y bases de datos
(Access).
Si bien permite desarrollar grandes y complejas aplicaciones, también provee
un entorno adecuado para realizar pequeños prototipos rápidos.
Visual Basic 6.0 es un lenguaje de programación visual, también llamado lenguaje
de 4ª generación. Esto significa que un gran número de tareas se realizan sin
escribir código, básicamente con operaciones gráficas realizadas con el ratón
sobre la pantalla.
25
3.1.2 LABVIEW
El software LabVIEW proporciona un entorno potente de desarrollo grafico para la
generación de aplicaciones de ingeniería de adquisición de datos, análisis de
medidas y presentación de datos. Gracias a un lenguaje de programación sin la
complejidad de otras herramientas similares. Sus principales características son:
Intuitivo lenguaje de programación.
Herramientas de desarrollo y librerías de alto nivel específicas para
aplicaciones.
Cientos de funciones para E/S, control, análisis y presentación de datos.
Posibilidad de crear aplicaciones de medida genéricas sin programación.
Depuración gráfica integrada y control del código fuente.
Miles de programas de ejemplo, tanto en el software como por web.
Ayuda contextual integrada y extensos tutoriales.
LabVIEW puede aplicar en el análisis automatizado y plataformas de medida,
medidas industriales y plataformas de control y diseño embebido y plataformas de
prototipaje18.
El lenguaje de programación utilizado en él, se llama “lenguaje G “, donde la “G”
simboliza que es un lenguaje de tipo gráfico. Los programas desarrollados allí se
llaman VI’s (Virtual Instruments), su origen provenía del control de los
instrumentos, pero hoy por hoy su uso se ha expandido más allá. Y sus Los
elementos básicos son los menús (en la parte superior de las ventanas del panel
frontal y diagrama de bloques) la barra de herramientas y las paletas flotantes que
se pueden colocar en cualquier parte de la pantalla.
18
Universidad de Cantabria. Servicio de Informática [en línea]: Portal Web Fuente en Internet.
[fecha de consulta: 14 Mayo 2015]. Disponible en:
<https://sdei.unican.es/Paginas/servicios/software/Labview.aspx >.
26
Figura 5: Barra de Menús y herramientas
3.1.3 MATLAB
El software MATLAB es una herramienta de entorno informático y desarrollo de
aplicaciones que sirvan para realizar proyectos que impliquen elevados cálculos
matemáticos y la visualización grafica de los mismos. En él se integra el análisis
matricial, el cálculo por métodos numéricos, proceso de señal y visualización
gráfica en un escenario en el que tanto problemas como soluciones se escriben de
la misma manera.
MATLAB viene de "matrix laboratory" (laboratorio matricial). Fue originalmente
creado para proveer acceso fácil al software matricial desarrollado por los
proyectos LINPACK y EISPACK, que juntos representan el estado del arte y
software para computación matricial. Lejos de lo que hoy hace el programa pues
ofrece una mayor funcionalidad para la solución de problemas matemáticos.
Las aplicaciones de MATLAB se desarrollan en un lenguaje de programación
propio. Este lenguaje es interpretado, y puede ejecutarse tanto en el entorno
interactivo, como a través de un archivo de script (archivos *.m). Este lenguaje
permite operaciones de vectores y matrices, funciones, cálculo lambda,
y programación orientada a objetos
27
MATLAB se puede usar para:
Computación Paralela
Matemáticas , Estadística y Optimización
Sistemas de control
Procesamiento de la Señal y Comunicaciones
Procesamiento de imágenes y Visión
Prueba y Medida
Finanzas Computacionales
Biología Computacional
Generación de código y verificación
Implementación de aplicaciones
Conexión a base de datos y reportes.
También cuenta con simulink que es un módulo que permite la simulación de
sistemas dinámicos a través de una interfaz basada en bloques. En el se puede:
Modelado basado en eventos
Modelado Físico
Sistemas de control
Procesamiento de la Señal y Comunicaciones
Generación de código
Simulación y pruebas en tiempo real.
Verificación, Validación y Prueba
Simulación gráfica y reportes
28
3.1.4 Solid Edge
Solid Edge es un programa parametrizado de diseño asistido por computadora de
piezas tridimensionales. Permite el modelado de piezas de distintos materiales,
doblado de chapas, ensamblaje de conjuntos, soldadura, funciones de dibujo en
plano para ingenieros. Posee un amplio portafolio de herramientas además como
simulación, fabricación y gestión del diseño.
Solid Edge une capacidades de dirección de diseño con los instrumentos de CAD
poderosos y sólidos que son usados por diseñadores cada día.
Agilidad en la conexión para los clientes para el diseño de los datos.
Grupo de Datos Integrada con revisión adentro/afuera
Posición del Usuario Totalmente Configurable.
Manejo de la estructura del producto
Manejo de datos
Búsqueda rápida y un reporte ''donde fue usado''
Un manejo completo del grupo de trabajo
Dirección de Revisión Comprensiva
Liberación de datos de diseño a través de NET.
Sincronización automática para un gran Funcionamiento de Red
Módulos del Solid Edge
Diseño de Piezas Mecánicas
Diseño de Chapa Metálica por Corte y Doblez
Diseño de Superficies y Formas Libres
Diseño de Ensambles con millas de Piezas
Diseño de Soldadura Entre Piezas
Análisis de Resistencia con NASTRAN (CAE)
Movimiento: Simulación Dinámica de Movimientos
Diseño de Tuberías y Accesorios
29
Diseño de Estructuras Metálicas
Mold Tooling: Diseño de Moldes de Inyección
Párrafo Virtual Studio + fotorrealismo
Diseño de Cables Eléctricos
Diseño de Planos y Diagramas Técnico
3.1.5 Software NX
Es un paquete de software CAD/CAM/CAE desarrollado por la compañía Siemens
PLM Software (una unidad de negocios de la división de Siemens Industry
Automation).
Sus usos, entre otros, son los siguientes: d (modelado paramétrico y directo de
sólidos/superficies), análisis para ingeniería (estático, dinámico, electromagnético
y térmico usando el método de elementos finitos, y análisis de fluidos usando el
método de volúmenes finitos y manufactura digital para la industria de la
maquinaria.
NX nos permite usar directamente modelos creados con otros sistemas CAD. Se
Puede importar y modificar la geometría CAD desde cualquier fuente con
velocidad, facilidad y eficiencia. NX es la solución de elección para el diseño
colaborativo multi-CAD. La interacción eficiente y los flujos de trabajo optimizados,
las herramientas de diseño de NX ayudan a lograr las tareas de diseño mucho
más rápido que con otros sistemas CAD19.
19 SIEMENS. NX PARA DISEÑO [en línea]: Portal web Fuente en Internet. [fecha de consulta: 14
Mayo 2015]. Disponible en. < http://www.plm.automation.siemens.com/es_sa/products/nx/for-
design/>.
30
3.2 UNIONES DE TUBERÍAS
Para un rendimiento satisfactorio de los materiales y productos, los diseños del
sistema e instalación se deben de basar en conexiones hechas de manera
adecuada. Una unión inadecuada o hecha en campo sin cuidado puede causar
retrasos en la instalación, provocar fallas en los sistemas de operación o puede
crear condiciones de peligro.
Todos los procedimientos y métodos de conexión requieren que los extremos del
tubo o conexiones estén limpios, secos, y libre de toda partícula extraña antes de
hacer la conexión. La presencia de contaminación y condiciones inestables del
terreno pueden originar conexiones defectuosas. Las uniones con empaques
requieren de una lubricación apropiada. Y sus dimensiones y materias de
construcción varían según las condiciones de diseño.
3.2.1 UNIONES DE TRANSICIÓN
Se especifican uniones mecánicas de transición para empalmar tuberías de
materiales y diámetros exteriores iguales o diferentes. El empalme se realizará
entre la tubería nueva que se va a instalar y la tubería existente que podrá ser en
hierro dúctil (H.D.), hierro fundido (H.F.), hierro galvanizado (H.G.), plástico
reforzado con fibra de vidrio (GRP) o en Asbesto cemento (E). Dichas tuberías,
para el mismo diámetro nominal, normalmente tienen diferencias entre sus
diámetros exteriores, las cuales serán absorbidas por estas uniones. Las uniones
y sus empaques serán fabricados según la norma AWWA C 219 para una presión
de trabajo mínima de 1,38 MPa. (200 psi.) Y probadas a presiones de 2,45 MPa.
(350 psi.). El cuerpo de la unión interior y exteriormente, las bridas, contra bridas
cuando sean necesarias, tornillos, tuercas, y demás elementos metálicos serán
fabricados con un recubrimiento anticorrosivo según las especificaciones de la
norma AWWA C 550, el cual tendrá un mejoramiento para prevenir los desgastes
ocasionados en la manipulación de transporte y almacenamiento. En caso de no
cumplir con esta norma, los tornillos, tuercas y arandelas se exigirán en acero
inoxidable. Las uniones y sus empaques serán fabricados según la norma AWWA
31
C 219, para las redes secundarias deberán ser para una presión de trabajo
mínima de 1,38 MPa. (200 psi.) Y probadas a presiones de 2,45 MPa. (350 psi.) El
cuerpo de la unión interior y exteriormente, las bridas, contra bridas cuando sean
necesarias y demás elementos metálicos serán fabricados con un recubrimiento
anticorrosivo según las especificaciones de la norma AWWA C 550, resolución
1166, el cual tendrá un mejoramiento para prevenir los desgastes ocasionados en
la manipulación de transporte y almacenamiento. Los tornillos y arandelas se
exigirán en acero inoxidable y las tuercas.
3.2.2 Normas para tuberías en Colombia:
EAAB - Norma Técnica NP 032, NP 055 (suministro de origen nacional)
La tubería y accesorios podrán ser de uno cualquiera de los siguientes materiales:
Tuberías y accesorios de presión en PVC (cloruro de polivinilo), o en concreto tipo
CCP (tipo cilindro de acero con recubrimiento de hormigón, mortero o ambos), o
en acero, o en fundición de hierro dúctil, en este tipo de tuberías para redes de
distribución de acueducto es requisito indispensable que la tubería permita la
utilización de collares de derivación.
EAAB - Norma Técnica NS 025 (instalación y accesorios para redes de
acueducto)
El trabajo de instalación de redes de acueducto incluye el manejo y colocación de
los tubos y accesorios en los sitios de instalación y comprende también la
ejecución de la unión, la limpieza interior y cualquier otra operación necesaria para
la correcta instalación de las tuberías con sus respectivas pruebas.
En general, para las operaciones de colocación, instalación, unión y pruebas de
las tuberías, piezas especiales, válvulas y accesorios, deben efectuarse siguiendo
las instrucciones del fabricante respectivo y/o las indicaciones de la EAAB-ESP.
32
Las tuberías deben cumplir con las normas EAAB-ESP NP 032 "Tuberías para
redes de acueducto secundarias y menores de distribución" y NP 055 "Tuberías
para redes matrices, conducciones y líneas expresas de acueducto de acueducto".
Tabla 3: tabla de norma técnica NS 025 para redes de acueducto
Nombre UM Cant. V / r Unit. V / r Total
TUBERÍA DE ACUEDUCTO PVC 10" RDE 32.5 / ml
COMISIÓN DE TOPOGRAFÍA hr 0.04 16,503.27 660.13
HR.CUADRILLA PLOMERÍA Of+2Ay hc 0.23 9,072.00 2,086.56
RELLENO TIPO 2 "Recebo" m3 0.68 24,155.30 16,425.60
TUBO PRESIÓN PVC 10" RDE 32.5 ml 1 105,976.00 105,976.00
266.510.25
TUBERÍA DE ACUEDUCTO PVC 4" RDE 26 / ml
TUBERÍA DE ACUEDUCTO PVC 4" RDE 26 / ml gl 0.5 21,842.00 10,921.00
COMISIÓN DE TOPOGRAFÍA hr 0.04 16,503.27 660.13
HR.CUADRILLA PLOMERÍA Of+2Ay hc 0.13 9,072.00 1,179.36
RELLENO TIPO 2 "Recebo" m3 0.38 24,155.30 9,179.01
TUBO PVC 4" RDE 26 ml 1 21,842.00 21,842.00
207.200.25
TUBERÍA DE ACUEDUCTO PVC 6" RDE 41 / ml
COMISIÓN DE TOPOGRAFÍA hr 0.04 16,503.27 660.13
HR.CUADRILLA PLOMERÍA Of+2Ay hc 0.16 9,072.00 1,451.52
RELLENO TIPO 2 "Recebo" m3 0.38 24,155.30 9,179.01
MANO DE OBRA AA ml 1 32,473.00 32,473.00
43,763.66
CODO GRAN RADIO 90º UNIÓN Z DE 6" / un
CODO G.RAD.90º UNIÓN Z 6" un 1 324,838.00 324,838.00
MANO DE OBRA BB hc 0.25 9,702.00 2,425.50
327,263.50
UNIÓN REPARACIÓN UNIÓN Z PVC 10" / un
OFICIAL + prestaciones dd 0.15 44,610.00 6,691.50
UNIÓN DE REPARACIÓN PVC 10" un 1 403,061.00 403,061.00
409,752.50
33
4. METODOLOGÍA
El fin de este proyecto es desarrollar una aplicación de software para uniones de
transición para ello se debe tener una serie de pasos ordenados que mejoren la
realización del proyecto de manera secuencial. En ese orden de ideas el primer
paso será o la primera ase a desarrollar del proyecto, seleccionar el software en el
que vamos a elaborar dicha aplicación. Para seleccionar esta aplicación vamos a
reunir información de tres software como lo son LabVIEW, visual Basic, C++ y
MATLAB. De la información recopilada elegiremos dos software según el
conocimiento y la practicidad que tengamos de ellos para desarrollar la aplicación.
Posteriormente definiremos una serie de características con las que realizaremos
un QFD en el que se sometan los treos software en discusión y de allí
obtendremos el programa en el que efectuaremos nuestro proyecto.
Una vez seleccionado el software procedemos a determinar la parte de diseño e
interface del aplicativo, es decir la parte de diseño de cómo se manipulara y se
hará de la siguiente manera:
Elegir las opciones que tendrá el aplicativo y el orden de como ira
distribuido.
Seleccionaremos los símbolos para representa dimensiones, ecuaciones y
todas las opciones del programa.
Establecer los colores y la presentación del programa.
Desarrollar la programación para abrir y manejar el programa.
Posteriormente vamos a definir las ecuaciones que nos permitan obtener los
valores del dimensionamiento. Para ello primero vamos a definir valores
constantes como características de materiales y algunas dimensiones, de esta
manera podemos realizar modelos matemáticos que dependiendo una del otro y
de las constantes nos dé como resultado un desarrollo secuencial, por ejemplo; si
el número de tornillos es (X) entonces el diámetro de los mismos debe ser (Y) y si
es el número de tornillos es (X1) entonces el diámetro debe ser (Y1). Finalmente
debemos montar esos modelos o ecuaciones en la aplicación.
34
No =X d = Y
No =X1 d = Y 1
Donde “No” es número de tornillos y “d” es diámetro de tornillos.
Para finalizar vamos a elaborar la cantidad total de planos posibles que puedan
dar como resultado. Vale la pena aclarar que la cantidad de planos no es infinita
sino que los valores que se introducen deben ser para diámetros y condiciones
reales y comerciales por ende su resultado serán otros valores y planos
comerciales. En el momento que se introduzcan dimensiones no comerciales o
irreales el programa no ejecutará y simplemente reportará un error. Para obtener
esto se realizarán los siguientes pasos:
Elaboración de planos en el programa CAD NX.
Montaje de los planos en el aplicativo.
Programación para que una vez digitados los datos en el aplicativo, éste
desarrolle los cálculos y el plano. En este paso enfatizaremos en el tema de
los valores comerciales.
Una vez terminado el aplicativo, se procederá a la creación de un manual de
usuario que debe contener procedimiento y condiciones de instalación, tutorial de
manipulación del aplicativo y finalmente una sección que brinde información para
la solución de los posibles errores. En ese orden lo vamos a desarrollar pero
primero realizaremos un borrador que contenga toda la información de esos tres
ítems, después se elaborará el documento con la adecuada redacción y claridad
para ser apto de entender a una persona que no sea necesariamente un
especialista en la materia.
35
5. SELECCIÓN DE SOFTWARE
Para elaborar nuestra herramienta debemos hacer uso de dos software, uno para
desarrollar la aplicación y otro para modelar los diseños y obtener los planos de
las uniones de transición. En el primer caso se sometió a una selección de tres
software (MATLAB, Visual Basic, LABVIEW), y para el segundo se eligió entre dos
software CAD (Solid Edge, Siemens NX). Para hacer estas dos elecciones
recurrimos a la herramienta “”Despliegue de la función calidad (QFD)”, cuyos
parámetros y resultados presentamos a continuación.
5.1. Selección de software para desarrollar la aplicación.
5.1.1. Requisitos de los clientes (explícitos e implícitos)
Facilidad en el Manejo: Implica que se someta a evaluación la facilidad del
software para ser manipulado por el cliente que en este caso seremos
nosotros por ser quienes vallamos a usar la herramienta.
Eficiencia: Es la capacidad del software para hacer buen uso de los recursos
que manipula.
Robustez: Es la capacidad de los software para reaccionar ante situaciones
excepcionales.
Plano de la pieza: Es la capacidad que tiene el software para poder enlazar y
manipular los planos de las piezas.
Requisitos: Son los requisitos mínimos que exige el software para su
instalación y uso.
Facilidad de Instalación: El software debe permitir que la aplicación sea de fácil
y practica instalación.
Corrección: Es la capacidad del software para realizar con exactitud las tareas
expresadas en su especificación.
Portabilidad: Es la capacidad con que un sistema software puede migrar a
otros hardware o software.
Interfaz: Comprende todos los puntos de contacto entre el usuario y el equipo,
por medio de ventanas, menús, cursor, contenidos gráfico, entre otros.
36
Integridad: Característica de un sistema de ser capaz de proteger sus
diferentes componentes contra los procesos o procesos que no tengan
derecho a acceso a los mismos.
5.1.2. Requerimientos funcionales
Nivel de Desarrollo: Define el alcance que tiene el software para evolucionar en
nuevos aspectos y mejorar los que ya se tienen.
Funcionalidad: Son las funciones que tiene el software. Que tan útiles y
eficientes son para lo que buscamos en el software.
Requisitos: Son los requisitos mínimos que exige el software para su
instalación y uso.
Eficiencia: Es la capacidad del software para hacer buen uso de los recursos
que manipula.
Practicidad: Es la capacidad del software de hacer una función que parece
compleja, algo mucha más fácil.
Facilidad de uso: Es permitir que el interfaz y manipulación del software sea
algo muy sencillo de controlar.
Facilidad de instalación: El software debe permitir que la aplicación sea de fácil
y practica instalación.
Mantenimiento: Se tiene en cuenta; cambio de especificación, cambio de
formato de datos, cambio de emergencia, arreglo de rutinas, cambio de
hardware, documentación, mejoras de eficiencia, entre otros.
Migración de Datos: Se trata de la transferencia de datos entre distintos
dispositivos y que conserve con seguridad la información que este contiene.
Personalización: Es la disponibilidad que tiene el software para que las
aplicaciones que se desarrollen puedan tener cambios en su aspecto e
interfaz.
Actualizaciones: Se debe tener un software que siempre este a la vanguardia
de la nueva tecnología, es decir que sea compatible con ellas.
37
5.1.3. Resultados QFD
5.1.3.1 Requerimientos Funcionales:
Tabla 4: Tabla de peso y resultados de QFD del software para desarrollar la aplicación en los requisitos funcionales.
38
En la fila que se denomina target podemos observar el listado de los
parámetros que tuvimos en cuenta para evaluar los software respecto a la
calidad e idoneidad de lo que buscamos. A continuación se observa la fila
que dice da la calificación de importancia técnica, la cual nos da el valor de
importancia que tiene cada parámetro en la evaluación.
Posteriormente se observa el peso relativo y la tabla de peso que se da
sobre un valor máximo de 100%.
En el diagrama de áreas podemos observar que el software que alcanza un
punto más alto en la mayoría de los ítems es el Visual Basic (azul), excepto
en el ítem de nivel de desarrollo que a pesar de tener la mayor importancia
y en el que Matlab marco mejor rendimiento, es el único punto de los 5 más
importantes en el que encabeza el resultados es por ello que en los
requerimientos de funciones Visual Basic es el elegido.
39
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Visual Basic MATLAB LAPVIEW
5.1.3.2 Requisitos de los clientes (explícitas e implícitas):
Tabla 5: Tabla de peso y resultados de QFD del software para desarrollar
la aplicación en los requisitos del cliente. Figura 6: Gráfica de barras de comparación de parámetros
de requisitos del cliente para Software de desarrollo.
aplicación
40
En los requisitos del cliente podemos observar que la relación máxima se da sobre
9 y que la columna a mano izquierda muestra este valor según cada parámetro
donde Eficiencia y facilidad de manejo son los de mayor trascendencia con un
valor de 8. Basado en ellos, observamos las columnas de peso relativo que
representan gráficamente dicho valor.
En el costado derecho de la lista de los parámetros observaremos la calificación
que se asignó a cada software según el parámetro. Estos resultados se pueden
evidenciar en el gráfico de columnas que compara cada uno de ellos, en el que
vemos que Visual Basic (azul) y LABVIEW (verde) son los de mejor rendimiento
pero es solo Visual quien tiene el mejor puntaje en uno de los parámetros más
importantes como lo es la facilidad de manejo, en el otro parámetro se ve una
igualdad en 4 unidades sobre 5.
41
5.1.4 QFD
42
5.2. Selección de software para modelar y dibujar planos.
5.2.1. Requisitos de los clientes (explícitos e implícitos)
Facilidad en el uso: Es la facilidad que tiene el software para ser manipulado y
la disponibilidad practica de usar todos sus recursos.
Eficiencia: Es la capacidad del software para hacer buen uso de los recursos
que manipula.
Robustez: Es la capacidad de los software para reaccionar ante situaciones
excepcionales.
Plano de la pieza: Es la facilidad que tiene el software para poder elaborar los
planos desde el modelado, y que en ellos se vea información clara.
Requisitos: Son los requisitos mínimos que exige el software para su
instalación y uso. Que se pueda ejecutar en equipos relativamente comunes.
Facilidad de Instalación: El software debe permitir que la aplicación sea de fácil
y practica instalación. Debe disponer de opciones para que los planos se
puedan observar en cualquier equipo.
Portabilidad: Es la facilidad con que el software puede ser migrado entre
diferentes plataformas hardware o software y que en ese cambio la utilidad del
programa siga en las mismas condiciones de calidad.
Compatibilidad: Es la capacidad de combinar diferentes elementos software
con el fin de ejecutar una labor en conjunto.
Interfaz: Comprende todos los puntos de contacto entre el usuario y el equipo,
por medio de ventanas, menús, cursor, contenidos gráfico, entre otros.
Valores Comerciales: El software nos debe permitir la opción de manejo de
valores comerciales en el modelado y en la elaboración de los planos, se trata
de poder combinar en cierta medida el sistema de unidades (milímetros y
pulgadas).
43
5.2.2. Requerimientos funcionales
Interoperabilidad: Es la habilidad de un software de intercambiar información
y utilizar la información intercambiada.
Requisitos: Son los requisitos mínimos que exige el software para su
instalación y uso. Que se pueda ejecutar en equipos relativamente comunes.
Facilidad en el uso: Es la facilidad que tiene el software para ser manipulado y
la disponibilidad practica de usar todos sus recursos.
Eficiencia: Es la capacidad del software para hacer buen uso de los recursos
que manipula.
Flexibilidad: Es la habilidad de un software de ser adaptativo a diferentes
condiciones en el hardware y su reacción debe ser inmediata y con la misma
eficiencia.
Portabilidad: Es la capacidad con que un sistema software puede migrar a
otros hardware o software.
Escalabilidad: Consiste en manejar el crecimiento continuo de trabajo de
manera fluida, o bien para estar preparado para hacerse más grande sin
perder calidad en los servicios ofrecidos.
Corrección: Es la capacidad del software para realizar con exactitud las tareas
expresadas en su especificación.
Mantenimiento: Se tiene en cuenta; cambio de especificación, cambio de
formato de datos, cambio de emergencia, arreglo de rutinas, cambio de
hardware, documentación, mejoras de eficiencia, entre otros.
Verificabilidad: Es la facilidad de verificación de un software, es decir que tan
sencilla es la realización de pruebas que garanticen la funcionalidad del
sistema.
44
5.2.3. Resultados QFD
5.2.3.1 Requerimientos Funcionales:
Tabla 6: Tabla de peso y resultados de QFD del software para modelar en los requisitos funcionales
45
Para seleccionar el software en el que vamos a modelar y elaborar los planos de
las uniones de transición, tuvimos en cuenta con que software CAD tiene licencia
la universidad para su uso. Por ello los dos software que vamos a someter a
evaluación y de allí la selección, son; Solid Edge y Siemens NX.
Como podemos observar en la fila de la tabla de peso, los parámetros de mayor
importancia para nosotros fueron interoperabilidad, facilidad de uso y corrección
en los que el programa Solid Edge (naranja) representa una mejor puntuación en
el diagrama de áreas y del que esperamos un mejor rendimiento para lo que
buscamos.
46
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Solid Edge ST 8 Siemens NX
5.2.3.2. Requisitos de los clientes (explícitos e implícitos).
Tabla 7: Tabla de peso y resultados de QFD del software para
modelar en los requisitos funcionales Figura 7: Gráfica de barras de comparación de parámetros
de requisitos del cliente para Software de desarrollo.
aplicación
47
Como podemos evidenciar en la tabla de peso, el parámetro que más importancia
tiene en los requisitos del cliente, es la facilidad de uso y después le siguen en
importancia eficiencia, robustez y plano de pieza. Son estos las principales
características de buen desempeño que queríamos para evaluar y seleccionar el
software.
Según la experiencia que tuvimos en el manejo de los dos software y en la
literatura consultada, la evaluación tuvo como resultado, los valores numéricos en
la columna de toda la derecha y que se pueden evidenciar gráficamente en el
gráfico comparatorio, siendo Solid Edge (azul) el software de mejor desempeño en
estas características, en términos generales. Si nos detenemos a hacer un análisis
más puntual hay que decir que en la característica más importante el Solid es
mejor, pero en los otros 3 ítems de mayor peso, presentan una igualdad.
48
5.2.4 QFD
49
6. MATERIALES Y CÁLCULOS
Dentro de una Red de abastecimiento de agua potable, es muy importante el
papel que juegan las uniones de transición en el transporte de este preciado
líquido, ya que estos accesorios son utilizados para empatar las tuberías y de esta
manera prolongar su longitud.
Además este tipo de uniones proporciona alta resistencia a la tensión y al impacto;
por lo que pueden soportar presiones altas, como también pueden brindar
comodidad al momento de instalarlas ya que facilitan la unión de tubos de
diferentes materiales, así como de diferentes diámetros nominales entre los tubos
a unir y por supuesto brindan gran seguridad.
Al momento de diseñar y fabricar una unión de transición, es muy importante
estudiar la red en la cual se va a utilizar dicha unión, ya que debemos conocer los
tipos de materiales en los cuales está fabricada la tubería.
Es importante hacer este reconocimiento ya que; aunque los tubos que
transportan el agua potable estén fabricados ya sea en Policloruro de vinilo (PVC)
o en Hierro dúctil, y sus diámetros interiores sean los mismos, si varían sus
diámetros nominales, por lo que influyen en el diseño de la unión de transición,
para que esta no vaya a presentar fugas después de su instalación.
6.1 Materiales:
La gran mayoría de tuberías utilizadas para los diferentes tipos de redes de
acueducto de las ciudades y municipios del país, se encuentran fabricadas en
materiales como concreto-acero, cobre, hierro, acero, plástico y asbesto-cemento.
Aunque cabe aclarar, que este último material ha sido prohibido por el estado
colombiano y por la organización Internacional del Trabajo. A pesar de la
prohibición a nivel internacional del uso de este material desde 1986; en Colombia
solo se aprobó hasta 1998, con la LEY 436 DEL 11 DE FEBRERO DE 1998 en
donde se dictamina que “Por medio del cual se aprueba el convenio 162 sobre
utilización del asbesto en condiciones de seguridad” adoptado en la 72ª. Reunión
50
de la Conferencia General de la Organización Internacional del Trabajo, Ginebra
1986.”20.
Se crea esta ley debido a que el asbesto ha sido reconocido como un cancerígeno
humano, por el Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados
Unidos21, por la Oficina de Protección Ambiental22 y por la Oficina Internacional
para la Investigación del Cáncer23.
Además con el simple hecho de que las personas que fabrican este tipo de
tuberías estén expuestas al asbesto o cualquier persona que tenga alguna
relación con un producto que contenga asbesto, estaría en gran riesgo de contraer
una peligrosa enfermedad, ya que muchas de estas partículas se desprenden en
el aire y cuando estas son inhaladas por el ser humano, se almacenan en los
pulmones, acumulándose y causando cicatrices de inflamación, por lo cual dificulta
la respiración y causa un daño permanente al pulmón24.
En varias investigaciones que sean realizado sobren este tipo de material y sus
efectos nocivos para la salud, se ha determinado que la simple exposición al
asbesto, aumenta considerablemente el riesgo de contraer Cáncer de pulmón y
mesotelioma25. Por otro lado algunas investigaciones asocian el contacto del
asbesto con otros tipos de cáncer como el cáncer colateral y el cáncer
gastrointestinal, así como un riesgo mayor de padecer cáncer de garganta, de
riñón, esófago y de vesícula biliar26.
20
LEY 436 DE 1998. (febrero 7). Diario Oficial No. 43.241, de 19 de febrero de 1998. 21
National Toxicology Program. Asbestos. In: Report on Carcinogens. Eleventh Edition. U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, National Toxicology Program, 2005. 22
U.S. Environmental Protection Agency. Health Effects Assessment for Asbestos. Septiembre de 1984. EPA/540/1-86/049 (NTIS PB86134608). Consultado 26 de Noviembre de 2015. 23
Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological Profile for Asbestos. Septiember de 2001. Consultado 26 de Noviembre de 2015. 24
Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Asbestos: Health Effects. Consultado 27 de Noviembre de 2015. 25
National Toxicology Program. Asbestos. In: Report on Carcinogens. Eleventh Edition. U.S. Department of
Health and Human Services, Public Health Service, National Toxicology Program, 2005. 26
Ullrich RL. Etiology of cancer: Physical factors. In: DeVita VT Jr., Hellman S, Rosenberg SA, editors.
Cancer: Principles and Practice of Oncology. Vol. 1 and 2. 7th ed. Philadelphia: Lippincott Williams and
Wilkins, 2004.
51
Motivo por el cual no incorporamos en la aplicación de software para uniones de
transición, los datos, cálculos y diseños relacionados con las uniones para
tuberías de asbesto cemento.
Por otro lado, se seleccionaron los materiales más comunes utilizados en la
fabricación de tubería para transportar agua potable y que utilicen uniones de
transición dentro del territorio nacional así:
6.1.1. Tubería de cloruro de polivinilo o PVC.
La tubería en PVC para el transporte de agua potable es de color blanco, y dentro
de sus características podemos ver algunas como:
Es inmune a la corrosión y es resistente a presiones de trabajo.
Sus paredes interiores son lisas para perdura su vida útil y facilitar el
transporte del agua.
Es liviana por lo que facilita su manejo, instalación y economía en el
transporte.
Brinda resistencia ante cualquier producto químico o medio en donde se
instale.
Presenta baja conductividad térmica. Soporta el agua caliente hasta 50
grados sin derretirse.
6.1.2. Tubería de Acero
Actualmente las tuberías de acero para el suministro de agua potable cumplen con
todas las expectativas en cuanto a diseño se trata, ya que pueden soportar
presiones internas y resistencia de cargas externas altas. Algunas de sus
características son:
Es resistente y versátil, ya que permite hacer varios diseños a partir de la
forma del tubo.
En operación soportan presiones que van desde los 150 a 850 Psi.
Los tubos de acero con una elongación del 22%, puede soportar tensión y presión sin romperse, aún bajo condiciones sísmicas.
Son fáciles de instalar, ya que por ser de acero facilitan una gran variedad
de accesorios para satisfacer la demanda.
52
El revestimiento que tienen estos tubos según la norma AWWA, protege al tubo de la corrosión, extendiendo de esta manera su vida útil.
6.1.3. Tubería de Hierro Dúctil – HD
La tubería en hierro dúctil tiene ciertas ventajas frente a su colega el hierro
fundido, ya que el hierro dúctil si soporta altas presiones, algunas de sus
características más importantes son:
Los tubos en HD generalmente cuentan con un revestimiento interno de
mortero.
Son resistentes a la corrosión sin necesidad de utilizar algún recubrimiento,
a excepción de que el terreno en donde se va a disponer, tenga un pH
inferior a 5.
Su peso es menor en comparación con los tubos de Hierro Fundido.
Cuenta con una alta capacidad de absorción de vibraciones.
6.2 Cálculos
Cálculos Unión de Transición.
Las Uniones de transición están compuestas por dos versiones de uniones, la
primera es la Unión de Transición de Anillo Sencillo en donde se utilizan de 14”
hasta 30”, y cuya diferencia entre los diámetros de entrada y de salida, no exceda
los 35 mm.
Figura 8. Vista Corte Transversal Unión de Transición de Anillo Sencillo.
NOMENCLATURA
A : DIAMETRO DE ENTRADA
B : DIAMETRO DE SALIDA
C : ANCHO DE LA UNION
53
La segunda es la Unión de Transición de Anillo Doble, en donde también se utilizan de 14” a 30”, pero su diferencia entre los diámetros de entrada y de salida no puede exceder los 52 mm.
Figura 9. Vista Corte Transversal Unión de Transición de Anillo Doble.
La unión de transición de anillo sencillo, está conformada por los siguientes
elementos seleccionados en la figura 10 y mencionados en la tabla 8.
Figura 10. Despiece de una Unión de Transición de Anillo Sencillo.
NOMENCLATURA
A : DIAMETRO DE ENTRADA
B : DIAMETRO DE SALIDA
C : ANCHO DE LA UNION
54
Tabla 8. Descripción de elementos Figura 10.
SUBENSAMBLAJE
CENTRAL MAYOR - CENTRAL MENOR
ITEM PIEZAS MATERIAL CANTIDAD
1 CENTRAL MAYOR ACERO A - 36 1
2 CENTRAL MENOR ACERO A - 36 1
3 LATERAL ANILLO SENCILLO – MENOR
ACERO A - 36 1
4 LATERAL ANILLO SENCILLO – MAYOR
ACERO A - 36 1
5 EMPAQUE - MAYOR EPDM 60 - 65 SHORE 1
6 EMPAQUE - MENOR EPDM 60 - 65 SHORE 1
7 PERNO HEXAGONAL W 1/2" X 10" NC GRADO 2 GALVANIZADOS EN CALIENTE
SEGÚN DIAMETRO NOMINAL
8 ARANDELA TIPO A W 1/2" GALVANIZADA EN CALIENTE
SEGÚN DIAMETRO NOMINAL
9 TUERCA W 1/2" NC GRADO 2 RECTIFICADA Y GALVANIZADA EN CALIENTE
SEGÚN DIAMETRO NOMINAL
La unión de transición de anillo doble, está conformada por los siguientes
elementos seleccionados en la figura 11 y mencionados en la tabla 9.
Figura 11. Despiece de una Unión de Transición de Anillo Doble.
55
Tabla 9. Descripción de elementos Figura 11.
SUBENSAMBLAJE
CENTRAL MAYOR - ARO MEDIO - CENTRAL MENOR - LATERALES INTERIORES
ITEM PIEZAS MATERIAL CANTIDAD
1 CENTRAL MAYOR
ACERO A – 36 1
2 ARO MEDIO ACERO A – 36 1
3 CENTRAL MENOR
ACERO A – 36 1
4 LATERAL INTERIOR
ACERO A – 36 2
5 LATERAL ACERO A – 36 2
6 EMPAQUE EPDM 60 - 65 SHORE 2
7 PERNO HEXAGONAL
W 1/2" X 4" NC GRADO 2 GALVANIZADOS EN CALIENTE
SEGÚN DIAMETRO NOMINAL
8 ARANDELA TIPO A W 1/2" GALVANIZADA EN CALIENTE
SEGÚN DIAMETRO NOMINAL
9 TUERCA
W 1/2" NC GRADO 2 RECTIFICADA Y GALVANIZADA EN CALIENTE
SEGÚN DIAMETRO NOMINAL
Las uniones de transición ya sean de aro sencillo o aro doble, están compuestas
por elementos estandarizados como lo son los pernos, las arandelas y las tuercas,
los cuales podemos adquirir fácilmente en el comercio.
Pero adicional a estos cuentan con elementos que sí, requieren fabricación del
tipo metalmecánico, como lo son la central, los aros, los laterales y los empaques,
quienes requieren ser calculados y diseñados a partir de los diámetros nominales
que se deseen por el fabricante.
Por consiguiente utilizaremos fórmulas básicas en donde a partir de los diámetros
de los tubos a unir, obtendremos los desarrollos necesarios de material para la
fabricación de cada una de estas piezas.
56
6.2.1 Central
La central es un elemento fundamental de la unión de transición, ya que este es el
encargado de lograr de cierta manera una continuidad, en el paso del agua entre
los tubos de diferente diámetro nominal sin ningún inconveniente.
La central, es un sub-ensamble “En el caso de la Unión de Transición de Anillo
Sencillo” conformado por dos centrales, una central menor que es la encargada de
acoplar el tubo de diámetro menor, y otra central mayor quien acopla el tubo de
mayor diámetro nominal, y de esta manera lograr unir estos dos tubos.
Figura 12. Vista Corte Transversal - Sub-ensamble Central – Unión de Transición de Anillo sencillo.
En el caso de la central en una Unión de Transición de Anillo Doble, esta cuenta
no solo con una central menor y una central mayor, que hacen la misma función
que en la central de una unión de anillo sencillo; sino que adicional a estas dos
centrales, cuenta con un aro medio quien le proporciona al sub-ensamble total de
la central, tener un rango o una tolerancia mayor para unir tubería con una
diferencia en sus diámetros nominales máxima de 52 mm.
Adicional a este aro medio, la central de una Unión de Transición de Anillo Doble,
cuenta también con dos laterales internas, quienes hacen la función de soporte
para poder acoplar el sub-ensamble de la central, con los empaques y las
laterales; por medio de pernos, arandelas y tuercas, realizando de esta manera un
sello óptimo para la unión de transición.
57
Figura 13. Vista Corte Transversal - Sub-ensamble Central – Unión de Transición de Anillo Doble.
Para el cálculo de las centrales debemos conocer, el tipo de material y los
diámetros exteriores de los tubos a los cuales queremos unir, para de esta forma
poder aplicar las formulas y diseñar las centrales correspondientes.
Figura 14. Tubo / d. ext.: Diámetro Exterior. / d. int.: Diámetro Interior.
58
6.2.2 Central Mayor
Las Centrales se deben fabricar a partir de lámina de 100mm X ¼”.
Figura 15. Vista Corte Transversal Central Mayor.
Formulas:
( )
Dónde:
( )
Por lo tanto, al conocer los diámetros exteriores de los tubos en relación a sus
materiales podemos obtener los valores que necesitamos; en este caso
59
calcularemos los diámetros de 14” a 30” y se mostraran los resultados en la tabla
10.
Tabla 10. Diámetros Interno y Externo (mm) – Central Mayor.
Ø Ø
DIAMETRO INTERNO
Ø DIAMETRO EXTERNO
DC
Ø 14" PVC 362 397 1156
Ø 14" HD 383 418 1222
Ø 16" PVC 412 447 1314
Ø 16" HD 435 470 1385
Ø 18" PVC 463 498 1473
Ø 18" HD 486 521 1546
Ø 20" PVC 514 549 1634
Ø 20" HD 538 573 1709
Ø 22" PVC 565 600 1793
Ø 24" PVC 616 651 1954
Ø 24" HD 641 676 2033
Ø 26" PVC 666 701 2111
Ø 28" PVC 717 752 2272
Ø 28" HD 744 779 2378
Ø 30" PVC 768 803 2432
6.2.3 Central Menor
Las Centrales se deben fabricar a partir de lámina de 100mm X ¼”.
Para las Centrales menores, en las Uniones de Transición de Anillo Sencillo, se
debe indicar un diámetro de pestañeo (DP), para que sobre esta pestaña se pueda
soldar la central mayor y de esta manera hacer más fácil su ensamble.
60
Figura 16. Vista Corte Transversal Central Menor – Unión de Transición de Anillo Sencillo.
En el caso de las centrales menores, en las Uniones de Transición de Anillo
Doble, no es necesario ni indicar, ni hacer un diámetro de pestañeo (DP), ya que
en ese extremo la central debe ir recta, para de esta manera poder soldar una
lateral interior.
Figura 17. Vista Corte Transversal Central Menor – Unión de Transición de Anillo Doble.
Fórmulas:
( )
61
Dónde:
( )
De igual manera al conocer los diámetros exteriores de los tubos en relación a sus
materiales podemos obtener los valores que necesitamos para determinar los
diámetros de la central menor; en este caso calcularemos los diámetros de 14” a
28” y se mostraran los resultados en la tabla 11.
Tabla 11. Diámetros Interno y Externo (mm) – Central Menor.
Ø DC DI DE PVC HD
Ø DP Ø DP
Ø 14" PVC 1156 362 397 14" 385
Ø 14" HD 1222 383 418 16" 414
Ø 16" PVC 1314 412 447 16" 437
Ø 16" HD 1385 435 470 18" 465
Ø 18" PVC 1473 463 498 18" 488
Ø 18" HD 1546 486 521 20" 516
Ø 20" PVC 1634 514 549 20" 540
Ø 20" HD 1709 538 573 22" 567
Ø 22" PVC 1794 565 600
Ø 24" PVC 1954 616 651 24" 643
Ø 24" HD 2033 641 676 26" 668
Ø 26" PVC 2111 666 701
Ø 28" PVC 2272 717 752 28" 746
Ø 28" HD 2378 744 779 30" 770
62
6.2.4 Aro Medio
El Aro Medio se fabrica en acero A-36, se puede fabricar en una de las siguientes
tres medidas: Láminas de 1” X ¼”, 1 ¼” X 3/16”, y 1 ½” X ¼”.
La correcta selección de la lámina a utilizar, depende de la diferencia entre la
Central Menor y la Central Mayor, ya que estas están definidas por la diferencia
entre los diámetros de los tubos a unir y a partir de ellas, se selecciona la lámina
que esté más cerca a esa diferencia de unidades asi:
Si la diferencia en sus diámetros esta entre los 15 mm y los 25,4 mm ; Se
selecciona la lámina de 1” X ¼”.
Si la diferencia entre diámetros se encuentra entre los 25,4 mm y los 31,7
mm; Se selecciona la lámina de 1 ¼” X 3/16”.
Si la diferencia en sus diámetros se localiza entre los 31.7 mm y los 38 mm;
Se selecciona la lámina de 1 ½” X ¼”.
El Aro Medio como su nombre lo indica, es un Aro que va soldado en la mitad de
las dos centrales; Es decir, entre la Central Menor y la Central Mayor, este aro es
quien le da la expansión al sub-ensamble de la Central de la Unión de Transición
de Anillo Doble, para que alcance una diferencia máxima de hasta 52 mm.
Figura 18. Vista Lateral y Frontal Aro Medio – Unión de Transición de Anillo Doble.
63
Fórmulas:
( )
Dónde:
De esta manera podemos calcular el tipo de lámina a utilizar, su diámetro interior
y su desarrollo; A partir de la referencia o combinación posible, entre las diferentes
clases de tuberías desde un diámetro nominal de 14” a 30”; en donde se tienen en
cuenta, el material en la cual están fabricadas y su diferencia entre diámetros
exteriores que no sobrepasen los 52 mm; Estas referencias las podemos observar
en la tabla 12.
64
Tabla 12. Referencias, Diámetros Internos y Desarrollos (mm) – Aro Medio.
REFERENCIA DIAMETRO INTERNO
D A M
16" HD X 18" HD 447 1784
18" HD X 20" HD 498 1944
14" AC X 16" AC 374 1555
16" AC X 18" AC 424 1712
18" AC X 20" AC 475 1872
20" AC X 22" AC 526 2032
22" AC X 24" AC 577 2192
24" AC X 26" AC 628 2353
26" AC X 28" AC 678 2510
28" AC X 30" AC 729 2670
14" AC X 16" PVC 374 1555
16" AC X 18" PVC 424 1712
18" AC X 20" PVC 475 1872
20" AC X 22" PVC 526 2032
22" AC X 24" PVC 577 2192
24" AC X 26" PVC 628 2353
26" AC X 28" PVC 678 2510
28" AC X 30" PVC 729 2670
14" PVC X 16" PVC 374 1555
16" PVC X 18" PVC 424 1712
18" PVC X 20" PVC 475 1872
20" PVC X 22" PVC 526 2032
22" PVC X 24" PVC 577 2192
24" PVC X 26" PVC 628 2353
26" PVC X 28" PVC 678 2510
28" PVC X 30" PVC 729 2670
65
Dónde:
6.2.5 Laterales Interiores
Las laterales interiores hacen parte de la central de una Unión de Transición de
Anillo Doble; cómo podemos observar en la figura 13. En donde dichas laterales
cumplen el papel de soporte de la central, dado que sobre estas laterales
interiores se acoplan las otras dos laterales exteriores, por medio de arandelas,
pernos y tuercas para de esta manera asegurar la central, junto con el empaque y
lograr un excelente sello entre la unión de transición y los tubos a unir.
Estas laterales se deben fabricar a partir de una lámina de acero de 2” X 3/8”.
Figura 19. Vista de corte transversal y Frontal - Lateral Interior – Unión de Transición de Anillo Doble.
La cantidad de agujeros en la lateral interior, varía según el diámetro nominal de la
Unión de Transición de Anillo Doble.
66
Fórmulas:
( )
(( ) )
Dónde:
A partir de las anteriores formulas, podemos calcular para cada una de las
laterales interiores, que utilicen centrales con diámetros nominales de 14” a 30”;
sus diámetros internos, externos y su desarrollo para su posterior producción.
Tabla 13. Diámetros Interno, Externo y Desarrollo (mm) – Lateral Interior.
Ø DI DE DLI No. DE
AGUJEROS
Ø 16" HD 449 551 1868 8
Ø 18" HD 500 602 2028 10
Ø 20" HD 552 654 2191 10
Ø 14" PVC 376 478 1638 8
Ø 16" PVC 426 528 1795 8
Ø 18" PVC 477 579 1956 10
Ø 20" PVC 528 630 2116 10
Ø 22" PVC 579 681 2276 12
Ø 24" PVC 630 732 2436 12
Ø 26" PVC 680 782 2593 14
Ø 28" PVC 731 833 2754 16
Ø 30" PVC 782 884 2914 18
67
Dónde:
( )
6.2.6 Laterales
Las laterales son elementos que se encargan de sujetar en ambos extremos a la
central con los tubos a unir, todo esto con la ayuda de los pernos y tuercas
quienes son los que aprisionan la lateral con el empaque para evitar fugas de
agua en la unión de transición.
Cada lateral es un sub-ensamble conformado por un aro llamado Lateral, otro aro
llamado Tope y en algunos casos según sus diámetros incluirá unas pequeñas
secciones de láminas llamadas Pie de Amigo, quienes darán soporte a los
agujeros donde van los pernos para que así brinden una mayor resistencia al aro
de la lateral.
68
Figura 20. Vista Frontal y Corte Transversal Sub-ensamble Lateral.
- Los Aros llamados Topes, se deben fabricar a partir de lámina de 1” X
3/16”.
- Los Aros llamados Laterales, se deben fabricar a partir de lámina de 2” X
3/8”.
- Los Pies de Amigo se deben fabricar a partir de lámina de 1” X 3/16”.
Nota:
Para las uniones de transición a partir de un diámetro nominal entre 457mm y 559
mm, se debe colocar 1 pie de amigo soldado, según el detalle 1(En la mitad de los
dos agujeros).
69
Figura 21. Detalles 1 y 2.
Y para las uniones a partir de un diámetro nominal de 609 mm en adelante, se
deben colocar 2 pies de amigo soldados, según el detalle 2 (A los lados de cada
agujero).
Si el número de agujeros y pie de amigos es diferente entre laterales, se conserva
el número de agujeros y pie de amigos de la lateral de mayor diámetro.
Fórmulas:
( )
( ) ( )
( ) ( )
( ( ) ) ) ( )
Dónde:
70
Para este caso también calculamos los diámetros y distancias relacionadas con la
fabricación de las laterales; para tubos que van de 14” a 30” de diámetro según su
material, estos valores podemos verlos en la tabla 14.
Tabla 14. Diámetros Internos, Intermedios, externos, radios y Desarrollos (mm) – Aros, Laterales y Pie de amigos.
Ø RADIO A B C D DL DT No.
AGUJEROS
Ø 14" PVC 220 362 400 464 0 1594 1272 8
Ø 14" HD 231 384 422 486 0 1663 1341 8
Ø 16" PVC 245 412 450 514 0 1751 1429 8
Ø 16" HD 256 435 473 537 0 1824 1501 10
Ø 18" PVC 270 463 501 565 83 1912 1589 10
Ø 18" HD 282 486 524 588 86 1984 1661 10
Ø 20" PVC 296 514 552 616 91 2072 1749 10
Ø 20" HD 308 538 576 640 80 2147 1825 12
Ø 22" PVC 321 565 603 667 82 2232 1909 12
Ø 24" PVC 347 616 654 718 18 2392 2070 12
Ø 24" HD 359 641 679 743 18 2471 2148 14
Ø 26" PVC 372 666 704 768 18 2549 2227 14
Ø 28" PVC 397 717 755 819 18 2710 2387 16
Ø 28" HD 411 744 782 846 18 2794 2472 16
Ø 30" PVC 423 768 806 870 18 2870 2547 18
71
Dónde:
( )
6.2.7 Empaques
Los empaques son piezas fundamentales para el correcto funcionamiento de la
unión de transición, ya que gracias a los empaque y a su correcta colocación se
origina un sello en el cual no se producen fugas de agua entre los tubos y la unión.
- Los Empaques deben fabricarse con goma o caucho EPDM – 60.
- Una vez determinada la longitud o desarrollo del empaque, para cada
diámetro nominal, se debe cortar a 45°, en ambos extremos.
- Lijar los extremos del empaque cortados a 45°.
- Aplicar Loctite PL 505, en las dos caras a pegar y sostenemos aplicando
presión, en un tiempo alrededor de 10 – 15 segundos.
- Por último se debe lijar el empaque para matizar la línea de corte y pegado.
72
Figura 22. Vista Frontal y de Corte Transversal Empaque.
Formula: ( )
Dónde:
Al igual que en los anteriores casos procedemos a obtener los valores necesarios
para fabricar los empaques dependiendo de los diferentes materiales y diámetros
nominales, en este caso calcularemos los diámetros de 14” a 30” y se mostrarán
los resultados en la tabla 15.
73
Tabla 15. Diámetros Internos, Externos y desarrollo (mm) – Empaque.
Ø DE A B
Ø 14" PVC 1125 348 386
Ø 14" HD 1194 370 408
Ø 16" PVC 1282 398 436
Ø 16" HD 1354 421 459
Ø 18" PVC 1442 449 487
Ø 18" HD 1514 472 510
Ø 20" PVC 1602 500 538
Ø 20" HD 1678 524 562
Ø 22" PVC 1762 551 589
Ø 24" PVC 1923 602 640
Ø 24" HD 2001 627 665
Ø 26" PVC 2080 652 690
Ø 28" PVC 2240 703 741
Ø 28" HD 2325 730 768
Ø 30" PVC 2400 754 792
Dónde:
( )
74
6.3 Listado de Variables
Tabla 16. Representación abreviada de cada variable de la aplicación
75
7. PROGRAMACIÓN
Public Class Form1
Private Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click
Dim material As String = ComboBox3.SelectedItem
Dim entrada As String = ComboBox1.SelectedItem
ComboBox2.Enabled = True
ComboBox4.Enabled = True
If (material <> "") And (entrada <> "") Then
Dim valor_ent As Integer = CInt(entrada)
If material = "Acero" Then
ComboBox2.Items.Clear()
ComboBox4.Items.Clear()
ComboBox2.Text = " "
ComboBox4.Text = " "
ComboBox2.Items.Add(entrada)
ComboBox4.Items.Add("HD")
ElseIf material = "HD" Then
ComboBox2.Items.Clear()
ComboBox4.Items.Clear()
ComboBox2.Text = " "
ComboBox4.Text = " "
If entrada = "14" Then
76
ComboBox2.Items.Add("16")
ComboBox4.Items.Add("PVC")
ComboBox4.Items.Add("Acero")
ElseIf entrada = "30" Then
MsgBox("No esta disponible esta combinación")
ComboBox2.Enabled = False
ComboBox4.Enabled = False
Else
valor_ent = valor_ent + 2
Dim cadena_ent = CStr(valor_ent)
ComboBox2.Items.Add(cadena_ent)
ComboBox4.Items.Add("PVC")
ComboBox4.Items.Add("Acero")
ComboBox4.Items.Add("HD")
End If
ElseIf material = "PVC" Then
valor_ent = valor_ent + 2
Dim cadena_ent = CStr(valor_ent)
ComboBox2.Items.Clear()
ComboBox4.Items.Clear()
ComboBox2.Text = " "
ComboBox4.Text = " "
If entrada = "30" Then
77
ComboBox2.Items.Add(entrada)
ComboBox4.Enabled = False
Else
ComboBox2.Items.Add(entrada)
ComboBox2.Items.Add(cadena_ent)
ComboBox4.Enabled = False
End If
ElseIf material = "AC" Then
If entrada = "30" Then
MsgBox("Esta combinación no esta disponible")
ComboBox2.Enabled = False
ComboBox4.Enabled = False
Else
valor_ent = valor_ent + 2
Dim cadena_ent = CStr(valor_ent)
ComboBox2.Items.Clear()
ComboBox4.Items.Clear()
ComboBox2.Text = " "
ComboBox4.Text = " "
ComboBox2.Items.Add(cadena_ent)
ComboBox4.Items.Add("AC")
ComboBox4.Items.Add("PVC")
End If
End If
78
Else
MsgBox("Seleccione material y/o diámetro de entrada")
ComboBox2.Items.Clear()
ComboBox4.Items.Clear()
ComboBox2.Text = ""
ComboBox4.Text = ""
ComboBox2.Enabled = False
ComboBox4.Enabled = False
End If
End Sub
Private Sub ComboBox1_SelectedIndexChanged(sender As Object, e As EventArgs) Handles
ComboBox1.SelectedIndexChanged
ComboBox2.Items.Clear()
ComboBox4.Items.Clear()
ComboBox2.Text = ""
ComboBox4.Text = ""
ComboBox2.Enabled = False
ComboBox4.Enabled = False
End Sub
Private Sub ComboBox3_SelectedIndexChanged(sender As Object, e As EventArgs) Handles
ComboBox3.SelectedIndexChanged
ComboBox2.Items.Clear()
ComboBox4.Items.Clear()
ComboBox2.Text = " "
79
ComboBox4.Text = " "
ComboBox2.Enabled = False
ComboBox4.Enabled = False
End Sub
Private Sub Button2_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button2.Click
If (ComboBox1.Text <> "") And (ComboBox2.Text <> "") And (ComboBox3.Text <> "") And
(ComboBox4.Text <> "") Then
Dim Nombre_plano As String = ComboBox1.Text + " " + ComboBox3.Text + " X " +
ComboBox2.Text + " " + ComboBox4.Text
Dim carpeta As String = "explorer.exe root = C:\Planos\" + Nombre_plano
Shell(carpeta, vbNormalFocus)
Else
MsgBox("No ha seleccionado los datos de entrada y salida completos")
End If
End Sub
Private Sub ComboBox2_SelectedIndexChanged(sender As Object, e As EventArgs) Handles
ComboBox2.SelectedIndexChanged
Dim salida As String = ComboBox2.SelectedItem
If ComboBox3.SelectedItem = "PVC" Then
If ComboBox1.SelectedItem = ComboBox2.SelectedItem Then
ComboBox4.Items.Clear()
ComboBox4.Text = " "
ComboBox4.Items.Add("HD")
ComboBox4.Enabled = True
Else
80
ComboBox4.Items.Clear()
ComboBox4.Text = " "
ComboBox4.Items.Add("PVC")
ComboBox4.Enabled = True
End If
End If
End Sub
End Class
81
8. UTILIDAD DE LA APLICACIÓN
La aplicación que desarrollamos tiene una gran utilidad en la industria del
acueducto y alcantarillado domiciliaria, pues nos brinda un ahorro en tiempo y
costo económico relevante.
8.1 Análisis de Tiempo
El factor tiempo es la virtud más importante que tiene la aplicación para mejorar
en el proceso de diseño de uniones de transiciones de 14 in a 30 in, pues según lo
consultado en empresas encargadas de realizar esta tarea en la ciudad de
Bogotá, el diseño tarda alrededor de 15 horas, que se distribuyen en 6 horas en la
fase de diseño y cálculos, y otras 9 horas en la fase de modelado y elaboración de
planos por unión de transición.
En cambio, usando la aplicación que desarrollamos, el tiempo se reduce a lo que
tarde la determinación de condiciones iniciales del programa como lo son los
diámetros de entrada y salida y los materiales de la tubería en la entrada y salida,
en otras palabras después de haberse instalado la aplicación el tiempo sería
alrededor de 2 a 3 minutos.
Según lo anteriormente mencionado podemos concluir que evidentemente el uso
de la aplicación nos ahorra una significativa cantidad de tiempo pues la diferencia
que tarda el diseño entre el procedimiento tradicional y el uso de nuestra
aplicación es muy alta y en una sola unión, ahora, si lo llegamos a manifestar en
todo un proyecto que requiera más uniones, pues la diferencia se incrementara y
nuestra herramienta será aún más eficiente. Además hay que resaltar que el uso
de la herramienta no requiere de un conocimiento amplio en el área, es apta para
ser manipulada e interpretada por técnicos, tecnólogos o ingenieros mecánicos
con conocimientos básicos en interpretación de planos.
82
8.2 Análisis Económico
Para realizar un análisis comparatorio de los beneficios que tiene la aplicación con
respecto al proceso tradicional desde el aspecto económico, vamos a definir los
costos que tiene cada uno.
8.2.1 Costo de Diseño, cálculos y modelado en el proceso tradicional
Para hacer una evaluación del costo que tiene el diseño, cálculos y modelado de
una unión de transición, hablamos con el ingeniero Sergio Steven Rodríguez
Moya, egresado de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas en Ingeniería
Mecánica, quien cuenta con más de 3 años de experiencia en el área de las
redes de tuberías de acueducto y alcantarillado. A él se le consultó, sobre cuál es
el costo de dichos estudios para las uniones de transición que se encuentran en
el rango de 14in a 30 in, y lo cotizó por un valor de $ 10 000 000 COP.
Como ejercicio de apoyo a esta información consultamos en el mercado cual es el
costo por hora de diseño y modelado de las uniones sobre las que desarrollamos
la aplicación y lo resultados son:
1 hora de Diseño = $ 100000
1 hora de modelado y planos = $44400
Ahora como se mencionó anteriormente el proceso de diseño dura 6 horas y el de
modelado y dibujo 9 horas.
$ 100000 * 6 = $ 600000
$44400 * 9 = $ 400000
$ 1 000 000
Cabe aclarar que este valor de $ 1 000 000 pesos por una sola unión de
transición, es lo que determinamos según el costo por hora de un diseñador de
83
estas uniones y un dibujante de las mismas en las industrias a las que prestan sus
servicios.
8.2.2 Asignación del valor monetario a la aplicación.
Para hacer una evaluación del costo de la aplicación que estamos desarrollando
vamos a establecer las cualidades del programa.
Fácil uso de la aplicación.
Información completa y veras de cada dimensión de la unión.
Los requerimientos del sistema son básicos.
El tiempo de esperar para obtener resultados es mínimo (1 minuto).
La cantidad de uniones que maneja la aplicación es la máxima en el caso
de acueducto y alcantarillado domiciliario entre 14 in y 30 in.
La instalación de la aplicación es rápida y sencilla.
Al observar las virtudes que tiene la aplicación que desarrollamos, podemos notar
que el usuario no requiere de una asesoría por parte de especialistas para el
diseño y modelado de las uniones de transición, además que puede hacer uso de
ésta en cualquier equipo y en cualquier momento pues no requiere de internet.
Incluso cuenta con notas de algunos procesos de elaboración de las uniones,
como la soldadura o la pintura de recubrimiento,
Dada la practicidad y la utilidad de la aplicación, y según los costos que maneja el
mercado actualmente vamos a asignar a la herramienta un valor de $7 000.000,
que es muy similar al costo que manejan actualmente los particulares para
proyectos de uniones de transición. Vale la pena resaltar que el computador donde
se realice la instalación no requiere de licencia alguna para reproducir la
aplicación, solo el Adobe Acrobat que viene con el paquete office.
84
9. MANUAL DE INSTALACIÓN
Este Manual está orientado al personal técnico encargado de dirigir y diseñar
Uniones de Transición, para tuberías que transporten agua potable; por lo tanto se
asume por parte de SIE, que el usuario está relacionado con los sistemas
operativos informáticos como Windows.
De igual manera se considera que el usuario, debe estar familiarizado con el
funcionamiento básico en un proceso de instalación, para una cuenta con usuario
Windows, que se encuentre debidamente legalizada y que posea todos sus
permisos en regla.
Adicional a esta información es importante, que antes de proceder con la
instalación del Aplicativo, se conozcan algunos requerimientos mínimos para la
instalación del aplicativo en su ordenador.
REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA Para lograr una instalación correcta del Aplicativo y que el sistema funcione adecuadamente, será necesario verificar que el equipo de cómputo con el que va a trabajar contenga las siguientes especificaciones: Sistema Operativo
Windows Vista
Windows Vista (versiones HomePremium, Home Basic, Business).
Windows 7 Windows 7 (version 6.1 Service Pack 1 ( SP1; Compilacion 7601).
Independientemente del sistema operativo que disponga, deberá tener instalado el
programa Adobe Reader.
85
9.1 Diagrama de flujo de la instalación y manejo de la aplicación
86
Para iniciar la instalacion de la aplicación, debemos darle clik en el icono
DARE & CAP Uniones Setup.
Posteriormente nos abre una ventana para seleccionar el idioma, en este
casp seleccionamos el idioma español y le damos, clik en aceptar.
87
Después de seleccionar el idioma, nos abre una ventana donde nos pide
autorizar la instalación de la aplicación en el equipo; y le damos siguiente.
Posteriormente nos abre una opción en donde podemos seleccionar, si
deseamos crear un acceso directo de la aplicación en nuestro ordenador y
le damos click en siguiente.
88
Una vez establecidos los parámetros para la instalacion, nos abre una
ventana en donde nos dice que la aplicación está lista para ser instalada; y
le damos click en instalar.
Esperamos algunos segundos mientras el programa se instala en el equipo.
89
Una vez terminada la instalacion, le damos click en finalizar.
Y al finalizar nos abre la aplicación para las Uniones de Transición.
90
9. MANUAL DE USUARIO
Inicialmente vamos a abrir la aplicación, dando click en el icono: DARE &
CAP Uniones.
Se debe abrir la siguiente ventana
Este es el espacio en el que nos vamos a desenvolver, para introducir los valores
iniciales y encontrar la información que queremos obtener, que son los planos.
91
A continuación vamos a introducir el diámetro de entrada en la casilla que
dice diámetro de entrada.
Allí podemos seleccionar cualquiera de los diámetros comerciales que hay desde
14 pulgadas hasta 28 pulgadas.
Posteriormente procedemos a seleccionar el material de entrada en el que
esta la tubería, para ello damos click justo en la ventana de abajo que se
llama material.
Seleccionamos cualquiera de los tres materiales, de los que usa la industria
(acero, PVC y Hierro Dúctil).
92
Cuando hayamos establecido los dos primeros parámetros (diámetro de
entrada y material) procedemos a dar click en la tecla de la flecha para que
se habilite el espacio de las condiciones de salida.
En este punto no se ha habilitado la opción de introducir los parámetros de salida.
Aquí se da click en la tecla de la flecha que se encuentra señalada en el círculo
rojo. Y allí ya se habilita el espacio para introducir los parámetros de salida.
93
A continuación vamos a seleccionar el diámetro de salida en la casilla que
dice diámetro de salida.
Como se puede observar en esta casilla se despliegan opciones
disponibles en el comercio según el diámetro de entrada, es decir no puede
existir una combinación a nuestro gusto sino las que se manejan en la
industria.
Posteriormente seleccionamos el material de la tubería de salida que se
maneja en la industria según el material y diámetro de entrada.
94
Con los parámetros de entrada y salida ya establecido, debemos dar click
sobre la lupa.
A continuación se abrirá una carpeta de la unión de transición que se
deseaba con el plano general y el de cada componente.
95
Finalmente vamos a dar click sobre el plano que se desee para observar la
información respectiva.
Y saldrá el plano en formato PDF para que pueda ser observado en cualquier
equipo.
96
9. CONCLUSIONES
Se determinó después de realizadas las consultas y elaborados los respectivos
QFD, seleccionar como software para modelar el Solid Edge st8, y para programar
al software Visual Basic.
Ya que según los resultados obtenidos en el QFD, concluimos que el programa
más apto para realizar el modelado es el Solid Edge st8, pues posee un mejor
rendimiento que el Siemens nx principalmente en la facilidad de uso, eficiencia y
robustez. Para desarrollar la aplicación se eligió el programa de Visual Basic,
debido a que en la evaluación hecha mediante el QFD, fue el de mejores
resultados, por encima del MatLab y Lapview principalmente en la facilidad de uso
y los requisitos del sistema.
A partir de la consulta realizada sobre los parámetros que usa actualmente la
industria colombiana, se elaboraron planos y cálculos para tres materiales (acero,
PVC y hierro dúctil), para dos tipos de uniones de transición como lo son las de
aro sencillo y aro doble que se seleccionan según la diferencia entre diámetros
nominales de salida y de entrada de la unión.
Para garantizar la cobertura total del número de posibilidades según el comercio
en las uniones de transición entre diámetros de 14 pulgadas a 30 pulgadas, en los
tres diferentes materiales, se elaboraron 667 planos.
El desarrollo de la aplicación cuenta con la posibilidad de ser instalada en
cualquier equipo que tenga sistema operativo de Microsoft, y sus planos pueden
ser observados sin la necesidad de contar con algún tipo de software de
modelado.
La aplicación es de fácil instalación y manipulación y no requiere de conocimiento
experto para ser utilizada. Para ello se elaboraron dos manuales que brindan la
suficiente información para ser instalado y posteriormente usado.
97
10. BIBLIOGRAFIA
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ACADÉMICA DE LOS ESTUDIANTES DE LA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA
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aplicaciones&source=bl&ots=VkB4kH8y7q&sig=S463ShLXDRfwWnMyZOyYsmhz
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