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HERRAMIENTA SOFTWARE PARA ENSAMBLE DE BOMBAS CENTRIFUGAS

EN EJE LIBRE TIPO NK ISO ACOPLADAS A MOTOR ELECTRICO IEC

JONATHAN ACOSTA PARRADO SEBASTIAN BUITRAGO MORENO

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIRIA MECÁNICA BOGOTÁ

2018

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HERRAMIENTA SOFTWARE PARA ENSAMBLE DE BOMBAS CENTRIFUGAS

EN EJE LIBRE TIPO NK Y NKG ACOPLADAS A MOTOR ELECTRICO

Trabajo de Grado presentado como requisito para optar al Título INGENIERO MECÁNICO

Director: Víctor Ruiz Rosas

Ingeniero Mecánico

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERIA MECÁNICA BOGOTÁ

2018

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Contenido

0. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 9

1. PROBLEMÁTICA ............................................................................................ 10

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................... 10

1.2. OBJETIVOS .............................................................................................. 10

1.2.1 Objetivo general ......................................................................................... 10

1.2.2 Objetivos Especificos …………………………………………………………. 10

1.3. JUSTIFICACIÓN ....................................................................................... 11

2. MARCO TEORICO Y ESTADO DEL ARTE .................................................... 12

2.1. MARCO TEORICO ................................................................................... 12

2.1.1. Bomba ................................................................................................... 12

2.1.2. Motor eléctrico ....................................................................................... 13

2.1.3. API SolidWorks ...................................................................................... 13

2.1.4. Macro .................................................................................................... 14

2.1.5. Acople flexible ....................................................................................... 14

2.1.6. Visual basic ........................................................................................... 14

2.1.6.1. Matriz ................................................................................................. 14

2.2. ESTADO DEL ARTE................................................................................. 15

3. DESARROLLO DEL PROYECTO ................................................................... 18

3.1. BASE DE DATOS ..................................................................................... 18

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3.2. DIAGRAMA DE FLUJO DEL ALGORITMO .............................................. 19

3.3. DIMENSIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES .................................. 20

3.4. INTERFAZ DE USUARIO ......................................................................... 21

3.5. FUNCIONAMIENTO PASO A PASO DE “NK ENSAMBLE1.0” ................ 23

4. RESULTADOS ................................................................................................ 28

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 29

6. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 31

7. ANEXOS ......................................................................................................... 33

7.1. ANEXO 1 ......................................................................................................... 33

7.2. ANEXO 2 ......................................................................................................... 34

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TABLA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Diagrama de flujo del software parte 1 (Autor). ................................ 20

Ilustración 2. Diagrama de flujo software parte 2. (Autor) ...................................... 20

Ilustración 3. Ensamble Bomba-Motor (Autor) ....................................................... 21

Ilustración 4. Interfaz NK ENSAMBLE 1.0 (Autor). ................................................ 22

Ilustración 5. Paso 1 Bomba seleccionada eje libre. (Autor) .................................. 24

Ilustración 6. Paso 2 Motor seleccionado eje libre. (Autor) .................................... 24

Ilustración 7. Paso 3 Skid Dismensionado (Autor) ................................................. 25

Ilustración 8. Paso 4 Bases dimensionadas (Autor) ............................................... 25

Ilustración 9. Paso 5 Acople dimensionado (Autor) ............................................... 26

Ilustración 10. Paso 6 Guarda acople dimensionado (Autor) ................................. 26

Ilustración 11. Ensamble Bomba- motor final (Autor) ............................................. 27

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Nota de aceptación

______________________ ______________________ ______________________ ______________________ ______________________

______________________ Jurado

______________________ Jurado

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Bogotá, 15 De noviembre de 2018 Bogotá, octubre del 2018

AGRADECIMIENTOS Dedicamos el esfuerzo de este trabajo a Dios, nuestros padres y familiares que nos apoyaron en cada paso y que nos permite hoy culminar esta etapa con la mejor satisfacción del deber cumplido para con nosotros y la sociedad. Es importante resaltar el papel de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas y especialmente de la facultad tecnológica que nos permitió hoy tener una profesión con la cual podemos superar los retos que conlleva ser profesional en una nación como la colombiana en la que existen múltiples retos por afrontar y superar. A todos los docentes que nos brindaron a lo largo de estos años sus conocimientos y experiencia. ¡Que viva la U publica!

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RESUMEN Este proyecto de grado se originó basados en el desarrollo de un aplicativo CAD que permita realizar el dimensionamiento y montaje de un acoplamiento bomba motor, el cual posee varios componentes normalizados y no normalizados. La elaboración de este aplicativo, el cual funciona en el software SolidWorks 2018, se encarga de hacer la selección de una bomba (Frame-Serie) y la potencia. Por medio de una interfaz de VBA (Visual Basic Aplication), desde allí se da el inicio a las operaciones de selección, generación y ensamble de un montaje de bomba-motor con los accesorios necesarios para su funcionamiento: Bomba, motor, acople de transmisión, base metálica (skid), guarda acople y bases de nivelación para elevar el motor y lograr la altura del eje de la bomba. Esta aplicación permite disminuir considerablemente los tiempos de realización de planos de montaje en bombas, ya que de manera casi automática e inmediata por medio de la selección de la bomba y la potencia de operación se selecciona el motor, posteriormente se calcula el acople que se debe usar y se dimensionan los componentes no normalizados tales como lo son: la base metálica (skid), el guarda acople, las bases de elevación. Finalmente llevarlos a un documento de ensamble donde será posible obtener el montaje final del conjunto y el plano de conjunto. Con la selección de los modelos normalizados será posible generar las órdenes de producción de una planta más rápida y solicitar los materiales necesarios para la fabricación de manera más rápida, segura y efectiva.

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0. INTRODUCCIÓN En los procesos de diseño para sistemas de bombeo se presentan largas jordanas de trabajo para el dimensionamiento de cada uno de los componentes que se deben seleccionar y dimensionar para un montaje bomba-motor. Actualmente el procedimiento inicia con las características de la bomba para su funcionamiento en donde se debe buscar manualmente que motor es el indicado, posteriormente se calcula el acoplamiento de acuerdo al diámetro de los ejes, potencia a trasmitir y velocidad de giro del sistema, el paso siguiente es verificar las alturas para llegar buscar bases de nivelación y por último se dimensiona y se generan planos donde se incluye la base metálica donde ira soportado el conjunto bomba-motor. En vista de lo anterior el presente proyecto desarrollado es una primera fase para reducir dichos tiempos y así lograr que el procedimiento de requisición y fabricación de componentes sea más efectivo y así lograr disminuir los posibles errores en la manufactura y montaje del sistema. Esto se logra utilizando una herramienta informática desarrollado mediante un algoritmo que garantiza la correcta manipulación de la información y los datos que se llevan a cabo con esta tarea.

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1. PROBLEMÁTICA

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El diseño de los componentes que hacen parte del montaje de una bomba en eje libre y un motor eléctrico es un proceso que se requiere consultar de manera simultánea en tablas de información y realizar operaciones matemáticas, lo que hace que esta tarea se vuelva repetitiva y dispendiosa, generando errores en el proceso. Además de esto aumenta los tiempos de desarrollo y producción, para esto se propone el desarrollo de una aplicación que logre agilizar los procesos y permita consultar las tablas simultáneamente y realizar los cálculos necesarios de manera autónoma, logrando así la generación de los componentes necesarios para el montaje del conjunto bomba motor. Las aplicaciones sobre software de diseño generan una herramienta básica para liberar tiempo en la operación de un departamento de ingeniería. Los procesos repetitivos y extensos de diseño son la base para el desarrollo de estas herramientas, logrando optimizar el tiempo de ejecución de un proyecto, la efectividad del proceso y la agilización de las operaciones, adicionalmente en las áreas comerciales puede llegar a brindar el soporte necesario para cerrar un negocio al poder mostrar, casi que de manera inmediata al cliente, el producto que va a comprar y sus especificaciones técnicas y planos de montaje, brindando solidez y confianza en el producto.

1.2. OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo general

Crear un programa por medio de la interfaz API (interfaz de programación de aplicación) de SolidWorks, para el montaje de conjunto bomba-motor sobre Skid. 1.2.2 Objetivos específicos

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Realizar un reconocimiento general de la interfaz de la aplicación API del software SolidWorks, como también del lenguaje de programación Visual Basic requerido para su funcionamiento.

Recopilar en tablas la información necesaria de cada equipo, tales como diámetros de eje, alturas con respecto la base, diámetros de tubería, nombres de identificación, esta información debe ser levantada de para cada componente que va a estar dentro del montaje ya que de esto depende que los datos de fabricación sean certeros, estas bases de datos se realizaran hasta motores marca WEG ref. IEC y las bombas de la serie NK32 a NK 65, estos datos serán suministrados por catálogo y las dimensiones que no se encuentren en catalogo serán levantadas sobre el equipo real.

Buscar los sólidos de las bombas y motores para realizar la base de datos base para los montajes del conjunto bomba-motor.

Desarrollar la adecuación del programa en el software mencionado por medio de la realización de la interfaz de ingreso de datos con las bases de datos y los algoritmos de operaciones básicas para el diseño autónomo de los componentes o modificación de manufactura necesaria.

1.3. JUSTIFICACIÓN

El diseño de montajes en bombas en eje libre se convierte un proceso repetitivo y variable de acuerdo a la necesidad de cada operación, en el caso del diseño en los componentes necesarios para el montaje se realizan con cálculos matemáticos, dados por operaciones básicas o por el cruce de información de tablas de diseño desarrolladas por estudios de ingeniería previos, estas operaciones se vuelven repetitivas. Por ejemplo, una empresa que diseñe máquinas, siempre estará ligada al cálculo de componentes que son usados en el diseño de máquinas como pueden ser los ejes, el diseño de un eje que comprende desde el estudio estático de las cargas hasta el análisis de esfuerzos y deformaciones, ahora el mercado pone a disposición de los usuarios las herramientas CAD optimizando el uso de las mismas. Entonces se deben desarrollar aplicaciones para simplificar el proceso, logrando que los ingenieros, diseñadores o dibujantes puedan dedicar su tiempo a la verificación y mejora continua de los procesos bajo su cargo. Todo esto es posible con la API de SolidWorks, con el diseño de un programa que permita simplificar todo tipo de cálculos, en este caso, el programa será para el diseño y posterior entrega de los planos de fabricación, esto lograra disminuir los tiempos de fabricación, ya que

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con datos básicos de los equipos a montar será posible generar el montaje virtual del conjunto bomba-motor junto con los planos de fabricación de los componentes necesarios en el montaje y su prospección visual “real” en el espacio 3D

2. MARCO TEORICO Y ESTADO DEL ARTE

2.1. MARCO TEORICO

2.1.1. Bomba

Las bombas se usan para mover líquido de un área de baja presión a una de alta, o para desplazar un fluido de un punto A y un punto B.

Bombas NK Grundfos: Las NK y NB son bombas para múltiples usos, adecuadas para una variedad de aplicaciones que requieran un suministro seguro y económico. Las bombas NB y NK se usan en cinco campos principales de aplicación.

suministro de agua

Aumento de presión en sistemas industriales

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trasiego industrial de líquidos

2.1.2. Motor eléctrico

El motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. (Jefimenko, 1973)

2.1.3. API SolidWorks

(API) de SolidWorks es una interfaz de programación COM para el software SolidWorks. La API contiene cientos de funciones que pueden invocarse desde Visual Basic (VB), Visual Basic for Applications (VBA), VB.NET, C++, C#, C o archivos de macros de SolidWorks. Estas funciones proporcionan al programador acceso directo a las funcionalidades de SolidWorks. (SolidWorks, 2011)

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2.1.4. Macro

Una macro es una serie de procedimientos o funciones agrupados en un módulo VBA (Visual Basic para aplicaciones) que se almacena para poder ejecutarse cuando se invoque a dicha macro. Con macros VBA podemos crear nuevas funciones para nuestras hojas Excel y algún otro software, personalizar estilos y formatos, crear programas para la resolución de cálculos complejos y automatizar tareas. (SolidWorks, 2011)

2.1.5. Acople flexible

Los acoplamientos flexibles son diseñados de tal manera que sean capaces de transmitir torque con suavidad, en tanto permiten cierta desalineación axial, radial o angular. Dependiendo del método utilizado para absorber la desalineación, los acoplamientos flexibles pueden dividirse en:

Acoplamientos de elementos deslizantes

Acoplamientos de elementos flexionantes

Combinación de acoplamientos deslizantes y flexionantes.

2.1.6. Visual basic

Visual Basic está diseñado para la creación de aplicaciones de manera productiva con seguridad de tipos y orientado a objetos. Visual Basic 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. (SolidWorks, 2011)

2.1.6.1. Matriz

Una matriz es un conjunto de valores relacionados lógicamente entre sí, como el número de estudiantes de cada curso en una escuela primaria.

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Usando una matriz, puede hacer referencia a estos valores relacionados mediante un mismo nombre y utilizar un número, denominado índice o subíndice, para distinguirlos. Los valores individuales se llaman elementos de la matriz. Son contiguos desde el índice 0 hasta el valor del índice superior.

2.2. ESTADO DEL ARTE

Se realizó una investigación bibliográfica a cerca de los trabajos desarrollados sobre la plataforma de desarrollo de aplicaciones en software CAD, a nivel internacional y nacional. A continuación, referencio algunos desarrollos basados en los criterios de búsqueda programas de aplicación CAD, API, VB, VBA: A nivel internacional se encontró en la plataforma de publicaciones de la Universidad de Linkopings y la Universidad de Stuttgart.

Universidad de Linkopings (Suecia): Se encontró un trabajo llamado “PARAMETRIZACION EN SOLIDWORKS® PARA EL DISEÑO DE UN ROBOT INDUSTRIAL” realizado por el Ing. Marc Saiz Sau, en este artículo de tesis, se hace referencia al diseño de un programa con el cual sea posible diseñar un robot para aplicaciones industriales con cabeza, cuerpo y extremidades, este programa varía según las medidas de ancho y alto de su dorso, el desarrollo de este programa se realizó a raíz de creación de macros en SolidWorks®, lo cual genero un código de programación, el cual permitió realizar el código final del programa por medio de Excel, el cual se enlaza a SolidWorks® por medio de VBA (Visual Basic application) , según el autor, “el lenguaje utilizado por Visual Basic es el más sencillo para una persona que no tiene mucho conocimiento de programación o para una persona que se está iniciando en la programación.” (Sau, 2010).

Universidad de Stuttgart Instituto de estructuras mecánicas (Países Bajos): Se encontró un trabajo llamado “ANALISIS ESTRUCTURAL DE UN BUQUE PESADO LIFT” realizado por el Ing. Dockwise Shipping B.V, en este artículo de tesis se desarrolló una aplicación por medio de la plataforma API de Solid edge®, logrando parametrizar una macro generada a partir de las cargas aplicadas a la estructura del buque, para lograr el cambiar las cargas y realizar diferentes escenarios con diferentes cargas en lugares puntuales, la programación realizada a través de Visual Basic, necesitó de un lenguaje de programación avanzado, logrando realizar una aplicación que permite realizar simulaciones de elementos finitos en estado

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hidrostático, luego de optener los datos de los diferentes escenarios es posible analizarlos y realizar reestructuraciones a la embarcación o definir las formas adecuadas de trabajo. (B.V, 2009).

A nivel nacional se realizó una búsqueda en la base de datos de la Universidad Nacional de Colombia y la Universidad Industrial de Santander (UIS), EAFIT, Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas, con los criterios de búsqueda programas de aplicación CAD, API, VB, VBA.

Universidad Nacional de Colombia: En la búsqueda por medio virtual en la plataforma del repositorio de la universidad nacional con las palabras claves SOLIDWORKS y API, se encontró un proyecto de tesis llamado “MODELAMIENTO COMPUTACIONAL EN CONDICIONES DE HIPERELASTICIDAD PARA EL DISEÑO DE UNA TRANSMISIÓN ARMÓ” (ssdd, 1990) única de uso y condiciones generales desarrollada por el Ing. León Becerra. Dennis, en el documento se planea el desarrollo un programa por medio de la API (interfaz de programación de aplicación) de SolidWorks, el desarrollo de esta tesis comprende un estudio enfocado a la determinación de la influencia de parámetros geométricos relevantes en una transmisión Flex ondulatoria, orientada aplicaciones generales de la industria, usando la herramienta de CAD SolidWorks, por medio de esta y su interfaz de programación se generó un programa capaz de modelar, generar cambios de mejoras según el estudio de métodos finitos, ensamblar componentes y generar planos de fabricación, “todo esto se desarrolla gracias a la demanda generada por el usuario que solicita simplificación en sus procesos de diseño.” (Becerra, 2012) para el desarrollo de este programa se necesitó conocimiento avanzado de programación y gran conocimiento del lenguaje de la interfaz de VBA (Visual Basic for Applications).

Universidad Industrial de Santander: En la búsqueda por medio virtual en la plataforma del repositorio de la Universidad Industrial de Santander con las palabras claves SOLIDWORKS y API, se encontró un proyecto de tesis llamado “HERRAMIENTA SOFTWARE PARA CÁLCULO Y DISEÑO DE HÉLICES EN AVIACIÓN EXPERIMENTAL BASADA EN LA TEORÍA DE ELEMENTOS AERODINÁMICOS Y MANUFACTURA EXPERIMENTAL DE HÉLICE” (Sanmiguel, 2009) desarrollada por los Ingenieros Aldana Zambrano, Cristian y Granados Sanmiguel, Sergio. En esta tesis se plantea la implementación de una herramienta de planeación, calculo y diseño de propulsores de hélice para equipos de vuelo ultralivianos, se desarrolló un programa llamado “UIS-Propeller v.1.0” el cual puede realizar tareas de procesamiento de datos donde el usuario ahorra tiempo en la interpretación

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de referentes como tablas, gráficos y algoritmos, el desarrollo del programa se realizó por medio de la API de SolidWorks, para al final obtener la modelación de una hélice basada en la teoría desarrollada por el Sr Fred E. Weick y el SNPF (Standart Navy Plan Form).

EAFIT: En la búsqueda por medio virtual en la plataforma del repositorio de la EAFIT con las palabras clave de búsqueda y se encontró un artículo llamado “APLICACIONES DE LOS SISTEMAS CAD/CAM EN LA MANUFACTURA MODERNA” en este articulo el autor habla de la evolución y la importancia de los sistemas CAD/CAM en la manufactura hoy en día en todas las etapas del diseño y manufactura.

Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas: En la búsqueda por medio virtual en la plataforma del repositorio de la Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas (RIUD) con las palabras claves SOLIDWORKS y API, se encontró un proyecto de tesis llamado “HERRAMIENTA SOFTWARE PARA CÁLCULO Y DISEÑO DE SELLOS MECÁNICOS” (Acosta, 2015), es una herramienta basada en el cálculo de sellos para bombas centrifugas, en el cual se realiza el desarrollo de un software basado en macros de generación de componentes de SolidWorks, amarrados a un algoritmo que permite calcular cada componente de un sello mecánico y su respectiva generación como sólido y plano de fabricación.

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3. DESARROLLO DEL PROYECTO

3.1. BASE DE DATOS

Antes de iniciar con el programa y código en el API de SolidWorks, fue necesario consultar y organizar la información recopilada para tener una base de datos central con la cual se podrá analizar y encontrar los datos necesarios para el desarrollo de la herramienta. En la tabla 1 se encuentra un resumen de la información compilada y ordenada que se usó para el dimensionamiento de los componentes y la generación de la lógica de programación, encuentre la tabla completa en el Anexo 1.

Tabla 1. Información básica bomba-motores.

BO

MB

A

SE

RIE

PO

TE

NC

IA

kW

FR

AM

E

MO

TO

R

EL

EC

CA

LC

UL

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DIA

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MB

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CIO

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OP

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AN

CH

O D

EL

MO

TO

R

AN

CH

O D

E

LA

BO

MB

A

NK 32 125 0,37 71 0,007 E2 14j6 24 112 71 41 248 440 26 134 190

NK 32 125 0,55 80 0,011 E2 19j6 24 112 80 32 276 440 26 155 190

NK 32 160 0,37 71 0,007 E2 14j6 24 132 71 61 248 440 26 134 240

NK 32 160 0,55 80 0,011 E2 19j6 24 132 80 52 276 440 26 155 240

NK 40 125 0,55 80 0,011 E2 19j6 24 112 80 32 276 440 26 155 210

NK 40 125 0,75 80 0,015 E2 19j6 24 112 80 32 276 440 26 155 210

NK 40 125 1,1 90 S/L 0,022 E2 24j6 24 112 90 22 330 440 26 170 210

NK 40 160 0,55 80 0,011 E2 19j6 24 132 80 52 276 440 26 155 240

NK 40 160 0,75 80 0,015 E2 19j6 24 132 80 52 276 440 26 155 240

NK 40 160 1,1 90 S/L 0,022 E2 24j6 24 132 90 42 330 440 26 170 240

NK 50 125 0,75 80 0,015 E2 19j6 24 132 80 52 276 460 26 155 240

NK 50 125 1,1 90 S/L 0,022 E2 24j6 24 132 90 42 330 460 26 170 240

NK 50 125 1,5 90 S/L 0,030 E2 24j6 24 132 90 42 330 460 26 170 240

NK 50 160 0,75 80 0,015 E2 19j6 24 160 80 80 276 460 26 155 265

NK 50 160 1,1 90 S/L 0,022 E2 24j6 24 160 90 70 330 460 26 170 265

NK 50 160 1,5 90 S/L 0,030 E2 24j6 24 160 90 70 330 460 26 170 265

NK65 125 2,2 100L 0,044 E2 28j6 24 160 100 60 376 460 26 196 280

NK65 125 3 100L 0,060 E2 28j6 24 160 100 60 376 460 26 196 280

NK65 125 4 112M 0,080 E2 28j6 24 160 112 48 393 460 26 220 280

NK65 250 2,2 100L 0,044 E3 28j6 32 200 100 100 376 460 40 196 360

NK65 250 3 100L 0,060 E3 28j6 32 200 100 100 376 460 40 196 360

NK65 250 4 112M 0,080 E3 28j6 32 200 112 88 393 460 40 220 360

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Es importante resaltar que los cálculos de dimensionamientos se pueden ver a detalle en el Anexo 1:

Distancia entre centros espaciadores.

Anchos espaciadores.

Largo espaciadores.

Ancho de Skid.

Alto de Skid.

Longitud skid.

Acoples (Dimensiones de perforaciones, Diámetros de ejes).

Guarda Acoples (Alto, ancho y largo).

3.2. DIAGRAMA DE FLUJO DEL ALGORITMO

En el diagrama se identifica el algoritmo usado en el software para su funcionamiento.

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Ilustración 1. Diagrama de flujo del software parte 1 (Autor).

Ilustración 2. Diagrama de flujo software parte 2. (Autor)

3.3. DIMENSIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES

Al tener la información de catálogos y fichas técnicas organizada, se dimensionan los componentes adicionales que completan el ensamble de una bomba motor en un skid completo (Ilustraciòn 1.)

21

Ilustración 3. Ensamble Bomba-Motor (Autor)

Con esa información calculada y dimensionada se completa la tabla de información necesaria para concatenar las variables e iniciar la macro y el algoritmo de programación en el API.

3.4. INTERFAZ DE USUARIO

Para el desarrollo de la interfaz de usuario se tiene en cuenta las variables de inicio a seleccionar:

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Ilustración 4. Interfaz NK ENSAMBLE 1.0 (Autor).

Bomba: Se selecciona de las series disponibles (32, 40, 50 y 65) lo cual es equivalente al diámetro nominal de descarga, bajo la norma DIN (DN)

Serie: Es el diámetro nominal del impulsor que está relacionado directamente con el caudal, presión y potencia.

Potencia: Es la potencia requerida del equipo en kilowatts (kW).

Tabla 2. Tabla de dimensiones generales (Autor)

BO

MB

A

SER

IE

PO

TEN

CIA

SKID GUARDA ACOPLE ELEVADORES DE MOTOR

AN

CH

O

LAR

GO

ALT

O

ALT

O

DIA

MET

RO

LAR

GO

AN

CH

O

ALT

O

LAR

GO

RO

SCA

S DISTANCIA ENTRE

CENTRO

DISTANCIA AL BORDE

DE LAS PERF

NK 32 125 0,37 210 714 100 181,85 134,3 102,2 48 41 128 3/16" UNC 90 16

NK 32 125 0,55 210 742 100 181,85 134,3 102,2 52 32 144 3/8" UNC 100 20

NK 32 160 0,37 260 714 100 201,85 134,3 102,2 48 61 128 3/16"UNC 90 16

NK 32 160 0,55 260 742 100 201,85 134,3 102,2 52 52 144 3/8" UNC 100 20

NK 40 125 0,55 230 742 100 181,85 134,3 102,2 52 32 144 3/8" UNC 100 20

NK 40 125 0,75 230 742 100 181,85 134,3 102,2 52 32 144 3/8" UNC 100 20

NK 40 125 1,1 230 796 100 181,85 134,3 102,2 55 22 166 3/8" UNC 125 20

NK 40 160 0,55 260 742 100 201,85 134,3 102,2 52 52 144 3/8" UNC 100 20

NK 40 160 0,75 260 742 100 201,85 134,3 102,2 52 52 144 3/8" UNC 100 20

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NK 40 160 1,1 260 796 100 201,85 134,3 102,2 55 42 166 3/8" UNC 125 20

NK 50 125 0,75 260 762 100 201,85 134,3 102,2 52 52 144 3/8" UNC 100 20

NK 50 125 1,1 260 816 100 201,85 134,3 102,2 55 42 166 3/8" UNC 125 20

NK 50 125 1,5 260 816 100 201,85 134,3 102,2 55 42 166 3/8" UNC 125 20

NK 50 160 0,75 285 762 100 229,85 134,3 102,2 52 80 144 3/8" UNC 100 20

NK 50 160 1,1 285 816 100 229,85 134,3 102,2 55 70 166 3/8" UNC 125 20

NK 50 160 1,5 285 816 100 229,85 134,3 102,2 55 70 166 3/8" UNC 125 20

NK65 125 2,2 300 862 100 229,85 134,3 102,2 60 60 190 7/16" UNC 140 23

NK65 125 3 300 862 100 229,85 134,3 102,2 60 60 190 7/16" UNC 140 23

NK65 125 4 300 879 100 229,85 134,3 102,2 66 48 190 7/16" UNC 140 20

NK65 250 2,2 380 876 100 269,85 134,3 116,2 60 100 190 7/16" UNC 140 23

NK65 250 3 380 876 100 269,85 134,3 116,2 66 100 190 7/16" UNC 140 23

NK65 250 4 380 893 100 269,85 134,3 116,2 66 88 190 7/16" UNC 140 20

3.5. FUNCIONAMIENTO PASO A PASO DE “NK ENSAMBLE1.0”

Cuando se ejecuta la macro se inicia la interfaz de usuario de la herramienta, en este punto el usuario deberá seleccionar los datos allí en el orden que están, teniendo en cuenta las advertencias en el recuadro “IMPORTANTE”. Se selecciona el frame de la bomba del modelo NK (En este punto es importante resaltar que el usuario deberá tener un conocimiento previo de bombas GRUNDFOS®).

Después la interfaz automáticamente permite seleccionar las opciones en el recuadro serie el cual depende del frame previamente seleccionado.

Seguido de esto se selecciona las opciones en potencia que la configuración permite. Esto quiere decir que de acuerdo al frame y la serie seleccionada el sistema dará las únicas potencias disponibles y posibles para este ensamble, teniendo en cuenta que las bombas que se tienen en este momento en la herramienta son de medidas estándar es decir con el diámetro de impulsor más grande de acuerdo al frame.

Una vez seleccionada esta información se da click en el botón “Ejecutar” con esto se dará inicio al algoritmo apertura del solido de cada componente, al terminar cada componente se generará el siguiente, con lo cual le permitirá saber al usuario cual componente se generó.

24

Ilustración 5. Paso 1 Bomba seleccionada eje libre. (Autor)

Ilustración 6. Paso 2 Motor seleccionado eje libre. (Autor)

25

Ilustración 7. Paso 3 Skid Dismensionado (Autor)

Ilustración 8. Paso 4 Bases dimensionadas (Autor)

26

Ilustración 9. Paso 5 Acople dimensionado (Autor)

Ilustración 10. Paso 6 Guarda acople dimensionado (Autor)

Por último, se obtiene el ensamble bomba-Motor según la selección, el plano del ensamble y componentes dimensionados de tal forma que se abren las ventanas

27

de planos en SolidWorks, por lo que se hace necesaria la interacción del ingeniero o tecnólogo ya que dicho profesional deberá insertar los datos observados en las propiedades del ensamble y verificar el acotado de los planos, ya que al cambiar las dimensiones de los ensambles y los componentes algunos de los atributos se pierden y requieren de la interacción del usuario.

Ilustración 11. Ensamble Bomba- motor final (Autor)

28

4. RESULTADOS El software permite la selección de bomba y motor mediante el frame, serie de la bomba y la potencia del motor. Los sólidos de los demás componentes se generan seleccionándose de las tablas de diseño, es decir, se generó un sólido con atributos generales tales como largo, ancho y alto en el caso del skid y se inserta una tabla de diseño que permite tener todas las posibles variantes de diseño, de esta forma se logró que el software fuera simple, todo el software fue estructurado por medio de la grabación de macros por medio de la cual se identificó el algoritmo que permitió programar la función de selección de la tabla dinámica y la generación del solido con los valores predeterminados para cada modelo. El software genera una pieza única de cada componente y a su vez un ensamble que correlaciona cada solido generado el cual pasa a un plano general de ensamble, luego de esto es posible visualizar los planos de cada componente para su fabricación. Todos los sólidos y planos generados quedan guardados en una carpeta específica del computador. Para el uso de los sólidos tales como bombas y motores se realizó un alistamiento de los mismos en cuanto planos de ensamble y nombres de superficies, todo esto para que el ensamble pueda realizarse de forma más eficiente. Por medio del uso del software se logró la generación de todos los modelos propuestos inicialmente, sin embargo en algunos ensambles se presentan errores como ya se había comentado anteriormente requieren la intervención por parte del usuario.

Tabla 3. Planos generales finales (Autor)

29

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se logra crear un programa por medio de la interfaz API de SolidWorks, para el montaje de conjunto bomba-motor sobre Skid.

El algoritmo de visual basic puede ser instalado en cualquier computador que tenga instalado SolidWorks 2018, no es posible que el software corra en versiones anteriores a la 2018.

La herramienta software permite la selección de motores marca WEG® norma IEC y bombas Grundfos® NK, se tomó una muestra de los frame y series disponibles en el portafolio de bombas en eje libre de acuerdo a los catálogo disponibles a la fecha de este proyecto.

En futuras versiones será posible adicionar más modelos de bombas Nk y motores norma NEMA y de otras marcas, permitiendo no solo seleccionar la potencia de los motores si no también la marca y norma de fabricación.

La generación del ensamble general puede presentar algunas irregularidades con respecto a las correlaciones de los componentes, por lo cual se hace necesaria la verificación de cada ensamble al finalizar cada selección.

Las cotas de los planos se deben actualizar cada vez que se genere el ensamble para asegurar la confiabilidad de la misma.

Al realizar la compilación de la información se amplía el conocimiento de ensamble en sistemas de bomba-motor ayudando a facilitar de alguna manera la elaboración del código de programación.

Con esta herramienta no solo se está ahorrando tiempo en horas-hombre en elaboración de planos, también en costos de los sistemas de bombeo, ya que es más alto el precio que un skid completo que se importa a uno que se puede realizar internamente con elementos que se consiguen con integradores nacionales y de acuerdo a la demanda.

Al desarrollar este código de programación es posible implementar otros proyectos para optimizar el proceso de diseño en ensambles, tanto en el cálculo y/o selección básica de los elementos que lo componen y sus respectivos planos de ensamble de otras marcas de bombas y motores.

30

Es indispensable la presencia y/o manipulación de la herramienta de personal profesional o semiprofesional con conocimientos previos en todo lo relacionado con montaje de ensambles, bombas centrifugas de eje libre (preferiblemente GRUNFOS®), motores eléctricos, acoples, skid, etc. Ya que así puede dar visto bueno a los planos obtenidos.

Se debe garantizar y ajustar para el funcionamiento del software que el código de programación esta con las rutas de guardado de los componentes, así mismo las rutas de acceso a archivos nuevos de SolidWorks. Estandarizar en los computadores que se vaya a usar

NK EMSAMBLE 1.0 fue desarrollado para SolidWorks 2018, no funciona en versiones anteriores ni futuras, ya que con cada actualización del software pueden cambiar algunos variables de construcción del programa.

31

6. BIBLIOGRAFÍA

Acosta, J. (2015). Repositorio Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas

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ldworks/Fundamentals/SolidWorks_API.htm

33

7. ANEXOS 7.1. ANEXO 1

Tabla 4 Tabla general de datos

SKID

GUARDA

ACOPLE

ELEVADORES DE MOTOR

BO

MB

A

SER

IE

PO

TEN

CIA

FRA

ME

MO

TOR

ELE

C

CA

LCU

LO A

CO

PLE

AC

OP

LE

DIA

M E

JE M

OTO

R

DIA

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JE B

OM

BA

ALT

UR

A B

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ALT

UR

A M

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DIF

EREN

CIA

DE

ALT

UR

A

DIS

TAN

CIA

EN

TRE

CEN

TRO

S ES

PA

CIA

DO

RES

DIA

MET

RO

DE

RO

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AN

CH

O E

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CIA

DO

RES

LAR

GO

ESP

AC

IAD

OR

ES

LON

GIT

UD

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MO

TOR

LO

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ITU

D T

OTA

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BO

MB

A

ESP

AC

IO A

CO

PLE

AN

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DIS

TAN

CIA

EN

TRE

CEN

TRO

S A

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HO

MO

TOR

D

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MB

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ID

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SCA

S

DIS

TAN

CIA

EN

TRE

CEN

TRO

D

ISTA

NC

IA A

L B

OR

DE

DE

LAS

PER

F

NK 32

125

0,37

71

0,007

E2

14j6

24

112

71

41

90

3/16" UNC

48

128

248

440

26

134

112

16

190

714

1 210

714

100

181,85

134,3

102,2

48

41

128

3/16" UNC

90

16

NK 32

125

0,55

80

0,011

E2

19j6

24

112

80

32

100

3/8"

UNC

52

144

276

440

26

155

125

20

190

742

2 210

742

100

181,85

134,3

102,2

52

32

144

3/8"

UNC

100

20

NK 32

160

0,37

71

0,007

E2

14j6

24

132

71

61

90

3/16"UNC

48

128

248

440

26

134

112

16

240

714

3 260

714

100

201,85

134,3

102,2

48

61

128

3/16"UNC

90

16

NK 32

160

0,55

80

0,011

E2

19j6

24

132

80

52

100

3/8"

UNC

52

144

276

440

26

155

125

20

240

742

4 260

742

100

201,85

134,3

102,2

52

52

144

3/8"

UNC

100

20

NK 40

125

0,55

80

0,011

E2

19j6

24

112

80

32

100

3/8"

UNC

52

144

276

440

26

155

125

20

210

742

230

742

100

181,85

134,3

102,2

52

32

144

3/8"

UNC

100

20

NK 40

125

0,75

80

0,015

E2

19j6

24

112

80

32

100

3/8"

UNC

52

144

276

440

26

155

125

20

210

742

230

742

100

181,85

134,3

102,2

52

32

144

3/8"

UNC

100

20

NK 40

125

1,1

90 S/L

0,022

E2

24j6

24

112

90

22

125

3/8"

UNC

55

166

330

440

26

170

140

20

210

796

5 230

796

100

181,85

134,3

102,2

55

22

166

3/8"

UNC

125

20

NK 40

160

0,55

80

0,011

E2

19j6

24

132

80

52

100

3/8"

UNC

52

144

276

440

26

155

125

20

240

742

6 260

742

100

201,85

134,3

102,2

52

52

144

3/8"

UNC

100

20

NK 40

160

0,75

80

0,015

E2

19j6

24

132

80

52

100

3/8"

UNC

52

144

276

440

26

155

125

20

240

742

260

742

100

201,85

134,3

102,2

52

52

144

3/8"

UNC

100

20

NK

16

1,

90

0,0

E2

24

24

13

90

42

12

3/8"

55

16

33

44

26

17

14

20

24

79

7 26

79

10

201,

134,

10

55

42

16

3/8"

12

20

34

40

0 1 S/L

22

j6

2 5 UNC

6 0 0 0 0 0 6 0 6 0 85 3 2,2

6 UNC

5

NK 50

125

0,75

80

0,015

E2

19j6

24

132

80

52

100

3/8"

UNC

52

144

276

460

26

155

125

20

240

762

260

762

100

201,85

134,3

102,2

52

52

144

3/8"

UNC

100

20

NK 50

125

1,1

90 S/L

0,022

E2

24j6

24

132

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42

125

3/8"

UNC

55

166

330

460

26

170

140

20

240

816

260

816

100

201,85

134,3

102,2

55

42

166

3/8"

UNC

125

20

NK 50

125

1,5

90 S/L

0,030

E2

24j6

24

132

90

42

125

3/8"

UNC

55

166

330

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26

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140

20

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260

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201,85

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55

42

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3/8"

UNC

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20

NK 50

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80

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3/8"

UNC

52

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276

460

26

155

125

20

265

762

8 285

762

100

229,85

134,3

102,2

52

80

144

3/8"

UNC

100

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NK 50

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E2

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3/8"

UNC

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26

170

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20

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9 285

816

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55

70

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UNC

125

20

NK 50

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E2

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70

125

3/8"

UNC

55

166

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26

170

140

20

265

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100

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70

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3/8"

UNC

125

20

NK65

125

2,2

100L

0,044

E2

28j6

24

160

100

60

140

7/16" UNC

60

190

376

460

26

196

160

23

280

862

10

300

862

100

229,85

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102,2

60

60

190

7/16" UNC

140

23

NK65

125

3 100L

0,060

E2

28j6

24

160

100

60

140

7/16" UNC

60

190

376

460

26

196

160

23

280

862

300

862

100

229,85

134,3

102,2

60

60

190

7/16" UNC

140

23

NK65

125

4

112M

0,080

E2

28j6

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160

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48

140

7/16" UNC

66

190

393

460

26

220

190

20

280

879

11

300

879

100

229,85

134,3

102,2

66

48

190

7/16" UNC

140

20

NK65

250

2,2

100L

0,044

E3

28j6

32

200

100

100

140

7/16" UNC

60

190

376

460

40

196

160

23

360

876

12

380

876

100

269,85

134,3

116,2

60

100

190

7/16" UNC

140

23

NK65

250

3 100L

0,060

E3

28j6

32

200

100

100

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7/16" UNC

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190

376

460

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196

160

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360

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380

876

100

269,85

134,3

116,2

66

100

190

7/16" UNC

140

23

NK65

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4

112M

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E3

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7/16" UNC

66

190

393

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220

190

20

360

893

13

380

893

100

269,85

134,3

116,2

66

88

190

7/16" UNC

140

20

7.2. ANEXO 2 7.2.1. Código de programación

Private Sub bombas_Change()

Dim val As String

val = bombas.Value

35

Select Case val

Case Is = "NK 32"

Serie.Clear

Serie.List = Array("125", "160")

Serie.Text = Serie.List(0)

Case Is = "NK 40"

Serie.Clear



Case Is = "NK 50"

Serie.Clear


Case Is = "NK 65"

Serie.Clear



Case Else

Serie.Clear

Serie.Text = "Seleccione una bomba y presione ENTER"

End Select

End Sub

Private Sub bombas_DropButtonClick()

bombas.List = Array("NK 32", "NK 40", "NK 50", "NK 65")

End Sub

Private Sub CommandButton1_Click()

Dim valbom As String

valbom = "C:\Users\user\Documents\Proyecto 2018\Solidos Bombas\"

Dim swApp As Object

Dim Part As Object

Dim boolstatus As Boolean

Dim longstatus As Long, longwarnings As Long

Set swApp = Application.SldWorks

Dim bom As String

Dim mot As String

Dim aco As String

Dim gua As String

Dim skid As String

Dim esp As String

'esta madre

If (bombas.Value = "NK 32" And Serie.Value = 125 And Potencia.Value

= 0.37) Then

bom = "NK DN 32-125"

mot = "71_RIGHT"

aco = "E21424"

36

gua = "Guarda Acople 1"

skid = "SKID 1"

esp = "Espaciador 1"

ElseIf (bombas.Value = "NK 32" And Serie.Value = "125" And

Potencia.Value = "0.55") Then

bom = "NK DN 32-125"

mot = "80_RIGHT"

aco = "E21924"


skid = "SKID 2"




bom = "NK DN 32-160"

mot = "71_RIGHT"

aco = "E21424"


skid = "SKID 3"




bom = "NK DN 32-160"

mot = "80_RIGHT"

aco = "E21924"


skid = "SKID 8"




bom = "NK DN 40-125"

mot = "80_RIGHT"

aco = "E21924"


skid = "SKID 5"




bom = "NK DN 40-125"

mot = "80_RIGHT"

aco = "E21924"


skid = "SKID 5"




bom = "NK DN 40-125"

37

mot = "90S_RIGHT"

aco = "E22424"


skid = "SKID 6"




bom = "NK DN 40-160"

mot = "80_RIGHT"

aco = "E21924"


skid = "SKID 8"




bom = "NK DN 40-160"

mot = "80_RIGHT"

aco = "E21924"


skid = "SKID 8"




bom = "NK DN 40-160"

mot = "90S_RIGHT"

aco = "E22424"


skid = "SKID 7"




bom = "NK DN 50-125"

mot = "80_RIGHT"

aco = "E21924"


skid = "SKID 9"




bom = "NK DN 50-125"

mot = "90S_RIGHT"

aco = "E22424"


skid = "SKID 10"




38

bom = "NK DN 50-125"

mot = "90S_RIGHT"

aco = "E22424"


skid = "SKID 10"




bom = "NK DN 50-160"

mot = "80_RIGHT"

aco = "E21924"


skid = "SKID 11"




bom = "NK DN 50-160"

mot = "90S_RIGHT"

aco = "E22424"


skid = "SKID 12"




bom = "NK DN 50-160"

mot = "90S_RIGHT"

aco = "E22424"


skid = "SKID 12"




bom = "NK DN 65-125"

mot = "100L_RIGHT"

aco = "E22824"


skid = "SKID 13"



Potencia.Value = "3") Then

bom = "NK DN 65-125"

mot = "100L_RIGHT"

aco = "E22824"


skid = "SKID 13"




bom = "NK DN 65-125"

mot = "112M_RIGHT"

aco = "E22824"


39

skid = "SKID 14"




bom = "NK DN 65-250"

mot = "100L_RIGHT"

aco = "E32832"


skid = "SKID 15"




bom = "NK DN 65-250"

mot = "100L_RIGHT"

aco = "E32832"


skid = "SKID 15"




bom = "NK DN 65-250"

mot = "112M_RIGHT"

aco = "E32832"


skid = "SKID 16"


End If

'fin de la selección de los componentes

Set Part = swApp.ActiveDoc

' Open

'bomba

Set Part = swApp.OpenDoc6("C:\Users\user\Documents\Proyecto

2018\Solidos Bombas\" & bom & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus,

longwarnings)

swApp.ActivateDoc2 bom, False, longstatus

'save

longstatus = Part.SaveAs3("C:\Users\user\Documents\Proyecto

2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\BOMBA.SLDPRT", 0, 2)

'cerrar

swApp.CloseDoc bom

'motor

'Open


2018\Solidos Motores\" & mot & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus,

longwarnings)

swApp.ActivateDoc2 mot, False, longstatus

'save

40


2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\MOTOR.SLDPRT", 0, 2)

'cerrar

swApp.CloseDoc mot

'acople

'Open


2018\Acoples\" & aco & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings)

swApp.ActivateDoc2 aco, False, longstatus

'save


2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ACOPLE.SLDPRT", 0, 2)

'cerrar

swApp.CloseDoc aco

'guardaacople

'Open


2018\Guardas\" & gua & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings)

swApp.ActivateDoc2 gua, False, longstatus

'save


2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\GUARDA.SLDPRT", 0, 2)

'cerrar

swApp.CloseDoc gua

'Skip

'Open


2018\Solidos Skids\" & skid & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus,

longwarnings)

swApp.ActivateDoc2 skid, False, longstatus

'save


2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\SKID.SLDPRT", 0, 2)

'cerrar

swApp.CloseDoc skid

'Skip

'espaciadores

'Open


2018\Espaciadores Motor\" & esp & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus,

longwarnings)

swApp.ActivateDoc2 esp, False, longstatus

'save


2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ESPACIADOR.SLDPRT", 0, 2)

'cerrar

swApp.CloseDoc esp

'Abrir Ensamble

41


2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ENSAMBLEFINAL.SLDASM", 2, 0, "",

longstatus, longwarnings)

Dim swAssembly As Object

Set swAssembly = Part

swApp.ActivateDoc2 "ENSAMBLEFINAL", False, longstatus



'guardar ensamble

' Save As


2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ENSAMBLEFINAL.SLDASM", 0, 2)

' Abrir dibujo


2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ENSAMBLEFINAL.SLDDRW", 3, 0, "",

longstatus, longwarnings)

Dim swDrawing As Object

Set swDrawing = Part

swApp.ActivateDoc2 "ENSAMBLEFINAL - Hoja1", False, longstatus



'guardar pdf

' Save As


2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ENSAMBLEFINAL.PDF", 0, 0)

End Sub

Private Sub Potencia_Change()

End Sub

Private Sub Serie_Change()

Dim val, val2 As String

val = Serie.Value

val2 = bombas.Value

If (val = "125" And val2 = "NK 32") Then

Potencia.Clear

Potencia.List = Array("0.35", "0.55")

Potencia.Text = Potencia.List(0)

ElseIf (val = "160" And val2 = "NK 32") Then

Potencia.Clear

Potencia.List = Array("0.35", "0.55")


42


Potencia.Clear

Potencia.List = Array("0.55", "0.75", "1.1")



Potencia.Clear

Potencia.List = Array("0.55", "0.75", 1.1)



Potencia.Clear




Potencia.Clear




Potencia.Clear

Potencia.List = Array("2.2", "3", "4")



Potencia.Clear

Potencia.List = Array("2.2", "3", "4")


Else

Potencia.Text = "Seleccione una Serie y presione ENTER"

End If

End Sub

Private Sub UserForm_Click()

End Sub