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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.
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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.)
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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)
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SKID GUARDA ACOPLE ELEVADORES DE MOTOR
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ALT
O
LAR
GO
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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
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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.
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24
Ilustración 5. Paso 1 Bomba seleccionada eje libre. (Autor)
Ilustración 6. Paso 2 Motor seleccionado eje libre. (Autor)
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Ilustración 7. Paso 3 Skid Dismensionado (Autor)
Ilustración 8. Paso 4 Bases dimensionadas (Autor)
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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
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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)
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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)
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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.
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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.
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31
6. BIBLIOGRAFÍA
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7. ANEXOS 7.1. ANEXO 1
Tabla 4 Tabla general de datos
SKID
GUARDA
ACOPLE
ELEVADORES DE MOTOR
BO
MB
A
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IE
PO
TEN
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NK 32
125
0,37
71
0,007
E2
14j6
24
112
71
41
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3/16" UNC
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248
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26
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112
16
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714
1 210
714
100
181,85
134,3
102,2
48
41
128
3/16" UNC
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16
NK 32
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E2
19j6
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190
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2 210
742
100
181,85
134,3
102,2
52
32
144
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UNC
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20
NK 32
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E2
14j6
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201,85
134,3
102,2
48
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NK 32
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52
52
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UNC
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NK 40
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742
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52
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NK 40
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742
100
201,85
134,3
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52
52
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UNC
100
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NK
16
1,
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E2
24
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3/8"
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26
17
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20
24
79
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79
10
201,
134,
10
55
42
16
3/8"
12
20
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34
40
0 1 S/L
22
j6
2 5 UNC
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6 UNC
5
NK 50
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E2
19j6
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100
3/8"
UNC
52
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66
190
393
460
40
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
Serie.List = Array("125", "160")
Serie.Text = Serie.List(0)
Case Is = "NK 50"
Serie.Clear
Serie.List = Array("125", "160")
Case Is = "NK 65"
Serie.Clear
Serie.List = Array("125", "250")
Serie.Text = Serie.List(0)
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"
gua = "Guarda Acople 2"
skid = "SKID 2"
esp = "Espaciador 2"
ElseIf (bombas.Value = "NK 32" And Serie.Value = "160" And
Potencia.Value = "0.37") Then
bom = "NK DN 32-160"
mot = "71_RIGHT"
aco = "E21424"
gua = "Guarda Acople 3"
skid = "SKID 3"
esp = "Espaciador 3"
ElseIf (bombas.Value = "NK 32" And Serie.Value = "160" And
Potencia.Value = "0.55") Then
bom = "NK DN 32-160"
mot = "80_RIGHT"
aco = "E21924"
gua = "Guarda Acople 3"
skid = "SKID 8"
esp = "Espaciador 4"
ElseIf (bombas.Value = "NK 40" And Serie.Value = "125" And
Potencia.Value = "0.55") Then
bom = "NK DN 40-125"
mot = "80_RIGHT"
aco = "E21924"
gua = "Guarda Acople 2"
skid = "SKID 5"
esp = "Espaciador 2"
ElseIf (bombas.Value = "NK 40" And Serie.Value = "125" And
Potencia.Value = "0.75") Then
bom = "NK DN 40-125"
mot = "80_RIGHT"
aco = "E21924"
gua = "Guarda Acople 2"
skid = "SKID 5"
esp = "Espaciador 2"
ElseIf (bombas.Value = "NK 40" And Serie.Value = "125" And
Potencia.Value = "1.1") Then
bom = "NK DN 40-125"
-
37
mot = "90S_RIGHT"
aco = "E22424"
gua = "Guarda Acople 2"
skid = "SKID 6"
esp = "Espaciador 5"
ElseIf (bombas.Value = "NK 40" And Serie.Value = "160" And
Potencia.Value = "0.55") Then
bom = "NK DN 40-160"
mot = "80_RIGHT"
aco = "E21924"
gua = "Guarda Acople 3"
skid = "SKID 8"
esp = "Espaciador 4"
ElseIf (bombas.Value = "NK 40" And Serie.Value = "160" And
Potencia.Value = "0.75") Then
bom = "NK DN 40-160"
mot = "80_RIGHT"
aco = "E21924"
gua = "Guarda Acople 3"
skid = "SKID 8"
esp = "Espaciador 4"
ElseIf (bombas.Value = "NK 40" And Serie.Value = "160" And
Potencia.Value = "1.1") Then
bom = "NK DN 40-160"
mot = "90S_RIGHT"
aco = "E22424"
gua = "Guarda Acople 3"
skid = "SKID 7"
esp = "Espaciador 6"
ElseIf (bombas.Value = "NK 50" And Serie.Value = "125" And
Potencia.Value = "0.75") Then
bom = "NK DN 50-125"
mot = "80_RIGHT"
aco = "E21924"
gua = "Guarda Acople 3"
skid = "SKID 9"
esp = "Espaciador 4"
ElseIf (bombas.Value = "NK 50" And Serie.Value = "125" And
Potencia.Value = "1.1") Then
bom = "NK DN 50-125"
mot = "90S_RIGHT"
aco = "E22424"
gua = "Guarda Acople 3"
skid = "SKID 10"
esp = "Espaciador 6"
ElseIf (bombas.Value = "NK 50" And Serie.Value = "125" And
Potencia.Value = "1.5") Then
-
38
bom = "NK DN 50-125"
mot = "90S_RIGHT"
aco = "E22424"
gua = "Guarda Acople 3"
skid = "SKID 10"
esp = "Espaciador 6"
ElseIf (bombas.Value = "NK 50" And Serie.Value = "160" And
Potencia.Value = "0.75") Then
bom = "NK DN 50-160"
mot = "80_RIGHT"
aco = "E21924"
gua = "Guarda Acople 4"
skid = "SKID 11"
esp = "Espaciador 7"
ElseIf (bombas.Value = "NK 50" And Serie.Value = "160" And
Potencia.Value = "1.1") Then
bom = "NK DN 50-160"
mot = "90S_RIGHT"
aco = "E22424"
gua = "Guarda Acople 4"
skid = "SKID 12"
esp = "Espaciador 8"
ElseIf (bombas.Value = "NK 50" And Serie.Value = "160" And
Potencia.Value = "1.5") Then
bom = "NK DN 50-160"
mot = "90S_RIGHT"
aco = "E22424"
gua = "Guarda Acople 4"
skid = "SKID 12"
esp = "Espaciador 8"
ElseIf (bombas.Value = "NK 65" And Serie.Value = "125" And
Potencia.Value = "2.2") Then
bom = "NK DN 65-125"
mot = "100L_RIGHT"
aco = "E22824"
gua = "Guarda Acople 4"
skid = "SKID 13"
esp = "Espaciador 9"
ElseIf (bombas.Value = "NK 65" And Serie.Value = "125" And
Potencia.Value = "3") Then
bom = "NK DN 65-125"
mot = "100L_RIGHT"
aco = "E22824"
gua = "Guarda Acople 4"
skid = "SKID 13"
esp = "Espaciador 9"
ElseIf (bombas.Value = "NK 65" And Serie.Value = "125" And
Potencia.Value = "4") Then
bom = "NK DN 65-125"
mot = "112M_RIGHT"
aco = "E22824"
gua = "Guarda Acople 4"
-
39
skid = "SKID 14"
esp = "Espaciador 10"
ElseIf (bombas.Value = "NK 65" And Serie.Value = "250" And
Potencia.Value = "2.2") Then
bom = "NK DN 65-250"
mot = "100L_RIGHT"
aco = "E32832"
gua = "Guarda Acople 5"
skid = "SKID 15"
esp = "Espaciador 11"
ElseIf (bombas.Value = "NK 65" And Serie.Value = "250" And
Potencia.Value = "3") Then
bom = "NK DN 65-250"
mot = "100L_RIGHT"
aco = "E32832"
gua = "Guarda Acople 5"
skid = "SKID 15"
esp = "Espaciador 12"
ElseIf (bombas.Value = "NK 65" And Serie.Value = "250" And
Potencia.Value = "4") Then
bom = "NK DN 65-250"
mot = "112M_RIGHT"
aco = "E32832"
gua = "Guarda Acople 5"
skid = "SKID 16"
esp = "Espaciador 13"
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
Set Part = swApp.OpenDoc6("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\Solidos Motores\" & mot & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus,
longwarnings)
swApp.ActivateDoc2 mot, False, longstatus
'save
-
40
longstatus = Part.SaveAs3("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\MOTOR.SLDPRT", 0, 2)
'cerrar
swApp.CloseDoc mot
'acople
'Open
Set Part = swApp.OpenDoc6("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\Acoples\" & aco & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings)
swApp.ActivateDoc2 aco, False, longstatus
'save
longstatus = Part.SaveAs3("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ACOPLE.SLDPRT", 0, 2)
'cerrar
swApp.CloseDoc aco
'guardaacople
'Open
Set Part = swApp.OpenDoc6("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\Guardas\" & gua & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus, longwarnings)
swApp.ActivateDoc2 gua, False, longstatus
'save
longstatus = Part.SaveAs3("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\GUARDA.SLDPRT", 0, 2)
'cerrar
swApp.CloseDoc gua
'Skip
'Open
Set Part = swApp.OpenDoc6("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\Solidos Skids\" & skid & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus,
longwarnings)
swApp.ActivateDoc2 skid, False, longstatus
'save
longstatus = Part.SaveAs3("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\SKID.SLDPRT", 0, 2)
'cerrar
swApp.CloseDoc skid
'Skip
'espaciadores
'Open
Set Part = swApp.OpenDoc6("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\Espaciadores Motor\" & esp & ".SLDPRT", 1, 0, "", longstatus,
longwarnings)
swApp.ActivateDoc2 esp, False, longstatus
'save
longstatus = Part.SaveAs3("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ESPACIADOR.SLDPRT", 0, 2)
'cerrar
swApp.CloseDoc esp
'Abrir Ensamble
-
41
Set Part = swApp.OpenDoc6("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ENSAMBLEFINAL.SLDASM", 2, 0, "",
longstatus, longwarnings)
Dim swAssembly As Object
Set swAssembly = Part
swApp.ActivateDoc2 "ENSAMBLEFINAL", False, longstatus
Set Part = swApp.ActiveDoc
Set Part = swApp.ActiveDoc
'guardar ensamble
' Save As
longstatus = Part.SaveAs3("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ENSAMBLEFINAL.SLDASM", 0, 2)
' Abrir dibujo
Set Part = swApp.OpenDoc6("C:\Users\user\Documents\Proyecto
2018\SOLIDOS PARA ENSAMBLE\ENSAMBLEFINAL.SLDDRW", 3, 0, "",
longstatus, longwarnings)
Dim swDrawing As Object
Set swDrawing = Part
swApp.ActivateDoc2 "ENSAMBLEFINAL - Hoja1", False, longstatus
Set Part = swApp.ActiveDoc
Set Part = swApp.ActiveDoc
'guardar pdf
' Save As
longstatus = Part.SaveAs3("C:\Users\user\Documents\Proyecto
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")
Potencia.Text = Potencia.List(0)
-
42
ElseIf (val = "125" And val2 = "NK 40") Then
Potencia.Clear
Potencia.List = Array("0.55", "0.75", "1.1")
Potencia.Text = Potencia.List(0)
ElseIf (val = "160" And val2 = "NK 40") Then
Potencia.Clear
Potencia.List = Array("0.55", "0.75", 1.1)
Potencia.Text = Potencia.List(0)
ElseIf (val = "125" And val2 = "NK 50") Then
Potencia.Clear
Potencia.List = Array("0.75", "1.1", "1.5")
Potencia.Text = Potencia.List(0)
ElseIf (val = "160" And val2 = "NK 50") Then
Potencia.Clear
Potencia.List = Array("0.75", "1.1", "1.5")
Potencia.Text = Potencia.List(0)
ElseIf (val = "125" And val2 = "NK 65") Then
Potencia.Clear
Potencia.List = Array("2.2", "3", "4")
Potencia.Text = Potencia.List(0)
ElseIf (val = "250" And val2 = "NK 65") Then
Potencia.Clear
Potencia.List = Array("2.2", "3", "4")
Potencia.Text = Potencia.List(0)
Else
Potencia.Text = "Seleccione una Serie y presione ENTER"
End If
End Sub
Private Sub UserForm_Click()
End Sub