Software para el diseño y selección de válvulas de control

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Automática y Sistemas Computacionales. TRABAJO DE DIPLOMA Software para el diseño y selección de válvulas de control Autor: Yandrek Alemán Rivas. Tutor: M.sc, Luis Martínez Veitía. Santa Clara 2007 "Año 49 de la Revolución.".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Automática y Sistemas Computacionales. TRABAJO DE DIPLOMA Software para el diseño y selección de válvulas de control Autor: Yandrek Alemán Rivas E-mail:[email protected]. Tutor: M.sc, Luis Martínez Veitía E-mail:[email protected]. Consultante: M.sc, José Enrique García Arteaga. E-mail:[email protected]. Santa Clara 2007 "Año 49 de la Revolución.".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Automática, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. Unos hombres sirven de puntales, y otros hombres necesitan de ellos. José Martí.

(5) ii. DEDICATORIA. A mis padres, a mi hermana, a mi esposa y a todos los que me han ayudado a obtener este éxito..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. A mis padres por su confianza y amor A los amigos que nunca me abandonaron A mi tutor por su preocupación A Cheo por guiarme al conocimiento A mi hermana por toda su ayuda A mi esposa por el tiempo que estuve lejos A todos los que han sido parte de mi vida.

(7) iv. TAREA TÉCNICA. Para la realización de este trabajo de diploma se deberán realizar las siguientes tares: • Desarrollo de una completa revisión bibliográfica sobre el tema • Confección del algoritmo del programa de cálculo • Entrega del software • Confección de la documentación • Escritura de la tesis. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. El presente trabajo se propone como objetivo desarrollar un software para el cálculo del dimensionamiento de una válvula, como ayuda en la asignatura de Medios Técnicos de Automatización y la utilización en la industria para el diseño de sistemas hidráulicos. Para lograr este objetivo se realizó una revisión bibliográfica en el tema de los software educativos y su influencia en la docencia así como en el tema de las válvulas de control. Después de adquirir estos conocimientos se pasó al estudio de la herramienta para hacer el software. Se realizó una aplicación en Borland Delphi que calcula el valor del coeficiente de flujo, el tipo de asiento y la característica de la válvula. La realización de este trabajo fue necesaria por las limitaciones en la preparación y puesta en práctica de varios talleres, los cuales. resultan de vital importancia para la adecuada y cumplimentada formación. profesional de los estudiantes de la carrera “Ingeniería en Automática”. En este importante tema no se contaba con un simulador para el caso en que no se pudieran realizar los talleres planificados. Se obtuvo un software con bajos requerimientos de hardware y aplicable a las condiciones de los laboratorios de la facultad..

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO................................................................................................................. i DEDICATORIA ................................................................................................................ ii AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... iii TAREA TÉCNICA ........................................................................................................... iv RESUMEN ........................................................................................................................ v INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1 Organización del informe ............................................................................................... 3 CAPÍTULO 1. 1.1. ANÁLISIS DE SOFTWARE Y VÁLVULAS ......................................... 4. El software ......................................................................................................... 5. 1.1.1. La Informática en la Educación .................................................................. 5. 1.1.2. Definicion de software educativo ................................................................ 7. 1.1.3. La influencia en la escuela cubana ............................................................. 12. 1.1.4. Clasificación de los Programas Didácticos ................................................ 15. 1.1.5. Caracteristicas esenciales de los programas educativos .............................. 17. 1.2. Elementos finales de control ............................................................................. 18. 1.2.1. La valvula de control ................................................................................. 18. 1.2.2. Especificación de válvulas......................................................................... 20. 1.2.3. Tamaño de las válvulas de control. ............................................................ 20.

(10) vii 1.2.4. Caracteristicas inherentes de las válvulas................................................... 21. 1.2.5. Tipos de valvulas de control ...................................................................... 26. 1.3. Antecedentes para la realización ....................................................................... 27. CAPÍTULO 2. 2.1. Metodología para la selección de una válvula de control ................................... 29. 2.1.1 2.2. DIMENSIONAMIENTO DE VÁLVULAS .......................................... 29. Dimensionamiento de válvulas de control................................................. 31. Herramientas usadas para la realización. .......................................................... 33. 2.2.1. Programa utilizado para comprobar ........................................................... 33. 2.2.2. Programa utilizado para la confección del software ................................... 35. 2.3. Las ecuaciones usadas para la programación .................................................... 42. CAPÍTULO 3.. DISCUSIÓN DEL SOFTWARE .......................................................... 45. 3.1. Análisis de resultados........................................................................................ 45. 3.2. Análisis económico ........................................................................................... 51. 3.3. Conclusiones del capítulo .................................................................................. 54. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................ 55 Conclusiones ................................................................................................................ 55 Recomendaciones ......................................................................................................... 55 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 56 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 57 ANEXOS ......................................................................................................................... 58 Anexo I. Principales tipos de válvulas ...................................................................... 59.

(11) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. El laboratorio de Medios Técnicos de Automatización se ha visto con ciertas limitaciones materiales, que han imposibilitado la preparación y puesta en práctica de varios talleres, los cuales. resultan de vital importancia para la adecuada y cumplimentada formación. profesional de los estudiantes de la carrera “Ingeniería en Automática”. Para los estudiantes universitarios de perfil técnico, les resultan necesario las actividades prácticas, ya que es la mejor forma de consolidar los conocimientos teóricos adquiridos en las clases, además es la actividad que más se asemeja a su futuro medio de trabajo. Por estas razones se han venido realizando mejoras para lograr desarrollar prácticas de laboratorio mas reales para que el estudiante adquiera habilidades que le tributen a su formación y preparación para su labor futura como técnico en una empresa. Dentro de estas se ha realizado un sistema de prácticas con autómatas, la utilización de software que simulen un dispositivo dado, ejemplo de ellos se utilizan en el laboratorio el Prosimax 1.39 para la simulación de autómatas, el ControlIP para la simulación de reguladores PID. Para el tema de las válvulas tan importante para la realización de los laboratorios en el cuadro de fricción y para el cumplimiento del plan de conocimiento del estudiante en la carrera para su inserción en el mundo laboral no contamos con ningún simulador para el caso de que por razones imprevistas no pueda realizarse los laboratorios referidos a este tema. El objetivo es por tanto desarrollar un software para el cálculo del dimensionamiento de una válvula..

(12) INTRODUCCIÓN. 2. Este objetivo se fundamenta en el impacto esperado Impacto Científico: Contribuye al aumento del personal de ciencia e innovación tecnológica con grado científico al generar una tesis de grado. Impacto Metodológico Organizativo: Aumenta el nivel de recalificación del personal al tener que utilizar los medios de cómputo para su trabajo. Impacto social de los conocimientos científicos y tecnológicos: Contribuye al mejoramiento de las condiciones de trabajo y mayor reconocimiento social. Impacto económico: Aumento del ahorro de divisas por concepto de importaciones, ya que no se necesita comprar un software Impacto tecnológico: Aumento del grado de aplicación en la informatización. Este tema es en la actualidad una preocupación dada la importancia para el desarrollo de prácticas de laboratorio, en las carreras universitarias de ciencias e ingeniería porque desarrolla los conocimientos básicos y habilidades necesarios en el diseño de equipos e instalaciones, que permitan a los alumnos una buena comprensión y resolución de los problemas que se deriven en el ejercicio de la profesión. Es importante obtener un software que sea fácil de utilizar por el usuario y que permita analizar con este resultado cual es la válvula que se necesita, para no depender de otros software que son más complejos y nos crean una dependencia..

(13) INTRODUCCIÓN. 3. Organización del informe El presente proyecto constará con tres capítulos; el primero se dedicará a exponer el concepto de software y la influencia del software educativo en la escuela cubana, sus características esenciales así como una descripción de qué es una válvula de control, cuáles son sus especificaciones, el tipo, el tamaño y las características de una válvula y el motivo por el cual se hace este proyecto. En el capítulo dos se expone cuál es la metodología para la selección de una válvula, cuáles son los antecedentes del dimensionamiento, qué programa fue utilizado para la confección del software y otras herramientas usadas para comprobar los resultados, así como las ecuaciones que fueron usadas en el software. En el capítulo tres se mostrarán los resultados obtenidos en el capítulo dos, a partir de las ecuaciones que se muestran se obtiene el resultado del dimensionamiento de la válvula comparándolo con el resultado obtenido en un software de la firma Masoneilan, de donde se obtienen algunas ventajas..

(14) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 4. CAPÍTULO 1. ANÁLISIS DE SOFTWARE Y VÁLVULAS. En este capítulo se hace un análisis del software su importancia y la influencia en la escuela cubana para luego analizar las válvulas y sus características. Este capítulo queda estructurado de la siguiente manera: • El software • La Informática en la Educación • Definición de software educativo • La influencia en la escuela cubana • Clasificación de los Programas Didácticos • Características esenciales de los programas educativos • Elementos finales de control • La válvula de control • Especificación de válvulas • Tamaño de las válvulas de control. • Características inherentes de las válvulas • Tipos de válvulas de control • Antecedentes para la realización.

(15) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 1.1. 5. El software. Se denomina software, programática, equipamiento lógico o soporte lógico a todos los componentes intangibles de un ordenador o computadora, es decir, al conjunto de programas y procedimientos necesarios para hacer posible la realización de una tarea específica, en contraposición a los componentes físicos del sistema (hardware). Dentro de él se incluye el sistema operativo, que permite al resto de los programas funcionar adecuadamente, facilitando la interacción con los componentes físicos y el resto de las aplicaciones. Probablemente la definición más formal de software es la atribuida a la IEEE en su estándar 729: «la suma total de los programas de cómputo, procedimientos, reglas, documentación y datos asociados que forman parte de las operaciones de un sistema de cómputo». (Herbsleb J.D, Mar/Apr 2001) Bajo esta definición, el concepto de software va más allá de los programas de cómputo en sus distintas formas: código fuente, binario o ejecutable, además de su documentación, es decir, todo lo intangible. El término «software» fue usado por primera vez en este sentido por John W. Tukey en 1957. En las ciencias de la computación y la ingeniería de software, el software es toda la información procesada por los sistemas informáticos: programas y datos. El concepto de leer diferentes secuencias de instrucciones de la memoria de un dispositivo para controlar cálculos fue inventado por Charles Babbage como parte de su máquina diferencial. La teoría que forma la base de la mayor parte del software moderno fue propuesta por vez primera por Alan Turing en su ensayo de 1936, los números computables, con una aplicación al problema de decisión. 1.1.1 La Informática en la Educación La informática no puede ser una asignatura más, sino la herramienta que pueda ser útil a todas las materias, a todos los docentes y a la escuela misma, en cuanto a la institución que necesita una organización y poder comunicarse con la comunidad en que se encuentra. Entre las aplicaciones más destacadas que ofrecen las nuevas tecnologías se encuentra la multimedia que se inserta rápidamente en el proceso de la educación y ello es así, porque refleja cabalmente la manera en que el alumno piensa, aprende y recuerda, permitiendo.

(16) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 6. explorar fácilmente palabras, imágenes, sonidos, animaciones y videos, intercalando pausas para estudiar, analizar, reflexionar e interpretar en profundidad la información utilizada buscando de esa manera el deseado equilibrio entre la estimulación sensorial y la capacidad de lograr el pensamiento abstracto. En consecuencia, la tecnología multimedia se convierte en una poderosa y versátil herramienta que transforma a los alumnos, de receptores pasivos de la información en participantes activos, en un enriquecedor proceso de aprendizaje en el que desempeña un papel primordial la facilidad de relacionar sucesivamente distintos tipos de información, personalizando la educación, al permitir a cada alumno avanzar según su propia capacidad. No obstante, la mera aplicación de la multimedia en la educación no asegura la formación de mejores alumnos y futuros ciudadanos, si entre otros requisitos dichos procesos no van guiados y acompañados por el docente. El docente debe seleccionar con determinado criterio el material a estudiar a través del computador; será necesario que establezca una metodología de estudio, de aprendizaje y evaluación, que no convierta por ejemplo a la información brindada a través de un CD-ROM en un simple libro animado, en el que el alumno consuma grandes cantidades de información que no aporten demasiado a su formación personal. Por sobre todo el docente tendrá la precaución no sólo de examinar cuidadosamente los contenidos de cada material a utilizar para detectar posibles errores, omisiones, ideas o conceptos equívocos, sino que también deberá fomentar entre los alumnos una actitud de atento juicio crítico frente a ello. A la luz de tantos beneficios resulta imprudente prescindir de un medio tan valioso como lo es la Informática, que puede conducirnos a un mejor accionar dentro del campo de la educación. Pero para alcanzar ese objetivo, la enseñanza debe tener en cuenta no sólo la psicología de cada alumno, sino también las teorías del aprendizaje, aunque se desconozca aún elementos fundamentales de esos campos. Sin embargo, la educación en general y la Informática Educativa en particular, carecen aún de estima en influyentes núcleos de la población, creándose entonces serios problemas educativos que resultan difíciles de resolver y que finalmente condicionan el desarrollo global de la sociedad. La mejora del aprendizaje resulta ser uno de los anhelos más importante de todos los docentes, de allí que la enseñanza individualizada y el aumento de productividad de los mismos son los problemas críticos que se plantean en educación; el aprendizaje se logra mejor cuando es activo, es decir, cuando cada estudiante crea sus conocimientos en un ambiente dinámico.

(17) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 7. de descubrimiento. La duración de las clases y la metodología empleada en la actualidad, son factores que conducen fundamentalmente a un aprendizaje pasivo. Dado que la adquisición de los conocimientos no es activa para la mayoría de los estudiantes, la personalización se hace difícil. Sería loable que los docentes dedicasen más tiempo a los estudiantes en forma individual o en grupos pequeños; solamente cuando cada estudiante se esfuerza en realizar tareas, podemos prestarle atención como individuo. La incorporación de nuevos avances tecnológicos al proceso educativo necesita estar subordinada a una concepción pedagógica global que valorice las libertades individuales, la serena reflexión de las personas y la igualdad de oportunidades, hitos trascendentes en la formación de las personas, con vistas a preservar en la comunidad los valores de la verdad y la justicia. La computadora es entonces una herramienta, un medio didáctico eficaz que sirve como instrumento para formar personas libres y solidarias, amantes de la verdad y la justicia. En consecuencia toda evaluación de un proyecto de Informática Educativa debería tener en consideración en qué medida se han logrado esos objetivos. De lo expuesto se desprende lo siguiente: -Problema: Puede la Informática utilizarse como recurso didáctico-pedagógico en las distintas áreas y/o disciplinas de la Educación sistemática -Hipótesis: La Informática puede utilizarse como recurso didáctico-pedagógico en las distintas áreas y/o disciplinas de la Educación sistemática porque favorece al proceso de enseñanza-aprendizaje. (Beccaría, 1999) 1.1.2 Definicion de software educativo Se define el concepto genérico de Software Educativo como cualquier programa computacional cuyas características estructurales y funcionales sirvan de apoyo al proceso de enseñar, aprender y administrar. Un concepto más restringido de Software Educativo lo define como aquel material de aprendizaje especialmente diseñado para ser utilizado con una computadora en los procesos de enseñar y aprender.(Sánchez, 1999).

(18) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 8. Otro concepto de Software Educativo, es una aplicación informática, que soportada sobre una bien definida estrategia pedagógica, apoya directamente el proceso de enseñanzaaprendizaje constituyendo un efectivo instrumento para el desarrollo educacional del hombre del próximo siglo.(Lamas, 1999) Finalmente, los Software Educativos se pueden considerar como el conjunto de recursos informáticos diseñados con la intención de ser utilizados en el contexto del proceso de enseñanza – aprendizaje. Esta definición engloba todos los programas que se han estado elaborando con fines didácticos, desde los tradicionales programas basados en los Modelos Conductistas de la Enseñanza, los programas de Enseñanza Asistida por Ordenador (EAO), hasta los programas experimentales de Enseñanza Inteligente Asistida por Ordenador (EIAO), que, utilizando técnicas propias del campo de los Sistemas Expertos y de la Inteligencia Artificial en general, pretenden imitar la labor tutorial personalizada que realizan los profesores y presentan modelos de representación del conocimiento en consonancia con los procesos cognitivos que desarrollan los alumnos. Se caracterizan por ser altamente interactivos, a partir del empleo de recursos multimedia, como videos, sonidos, fotografías, diccionarios especializados, explicaciones de experimentados profesores, ejercicios y juegos instructivos que apoyan las funciones de evaluación y diagnóstico. Los software educativos pueden tratar las diferentes materias (Matemática, Idiomas, Geografía, Dibujo), de formas muy diversas (a partir de cuestionarios, facilitando una información estructurada a los alumnos, mediante la simulación de fenómenos) y ofrecer un entorno de trabajo más o menos sensible a las circunstancias de los alumnos y más o menos rico en posibilidades de interacción; pero todos comparten las siguientes características: •. Permite la interactividad con los estudiantes, retroalimentándolos y evaluando lo aprendido.. •. Facilita las representaciones animadas.. •. Incide en el desarrollo de las habilidades a través de la ejercitación.. •. Permite simular procesos complejos..

(19) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. •. 9. Reduce el tiempo de que se dispone para impartir gran cantidad de conocimientos facilitando un trabajo diferenciado, introduciendo al estudiante en el trabajo con los medios computarizados.. •. Facilita el trabajo independiente y a la vez un tratamiento individual de las diferencias.. •. Permite al usuario (estudiante) introducirse en las técnicas más avanzadas.. El uso del software educativo en el proceso de enseñanza - aprendizaje puede ser: Por parte del alumno. •. Se evidencia cuando el estudiante opera directamente el software educativo, pero en este caso es de vital importancia la acción dirigida por el profesor.. Por parte del profesor. •. Se manifiesta cuando el profesor opera directamente con el software y el estudiante actúa como receptor del sistema de información. La generalidad plantea que este no es el caso más productivo para el aprendizaje.. El uso del software por parte del docente proporciona numerosas ventajas, entre ellas: •. Enriquece el campo de la Pedagogía al incorporar la tecnología de punta que revoluciona los métodos de enseñanza - aprendizaje.. •. Constituyen una nueva, atractiva, dinámica y rica fuente de conocimientos.. •. Pueden adaptar el software a las características y necesidades de su grupo teniendo en cuenta el diagnóstico en el proceso de enseñanza - aprendizaje.. •. Permiten elevar la calidad del proceso docente - educativo.. •. Permiten controlar las tareas docentes de forma individual o colectiva.. •. Muestran la relación entre las asignaturas.. •. Marca las posibilidades para una nueva clase más desarrolladora..

(20) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 10. Los software educativos a pesar de tener unos rasgos esenciales básicos y una estructura general común se presentan con unas características muy diversas: unos aparentan ser un laboratorio o una biblioteca, otros se limitan a ofrecer una función instrumental del tipo máquina de escribir o calculadora, otros se presentan como un juego o como un libro, bastantes tienen vocación de examen, unos pocos se creen expertos... y la mayoría participan en mayor o menor medida de algunas de estas peculiaridades. Para poner un orden se elaboraron múltiples tipologías que los clasifican a partir de diferentes criterios. Por ejemplo, hasta el año 2003, según los polos en los cuales se ha movido la educación, existían dos tipos de software educativos: 1.- Algorítmicos: donde predomina el aprendizaje vía transmisión del conocimiento, pues el rol del alumno es asimilar el máximo de lo que se le transmite. Considerando la función educativa se pueden clasificar en: •. Sistemas Tutoriales. Sistema basado en el diálogo con el estudiante, adecuado para presentar información objetiva, tiene en cuenta las características del alumno, siguiendo una estrategia pedagógica para la transmisión de conocimientos. •. Sistemas Entrenadores. Se parte de que los estudiantes cuentan con los conceptos y destrezas que van a practicar, por lo que su propósito es contribuir al desarrollo de una determinada habilidad intelectual, manual o motora, profundizando en las dos fases finales del aprendizaje: aplicación y retroalimentación. •. Sistemas de Libros Electrónicos. Su objetivo es presentar información al estudiante a partir del uso de texto, gráficos, animaciones, videos, etc., pero con un nivel de interactividad y motivación que le facilite las acciones que realiza. 2.- Heurísticos: donde el estudiante descubre el conocimiento interactuando con el ambiente de aprendizaje que le permita llegar a él..

(21) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 11. Considerando la función educativa se pueden clasificar en: •. Sistemas de Simuladores. Su objetivo es apoyar el proceso de enseñanza – aprendizaje, semejando la realidad de forma entretenida. •. Sistemas de Juegos Educativos. Su objetivo es llegar a situaciones excitantes y entretenidas, sin dejar en ocasiones de simular la realidad. •. Sistemas Expertos. Programa de conocimientos intensivo que resuelve problemas que normalmente requieren de la pericia humana. Ejecutan muchas funciones secundarias de manera análoga a un experto, por ejemplo, preguntar aspectos importantes y explicar razonamientos. •. Sistemas Tutoriales Inteligentes de enseñanza. Despiertan mayor interés y motivación, puesto que pueden detectar errores, clasificarlos, y explicar por qué se producen, favoreciendo así el proceso de retroalimentación del estudiante. A partir del 2004 surge una nueva tendencia, que es la de integrar en un mismo producto todas o algunas de estas tipologías de software educativos. A este nuevo modelo de software se le ha denominado hiperentorno educativo o hiperentorno de aprendizaje, lo cual no es más que un sistema informático basado en tecnología hipermedia que contiene una mezcla de elementos representativos de diversas tipologías de software educativo..

(22) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 12. 1.1.3 La influencia en la escuela cubana Para hablar de la influencia de los software educativos en la educación cubana tenemos que decir que en Cuba se han operado tres revoluciones educacionales en tres momentos de su desarrollo.. •. La primera de ellas ocurre en 1961 cuando se lleva adelante la Campaña Nacional de Alfabetización.. •. La segunda revolución educacional fue en 1972, cuando nace el Destacamento Pedagógico "Manuel Ascunce Domenech" respuesta revolucionaria que garantizó que ningún escolar quedara sin acceso a la educación secundaria.. •. Y la tercera revolución educacional que tiene como principal objetivo desarrollar una batalla de ideas para que todo nuestro pueblo alcance una cultura general e integral.. Se han instrumentado más de 100 programas. Entre ellos podemos citar. La instalación de un televisor en cada aula de todas las escuelas y un video por cada 100 alumnos. La salida al aire del canal educativo con una programación curricular de tele clases para todas las enseñanzas y con programas culturales e informativos. Otros programas como "Universidad para Todos", las "Mesas Redondas" y las "Tribunas Abiertas" Y El programa de computación en la educación que ha complementado la existencia de más de 300 "Joven Club" constituidos en una red que posibilita el acceso de toda la población a la educación. Se ha generalizado la enseñanza de la computación desde el grado preescolar hasta la educación superior. La computación ha sido estudiada como objetivo y como herramienta de trabajo, sin embargo, su mayor empleo está dado como medio de enseñanza. En el desarrollo de la Informática Educativa en Cuba, la utilización de la computación en la enseñanza, en las investigaciones científicas, en la gestión docente ha constituido un objetivo priorizado de la Política Nacional Informática..

(23) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 13. El establecimiento de un plan director de la Informática en la Educación Superior permitió la determinación de enfoques y concepciones entre la tecnología y los diferentes entornos educacionales y entre ellos está: •. La producción de software educativo, donde ya se están dando pasos muy serios para la elaboración de software con tecnologías de avanzadas de apoyo a la enseñanza de diferentes disciplinas.. •. El software educativo como apoyo al proceso de enseñanza- aprendizaje en nuestro país se ha implementado teniendo en cuenta los avances tecnológicos en este sentido, es decir, a medida que avanza la informatización de nuestra sociedad y por ende la implementación de recursos informáticos en nuestras escuelas se introducen en las mismas recursos informáticos beneficiando la calidad de las clases en nuestras aulas.. El software educativo (SE) constituye una evidencia del impacto de la tecnología en la educación pues es la más reciente herramienta didáctica útil para el estudiante y profesor convirtiéndose en una alternativa válida para ofrecer al usuario un ambiente propicio para la construcción del conocimiento. Usar la informática como apoyo a procesos de aprendizaje es una inquietud que durante mucho tiempo viene siendo investigada. Su asimilación dentro de las instituciones educativas ha aumentado a un nivel excepcional teniendo en cuenta su aceptación en la escuela cubana Los software educacionales, son el problema más complicado desde el punto de vista científico, metodológico y psicológico y están relacionados, además, con los problemas de la posibilidad y la eficiencia de la enseñanza asistida por computadoras (EAC) y el modo de utilizar las computadoras. El software educacional, tiene justamente respuesta a numerosos requerimientos específicos en términos del sistema educacional, demandas metodológicas y pedagógicas entre muchas otras. Pero no todos los software que vemos hoy día son considerados educativos, en algunos casos, constituyen obras de arte en cuanto a estética, pues les falta orientación pedagógica, didáctica, ordenamiento de los contenidos a tratar según programas de estudio y otros.

(24) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 14. muchos problemas pedagógicos que permiten catalogarlos dentro de estos tipos de software educativos. La utilización de un software educativo no puede estar justificada porque esté a mano y sea lo más sencillo, sino que tiene que estar fundamentada por un serio proceso de evaluación y selección. Por tanto la elaboración de un software educativo tiene que ser un proceso fértil, de creatividad, con un fundamento pedagógico, y que realmente se obtenga con el efecto deseado. Sin lugar a dudas, en la educación es donde mayores perspectivas actuales existen por la gran diversidad de asignaturas, su forma de programación y su conjugación con otras asignaturas, entre otros muchos factores, de aquí que la construcción de medios de enseñanza computarizados sea un reto en los momentos actuales y una inversión cuyos resultados se obtienen en el futuro pero que todo país y toda política educacional tiene que tener en cuenta y tiene que desarrollar. La computadora es un medio de enseñanza al igual que un libro o un vídeo, pero con mayor nivel de interactividad, elemento a tener en cuenta al decidir el medio a utilizar en un momento dado. La calidad de los software puede expresarse por su idoneidad o aptitud para su uso y por la medida de satisfacción de sus necesidades, entendiéndose en ello, que la calidad del proceso se alcanza cuando se satisfacen las expectativas del estudiante, del profesor, de la familia y en definitiva de la sociedad. Es por ello que un centro para la producción de software educativo es ya una realidad en Cuba. Su magia radica en que no es una empresa con intereses comerciales, como la mayoría de las que se dedican a esta labor en el mundo, sino que en ella se defiende la cultura y la idiosincrasia nacional, y sobre todo está esencialmente vinculada a los presupuestos pedagógicos del sistema educacional del país. La escuela cubana cuenta ya con tres colecciones: ‘Multi-saber’, —primer gran esfuerzo nacional dedicado a la Enseñanza Primaria—; ‘El Navegante’, para la Secundaria Básica; y ‘Futuro’, diseñado para el Bachillerato, la Enseñanza Técnica-Profesional y la Educación de Adultos..

(25) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 15. Hoy se trabaja en 60 nuevos proyectos, uno para la Educación Preescolar, diez para la Enseñanza Primaria y el resto para los Politécnicos. Los software que integran estas colecciones constituyen un hiperentorno educativo o un hiperentorno de aprendizaje, es decir tienen una mezcla armoniosa de las diferentes tipologías existentes atendiendo a sus funciones didácticas, auspiciando esto, soluciones concretas a diversas situaciones de aprendizaje desde un mismo software, que van desde la introducción de nuevos contenidos, el desarrollo y consolidación de habilidades llegando, incluso, a proponer tareas para la casa. Se prevé además la salida de la colección "Especialista" para la educación técnico profesional (ETP), también sobre la concepción pedagógica de modelos de hiperentornos de aprendizaje basados en tecnología hipermedia. En resumen, tanto los que utilizan el estudio de lenguajes de programación como aquellos que emplean diferentes software educativo con el propósito de apoyar el estudio de las distintas asignaturas, o ambas variantes, no pueden estar ajenos a que lo más importante es trasmitir a niños y adolescentes una cultura informática que les permita asimilar el desarrollo tecnológico presente y futuro, donde el ordenador sea un vínculo importante entre el niño y la constante evolución de los medios de comunicación. (Rodríguez, 2005) 1.1.4 Clasificación de los Programas Didácticos Los programas educativos a pesar de tener unos rasgos esenciales básicos y una estructura general común se presentan con unas características muy diversas: unos aparentan ser un laboratorio o una biblioteca, otros se limitan a ofrecer una función instrumental del tipo máquina de escribir o calculadora, otros se presentan como un juego o como un libro, bastantes tienen vocación de examen, unos pocos se creen expertos. Para poner orden, se han elaborado múltiples tipologías que clasifican los programas didácticos a partir de diferentes criterios..

(26) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 16. Uno de estos criterios se basa en la consideración del tratamiento de los errores que cometen los estudiantes, distinguiendo: •. Programas tutoriales directivos, que hacen preguntas a los estudiantes y controlan en todo momento su actividad. El ordenador adopta el papel de juez poseedor de la verdad y examina al alumno. Se producen errores cuando la respuesta del alumno está en desacuerdo con la que el ordenador tiene como correcta. En los programas más tradicionales el error lleva implícita la noción de fracaso.. •. Programas no directivos, en los que el ordenador adopta el papel de un laboratorio o instrumento a disposición de la iniciativa de un alumno que pregunta y tiene una libertad de acción sólo limitada por las normas del programa. El ordenador no juzga las acciones del alumno, se limita a procesar los datos que éste introduce y a mostrar las consecuencias de sus acciones sobre un entorno. Objetivamente no se producen errores, sólo desacuerdos entre los efectos esperados por el alumno y los efectos reales de sus acciones sobre el entorno. No está implícita la noción de fracaso. El error es sencillamente una hipótesis de trabajo que no se ha verificado y que se debe sustituir por otra. En general, siguen un modelo pedagógico de inspiración cognitivista, potencian el aprendizaje a través de la exploración, favorecen la reflexión y el pensamiento crítico y propician la utilización del método científico.. Otra clasificación interesante de los programas atiende a la posibilidad de modificar los contenidos del programa y distingue entre: •. programas cerrados (que no pueden modificarse). •. y programas abiertos, que proporcionan un esqueleto, una estructura, sobre la cual los alumnos y los profesores pueden añadir el contenido que les interese.. De esta manera se facilita su adecuación a los diversos contextos educativos y permite un mejor tratamiento de la diversidad de los estudiantes..

(27) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 17. 1.1.5 Caracteristicas esenciales de los programas educativos Los programas educativos pueden tratar las diferentes materias (matemáticas, idiomas, geografía, dibujo), de formas muy diversas (a partir de cuestionarios, facilitando una información estructurada a los alumnos, mediante la simulación de fenómenos) y ofrecer un entorno de trabajo más o menos sensible a las circunstancias de los alumnos y más o menos rico en posibilidades de interacción; pero todos comparten cinco características esenciales: •. Son materiales elaborados con una finalidad didáctica, como se desprende de la definición.. •. Utilizan el ordenador como soporte en el que los alumnos realizan las actividades que ellos proponen.. •. Son interactivos, contestan inmediatamente las acciones de los estudiantes y permiten un diálogo y un intercambio de informaciones entre el ordenador y los estudiantes.. •. Individualizan el trabajo de los estudiantes, ya que se adaptan al ritmo del trabajo de cada uno y pueden adaptar sus actividades según las actuaciones de los alumnos.. •. Son fáciles de usar. Los conocimientos informáticos necesarios para utilizar la mayoría de estos programas son similares a los conocimientos de electrónica necesarios para usar un vídeo, es decir, son mínimos, aunque cada programa tiene unas reglas de funcionamiento que es necesario conocer..

(28) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 1.2. 18. Elementos finales de control. Los elementos finales de control son los dispositivos encargados de transformar una señal de control en un flujo de masa o energía (variable manipulada). Es esta variable manipulada la que incide en el proceso, causando cambios de la variable controlada. Lo más común en los procesos es que la manipulación sea un caudal de un fluido. Para ajustar el flujo de fluidos en una línea existen principalmente dos mecanismos: •. Modificar la energía entregada al fluido (bombas y ventiladores de velocidad variable). •. Modificar la resistencia al paso del fluido (válvulas, registros en ductos de gases). De los diversos elementos finales de control, los más utilizados en la industria son las válvulas reguladoras con actuadores neumáticos o eléctricos.. 1.2.1 La valvula de control La válvula de control es básicamente un orificio variable por efecto de un actuador. Constituye el elemento final de control en más del 90 % de las aplicaciones industriales. En el control automático de los procesos industriales la válvula de control juega un papel muy importante en el lazo de regulación porque realiza la función de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de variable medida. En el lazo de control tiene tanta importancia como el elemento primario, el transmisor y el controlador. En la figura1 se ve una válvula globo con un actuador neumático de diafragma en donde se indican las diversas piezas que la constituyen.

(29) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 19. Esta válvula utiliza una señal externa que puede ser neumática o eléctrica y posteriormente transformada en una de tipo neumática que incide en el cabezal. Estos elementos los podemos considerar constituidos por dos partes: -Actuador: recibe la señal de controlador y la transforma en un desplazamiento (lineal o rotacional) merced a un cambio en la presión ejercida sobre el diafragma. -Cuerpo: el diafragma está ligado a un vástago o eje que hace que la sección de pasaje del fluido cambie y con ésta el caudal. (Creus, 1998).

(30) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 20. 1.2.2 Especificación de válvulas Especificar una válvula de control implica determinar las características de: - Cuerpo e internos: indicando el tipo, material y serie que se fija de acuerdo al servicio que debe prestar. También hay que indicar el diámetro que está relacionado con la capacidad y a esto se lo denomina dimensionamiento. Por último, algunos tipos de válvula permiten elegir la Característica de Flujo. - Actuador: una vez conocidos los detalles del cuerpo se debe elegir el tipo de motor (neumático de cabezal o pistón, eléctrico, etc.), la acción ante falla y el tamaño. - Accesorios: corresponde a elementos adicionales como transductores I/P o V/P, volante para accionamiento manual, posicionador, etc. 1.2.3 Tamaño de las válvulas de control. La selección del tamaño de una válvula de control es un procedimiento algo complejo. Como una forma de simplificar el dimensionamiento de la válvula se ha introducido el concepto de coeficiente de flujo (Cv). Se define como coeficiente de flujo la cantidad de United stated (US) galones por minuto de agua a temperatura ambiente que es capaz de manipular una válvula produciéndose en la misma una caída de presión de una libra por pulgada cuadrada. Este coeficiente es un indicador del tamaño de la válvula. A medida que aumenta el valor del coeficiente de flujo la válvula puede manipular un flujo mayor, considerando que se produce la misma caída de presión, lo que implica que el tamaño de la misma es mayor. Muchos de los problemas de manipulación de líquidos, gases y vapores pueden ser resueltos utilizando un coeficiente de flujo equivalente para la válvula, esto quiere decir que un flujo de cualquier fluido que atraviesa una restricción produciendo una caída de presión conocida puede ser expresado en términos de US galones por minuto de agua produciendo una caída de presión de una libra por pulgada cuadrada. Los valores de Cv calculados y dados por los fabricantes de válvulas son expresados para el flujo máximo que atraviesa la válvula, es decir, cuando está completamente abierta, y la caída de presión será la asociada a este flujo máximo..

(31) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 21. El coeficiente de flujo no involucra ninguna restricción de flujo específica, ya que el mismo está basado en la ley fundamental del flujo de fluidos ( v = 2gh ). El coeficiente de flujo brindado por los fabricantes, dado a flujo máximo, generalmente está determinado mediante pruebas realizadas por los mismos a sus válvulas. Es por esto que las diferencias en el diseño de las válvulas, así como en sus fabricantes hacen que difieran los valores de este de uno a otro, aunque de forma general y aproximada se toma que para una válvula de globo de doble asiento de una pulgada de diámetro su coeficiente de flujo es de 10. Para otros tamaños el Cv se obtiene multiplicando por 10 la raíz cuadrada del diámetro nominal. 1.2.4 Caracteristicas inherentes de las válvulas El obturador determina la característica de flujo de la válvula, es decir, la relación que existe entre la posición del obturador y el flujo del fluido que manipula la válvula. La característica de un fluido incompresible fluyendo en condiciones de presión diferencial constante a través de la válvula se denomina característica inherente de la válvula y se representa usualmente en forma gráfica tomando como ordenadas el porciento de flujo bajo una presión diferencial constaste (%Q) y el desplazamiento del obturador de la válvula expresado también en forma de por ciento de abertura de la válvula (%Xv). Las curvas de características inherentes más utilizadas son: Apertura rápida (conocida por ON/OFF). Lineal. Igual % en V (conocida como igual % y como de porte en V). Igual % en P (conocida como parabólica y como de porte en P). El obturador que da la característica de apertura rápida tiene la forma de un disco plano, según se ve en la Figura 1.1. El flujo aumenta mucho al principio del desplazamiento, llegándose rápidamente al máximo, de ahí la denominación de ON/OFF..

(32) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 22. Doble asiento. Simple asiento. Figura 1.1. Obturador de. apertura rápida. En el obturador de característica lineal el flujo es directamente proporcional al desplazamiento según:. q = qmáx. Donde:. %Xv %Xvmáx. q: flujo a una abertura %Xv. Esto también puede expresarse por:. q = K .% Xv Donde:. K es una constante de proporcionalidad.. Al hablarse de características es conveniente definir un concepto muy utilizado al analizar válvulas de control, es este la rangeability o rangeabilidad, que no es más que la relación de flujo máximo controlable a flujo mínimo controlable:. R=. flujo máx imo controlable flujo mín imo controlable.

(33) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 23. La definición de flujo máximo o flujo mínimo controlable es muy subjetiva. En ocasiones se define como flujo controlable aquel que está entre un 10 y un 90% de la abertura de la válvula, mientras que en otras se enmarca entre 5 y un 95%. Para este rango no hay estándares definidos. La mayoría de las válvulas tienen una rangeabilidad limitada y esta varía entre 20 y 50, siendo conveniente trabajar con valores altos de modo que la válvula pueda tener un efecto significativo sobre el flujo que manipula. En el caso de la curva de característica inherente lineal la rangeabilidad está entre 15 y 30. . Los tipos de obturadores para este tipo de acción lineal se muestran en la Figura 1.2.. Doble asiento. Figura 1.2 Obturador lineal Simple asiento En el obturador con característica de igual % (porte en V) cada incremento de desplazamiento del obturador produce un cambio en el flujo que es proporcional al valor del flujo antes de la variación. La rangeabilidad en estas válvulas está entre el 40 y 50. La expresión para este tipo de característica inherente es: %Xv  qmáx %Xvmáx. q = qmáx    qmín .

(34) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 24. O de otra forma:. q = b e a % Xv Donde:. a y b son constantes de proporcionalidad.. Industrialmente este es el tipo de obturados más empleado y tiene la forma en que se representa en la Figura 1.3.. Doble siento Simple asiento. Figura 1.3 Obturador de igual % en V. Los obturadores parabólicos son un tipo intermedio entre los lineales y los de igual %. Su expresión es:. q = K %Xv2. La forma de este tipo de obturador se presenta en la Figura 1.4.

(35) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 25. Doble asiento. .. Figura1.4.ObturadorParabólico.. Simple asiento Para todos estos tipos de acciones inherentes el gráfico que relaciona el %Xv con el %Q es el que se muestra en la Figura 1.5.. 100 80 60 %Q 40 20 0 0. 20. 40. 60. 80. 100. % Xv igual % lineal. parabólica apert. ráp.. Figura 1.5. Curvas de características inherentes para diferentes tipos de Obturadores.

(36) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 26. 1.2.5 Tipos de valvulas de control Existen diversos tipos de cuerpos, que se adaptan a la aplicación. Los que más se emplean en la práctica industrial se muestran en la tabla 1 ver anexo I. Teóricamente el tipo debe adoptarse en función de las necesidades del proceso, aunque a veces hay razones, económicas por ejemplo, que obligan a usar un tipo aunque éste no sea el más adecuado..

(37) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 1.3. 27. Antecedentes para la realización. En el laboratorio de Medios Técnicos de Automatización se ha visto con ciertas limitaciones materiales, que han imposibilitado la preparación y puesta en práctica de varios talleres, los cuales resultan de vital importancia para la adecuada y cumplimentada formación profesional de los estudiantes de la carrera “Ingeniería en Automática”. Para los estudiantes universitarios de perfil técnico, les resultan necesario las actividades prácticas, ya que es la mejor forma de consolidar los conocimientos teóricos adquiridos en las clases, además es la actividad que más se asemeja a su futuro medio de trabajo. Por estas razones se han venido realizando mejoras para lograr desarrollar prácticas de laboratorio mas reales para que el estudiante adquiera habilidades que le tributen a su formación y preparación para su labor futura como técnico en una empresa. Dentro de estas se ha realizado un sistema de prácticas con autómatas, la utilización de software que simulen un dispositivo dado, ejemplo de ellos se utilizan en el laboratorio el Prosimax 1.39 para la simulación de autómatas, el ControlIP para la simulación de reguladores PID. Para el tema de las válvulas tan importante para la realización de los laboratorios en el cuadro de fricción y para el cumplimiento del plan de conocimiento del estudiante en la carrera para su inserción en el mundo laboral no contamos con ningún simulador para el caso de que por razones imprevistas no pueda realizarse los laboratorios referidos a este tema. El objetivo es por tanto desarrollar un software para el cálculo del dimensionamiento de una válvula..

(38) CAPÍTULO 1. Análisis de software y válvulas. 28. Este objetivo se fundamenta en el impacto esperado Impacto Científico: Contribuye al aumento del personal de ciencia e innovación tecnológica con grado científico al generar una tesis de grado. Impacto Metodológico Organizativo: Aumenta el nivel de recalificación del personal al tener que utilizar los medios de cómputo para su trabajo. Impacto social de los conocimientos científicos y tecnológicos: Contribuye al mejoramiento de las condiciones de trabajo y mayor reconocimiento social. Impacto económico: Aumento del ahorro de divisas por concepto de importaciones, no se necesita comprar un software Impacto tecnológico: Aumento del grado de aplicación la informatización Este tema es en la actualidad una preocupación dada la importancia para el desarrollo de prácticas de laboratorio, en las carreras universitarias de ciencias e ingeniería porque desarrolla los conocimientos básicos y habilidades necesarios en el diseño de equipos e instalaciones, que permitan a los alumnos una buena comprensión y resolución de los problemas que se deriven en el ejercicio de la profesión La firma INECO realizo un software diseñado para ingenieros y usuarios finales que enfrentan la necesidad de dimensionar y seleccionar apropiadamente las válvulas de control requeridas para cada proceso o línea productiva. Al ser esta firma de estados unidos de norte América. sería imposible comprarlo. Por lo que se decidió hacer un software que. cumpliera con los requerimientos para las clases de laboratorio y de utilidad en la industria para una rápida selección de la válvula a utilizar, con este software se da cumplimiento al plan de la asignatura constituyendo un ahorro considerable de divisas al país..

(39) CAPÍTULO 2. Dimensionamiento de válvulas. 29. CAPÍTULO 2. DIMENSIONAMIENTO DE VÁLVULAS. En este capítulo abordaremos como se selecciona una válvula, cuales son las fórmulas para el dimensionamiento y la herramienta para comprobar los resultados haciendo uso de lo más factible para el diplomante, así como el programa utilizado para dar solución a los objetivos planteados. 2.1. Metodología para la selección de una válvula de control. 1. La información necesaria para la selección de una válvula de control más adecuada es: • Tipo de fluido. • Flujo máximo a manipular. • Flujo normal de operación. • Datos característicos de la fuente impulsora. Para el caso de bombas centrífugas se deberá poseer la curva característica de la misma. • Caída de presión en función del flujo del sistema, formado por tramos de tuberías, accesorios, exceptuando la correspondiente a la válvula de control. • Disponibilidad de válvulas entre las cuales seleccionar. 2. Si el flujo máximo no está sobre diseñado se deberá incrementar este entre un 10 y un 30 %..

(40) CAPÍTULO 2. Dimensionamiento de válvulas. 30. 3. Calcular el Cv requerido para la válvula. 4. Escoger en una primera selección aquellas válvulas que cumplan con que Cv real ≥ Cv requerido Con esto se garantiza que la válvula pueda manipular el flujo máximo con sobre diseño. 5. En caso de que exista una gran diferencia entre el Cv real y el Cv requerido es necesario recalcular los valores de flujo máximo y de caída de presión asociada. Esto implica la utilización de un procedimiento de tanteo y error. 6. Obtener la curva de característica real de la válvula. Para esto es necesario conocer la curva de característica inherente de la válvula a probar. 7. Determinar ganancia del proceso y de la válvula a diferentes valores de flujo. 8. Obtener para los pares de valores ganancia de la válvula-ganancia del proceso su producto. K = Kvi + Kpi 9. Será conveniente utilizar una válvula que en el mayor rango posible mantenga un valor constante de K. La dimensión de este intervalo viene dado por la rangeabilidad de la válvula, pero desde un punto de vista práctico si se cumple en un ± 25 % del flujo medio de operación es posible la utilización de esta válvula, en caso contrario debe ser probada otra. 10. En caso de no obtenerse una válvula que cumpla con estos requerimientos es imprescindible analizar el sistema de control desde el punto de vista de la estabilidad para comprobar la afectación que puede tener sobre la misma los cambios en la ganancia..

(41) CAPÍTULO 2. Dimensionamiento de válvulas. 2.1.1. 31. Dimensionamiento de válvulas de control. ANTECEDENTES 1960 Primer Antecedente FLUID CONTROL INSTITUTE 1967ISA establece un comité para el desarrollo y publicación de ecuaciones normalizadas de dimensionamiento. Norma de referencia ANSI ISA S 75.01 que se asemeja a la IEC 534-2-1 y 534-2-2 Dimensionar una válvula de control es seleccionar correctamente el diámetro del orificio que permita el pasaje del caudal necesario. El correcto dimensionamiento proveerá un mejor funcionamiento de la válvula reguladora y consecuentemente, que el lazo de control cumpla su objetivo de manera eficaz. Masoneilan en 1944 introdujo el concepto de CV o KV con la intención de normalizar el cálculo de dimensionamiento. Por definición, el CV es el caudal de agua a 60 ºF en gal/min que pasa través de la válvula ensayada completamente abierta y provoca una pérdida de carga de 1 psi. Mientras que, por definición, el KV es el caudal de agua a 15 ºC en m3/h que pasa a través de la válvula ensayada completamente abierta y provoca una pérdida de carga de 1 kg/cm2. 1 K V = 0,86 C V y 1 C V = 1,17 K V Unidos con todos los datos requeridos para una aplicación determinada, la idea es encontrar el diámetro de la válvula que se corresponda con el CV calculado o el inmediato superior. Por dimensionamiento se entiende la determinación del tamaño de la válvula, que viene dado por su diámetro. Es evidente que hay razones económicas que hacen que esta tarea sea importante, hay que tratar que este dispositivo tenga el menor tamaño (y por lo tanto el menor costo). Pero también hay razones técnicas, ya que válvulas sobre dimensionadas pueden llegar a tener un pobre desempeño cuando trabajan en un lazo de control. El método más aceptado para el dimensionamiento es conocido como el Procedimiento de Cv. Cv es el Coeficiente de Flujo de la válvula y depende del tipo, diámetro y grado de apertura de este dispositivo..

(42) CAPÍTULO 2. Dimensionamiento de válvulas. Las fórmulas básicas para el cálculo de Cv son:. Donde: F: Caudal. Para líquidos en (gal/min), para vapor en (lb/h) y para gases en (ft3/seg) estándar (60 °F y 14.7 psia) PV: Pérdida de carga en la válvula en (psig) P1: Presión aguas arriba (psia) P2: Presión aguas abajo (psia) γ: Densidad relativa del líquido respecto del agua a 60 °F Tsh: Recalentamiento del vapor respecto de las condiciones de saturación (°F). Vale cero para vapor saturado. G: Densidad relativa del gas respecto al aire a 60 °F y 14.7 psia T1: Temperatura del gas a la entrada de la válvula. 32.

(43) CAPÍTULO 2. Dimensionamiento de válvulas. 33. Esto sólo se aplica cuando el régimen de flujo es subcrítico y turbulento. Además, para líquidos hay que verificar que no se produzca cavitación. Si el régimen es viscoso o de transición se deben aplicar otras fórmulas. Cuando hay vaporización parcial del líquido, el régimen es crítico y se tiene en cuenta con una ecuación de dimensionamiento distinta con un coeficiente adicional. Para gases, también se debe tener en cuenta si el régimen es crítico o de transición. (álvarez, 2005) 2.2. Herramientas usadas para la realización.. En la actualidad existen varios lenguajes de programación para realizar aplicaciones visuales, analizaremos el seleccionado para la implementación teniendo en cuenta las facilidades, ventajas y lo mejor para la persona que hace el programa El programa que se utilizó para desarrollar el software es el delphi y usando las ecuaciones para el dimensionamiento con una mayor precisión, teniendo en cuenta los casos críticos. Es válido reconocer la importancia del uso de esta herramienta para obtener una interfaz amigable y sencilla brindando al usuario la facilidad de calcular y regresar para cambiar algún valor. Este algoritmo es más preciso dado que al comparar con un programa hecho en Excel nos da una diferencia notable lo que nos hace concluir que en ocasiones se seleccionan válvulas de mayor dimensión a la que realmente se necesita. Hemos utilizado parámetros estandarizados para pedir los datos necesarios para una buena selección. 2.2.1 Programa utilizado para comprobar El uso de una computadora ha llegado a evolucionar el trabajo, tal es el caso de trabajar en hojas de cálculo para agilizar tareas contables, financieras, matemáticas... Por lo que se usa el Excel como herramienta: Excel fue originalmente escrito para la Apple Macintosh de 512k en 1984-1985. Excel es una de las primeras planillas de cálculo en utilizar una interfaz gráfica con menús desplegables y la capacidad de clickear utilizando un puntero. Anteriormente se consideraba, que la planilla de cálculo Excel era para mucha gente más fácil de usar que el comando de interfaz de línea de los productos de PC-DOS..

(44) CAPÍTULO 2. Dimensionamiento de válvulas. 34. Descripción del Programa Un archivo de Microsoft Excel consta de un libro que contiene una o más hojas. Una hoja es como una hoja grande de contabilidad con filas y columnas que se cruzan para formar celdas que guardan datos. Los datos pueden ser números o texto que pueden introducir fórmulas que calculan valores basados en referencias a otros números del libro. Ventajas y características principales Es un programa de fácil manejo y muy potente, se realizan buenos trabajos, como puede ser una factura o bien nóminas o también llevar un control de los apuntes del banco, llevar las comisiones, los pagos, etc. Los cálculos en este programa no son comparables porque mientras no se especifique lo contrario son exactos - en Excel son muy precisos. Excel incorpora un potente instrumento "El Solver". Este instrumento hace lo que los técnicos llaman "optimización": calcular el mejor valor de una función sometida a unas restricciones -o a ninguna-. Se pueden introducir muchas restricciones y la velocidad con las que calcula las soluciones es asombrosa. Una de las posibilidades de Excel es la de presentar los datos de forma estética: puedes ponerles varios tipos de bordes, usar varios tipos de letra... Puede utilizar hojas para almacenar datos numéricos Utilizar las órdenes y herramientas de Microsoft Excel para ejecutar cálculos con sus datos. Puede ordenar, reorganizar, analizar y presentar sus datos fácilmente utilizando las prestaciones de Microsoft Excel, como son la copia, el desplazamiento, la ordenación, la consolidación, la representación gráfica y las tablas dinámicas. Puede en Excel sumar filas y columnas. Puede crear fórmulas para realizar cálculos tan simples como sumar los valores de dos celdas, o tan complejos como encontrar la desviación de un valor concreto con respecto a un conjunto de valores..

(45) CAPÍTULO 2. Dimensionamiento de válvulas. 35. La utilización de las casillas del Excel para realizar evaluaciones de una misma función con diferentes valores, es una de las características principales de esta herramienta En Excel podemos insertar y/o eliminar celdas, filas y columnas, diferente si trabajamos manualmente, ya que tendríamos que realizar el trabajo casi completo nuevamente si necesitaremos una fila o una columna. Podemos crear gráficos. Un gráfico es la representación gráfica de los datos de una hoja de cálculo facilitando de esta manera su interpretación. A la hora de crear un gráfico, Excel dispone de un asistente que nos guiará en la creación de éste. Puede crear gráficos de dos formas: en la misma hoja que sus datos o en una hoja de gráfico aparte en el mismo libro de trabajo. (Jiménez, 2003) 2.2.2 Programa utilizado para la confección del software Breve historia de Borland Delphi Delphi desciende del Pascal de Niklaus Wirth y cuando nació su versión 1, en 1995, se ejecutaba en Windows 3.1 y se basaba en la versión 8 de Turbo Pascal. Borland decide crear un nuevo lenguaje a partir de este último, potenciándolo hacia la tecnología Windows. Desde entonces ya incluía el BDE (Motor de Bases de Datos de Borland, Borland Database Engine) que es un conjunto de librerías que permiten el acceso funcional a bases de datos de escritorio, fuentes de datos ODBC o bases de datos SQL como DB2, SQL Server, Oracle, Informix, SyBase, etc. Delphi fue el primer lenguaje basado en componentes que permitía crear sus propios componentes, sin necesidad de recurrir a otros entornos para tales propósitos. Desde la versión 2, Delphi fue capaz de crear aplicaciones de 32 bits para Windows 95..

(46) CAPÍTULO 2. Dimensionamiento de válvulas. 36. La versión 3, que aparecido en 1997, incluía componentes para la programación de servidores Web, el aprovechamiento de OLE para ActiveX y bases de datos en múltiples capas. Todo esto para convertir a Delphi en un potente entorno de desarrollo cliente/servidor. BDE siguió creciendo, añadiendo formatos de archivos de Access y FoxPro y se modificó para acceder a AS/400, de IBM, saltándose esta configuración creándose para ello Delphi/400, que hacía tal tarea. Posteriormente en 1998 se liberó Delphi 4, con mejoras que no son perceptibles en la programación cotidiana pero sí en un entorno de programación avanzado, y se añadió soporte para objetos de Oracle 8. La versión 6 de Delphi apareció en 2001 y la 7 en 2003. Características de Delphi La programación en Delphi es un entorno de desarrollo RAD flexible y potente. Además, es intérprete de un lenguaje llamado Object Pascal. Es orientado a objetos. Esto quiere decir que incluye encapsulación, herencia y polimorfismo. A modo de explicación simple, RAD es una manera de permitir al programador ver o hacerse una idea (el aspecto que tendrá) de cómo quedará su aplicación mientras la desarrolla. Además, Delphi permite una integración completa con sus componentes. Éstos están basados en clases desarrolladas en el propio Delphi. No hay que utilizar otros entornos para crear o extender componentes. Otra característica es que el código de de éstos se encuentra dentro del espacio de la aplicación. Resumen de Características técnicas • Velocidad de ejecución, compilación y enlace cercana a C++ • Programación orientada a objetos verdadera, permite encapsulamiento, herencia y polimorfismo • Componentes integrados dentro de la aplicación • Soporte avanzado de bases de datos mediante BDE, ADO (ActiveX Database Objects, tecnología de Microsoft de acceso a bases de datos) • Fácil integración de informes y gráficos de gestión.

(47) CAPÍTULO 2. Dimensionamiento de válvulas. 37. Apariencia El conjunto de componentes básicos de Delphi se llama VCL, o librería de componentes visuales (Visual component Library). La distribución de las aplicaciones construidas con Delphi es más práctica, ya que al ir las VCL o componentes dentro de la aplicación, ésta se puede portar a cualquier equipo sólo con el ejecutable, sin necesidad de requerir otras librerías, como es el caso de Visual Basic con las dll u ocx relativos a componentes. La última versión de Delphi es la 7 y la mejor es la Enterprise, que incluye al motor Interbase. En la interfaz de Delphi se pueden encontrar una gran cantidad de objetos como ventanas, menús, iconos, etc. La paleta de componentes de Delphi se puede reducir a la medida de las necesidades del usuario ya que son muchas. Entre ellas las que se usan para desarrollo de aplicaciones comunes, de bases de datos, de Internet, de cliente o servidor de correos, servidores Web, creación de informes, gráficos, etc. Además posee un inspector de objetos (Object inspector) que muestra todas las propiedades y eventos asociados a éstos, un explorador de proyectos y un visor de código como las interfaces más importantes. Para hacernos una idea de lo que es y de lo que se puede conseguir con Delphi, vamos a ver de forma breve las propiedades más importantes y destacadas de que consta. 1-Delphi 1 es una potente herramienta de desarrollo de programas que permite la creación de aplicaciones para Windows 3.x, Windows95 y Windows NT. 2-Las aplicaciones pueden colocarse de forma muy sencilla en la pantalla según el principio de módulos. Para ello se dispone de una paleta dotada de una gran variedad de componentes, algo así como los bloques de construcción de cada programa. Esta paleta es denominada por Borland VCL (Visual Component Library), o biblioteca de componentes visuales. Tiene un aspecto similar a Visual Basic, pero aunque el aspecto externo indica la misma facilidad de uso que Visual Basic, el corazón del sistema Delphi es mucho más potente..