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Simulador de sismos a escala




Partes: 1, 2

  1. Desarrollo electromecánico
  2. Descripción del software
  3. Montaje electrónico de regulación
  4. Descripción de la operación del prototipo
  5. Conclusiones
  6. Recomendaciones
  7. Bibliografía

INTRODUCCION.

En Colombia, si se hace memoria, estamos siendo afectados aproximadamente con una catástrofe, producida por movimientos telúricos cada década, recordando como ejemplos cercanos el sismo de Popayán en el año 1983, el sismo de Córdoba Quindío en el año 1999, como sucesos recientes de tragedias ocasionadas por los "sismos" o por las "estructuras".

De otro lado, nuestro país esta ubicado en el Noroccidente de Suramérica, sitio en el cual convergen cuatro placas tectónicas, las cuales son Nazca, Cocos, Caribe y Continental, por lo cual es un sitio de alta amenaza sísmica. Estos factores permiten que exista una gran riqueza geológica.

Así mismo, para el estudio del sismo se hace necesario trabajar con cada una de las formaciones, teniendo en cuenta sus características geológicas y estudiar cual seria su comportamiento, para conocer más acerca de estos fenómenos y su propagación, dependiendo de las diferentes topologías de suelos, especialmente donde se piensen construir.

De esta manera, para acercarnos cada vez más en el conocimiento del comportamiento sísmico y reproducirlo a escala, se hace necesaria la construcción de un simulador de sismos, el cual represente movimientos en los tres ejes X, Y, Z, en función de datos reales recopilados por INGEOMINAS, de movimientos fuertes ocurridos en Colombia. Dentro de los propósitos iniciales no se planteo el alcance para de trabajar con sismos de otros países.

De todo lo anterior y por los momentos críticos que vive el mundo, el ingeniero civil actual debe trabajar en función, de las necesidades de la comunidad, con base en la accesibilidad tecnológica. De esta manera a través de la experimentación, se van adquiriendo, cada vez mayores competencias, para desarrollar su labor profesional, con mayor efectividad.

Los alcances propuestos se limitaron a nuestro país, para trabajar con tecnología nacional, en donde ha existido muy poco desarrollo tecnológico. En la actualidad la universidad del Valle cuenta con un simulador de cargas uníaxiales con capacidad de una tonelada de carga. La investigación desarrollada y presentada en este documento, produjo un prototipo para movimiento en los tres ejes, como modelo a escala con las limitaciones de peso y desplazamiento, proyectadas inicialmente.

La principal ventaja del simulador consiste en que, el movimiento esta controlado en las tres componentes. Tiene como desventaja que no estará orientado hacia grandes pesos y esta diseñado a manejar sismos a escala, para poder plantear sistemas de estabilización de la misma manera.

Finalmente, la aplicación del prototipo del simulador, es acercarnos cada vez más en el conocimiento de los sismos y poder hacer la representación de los eventos, ocurridos en Colombia, para trabajar con tecnología nacional. Posteriormente con las adecuaciones pertinentes es posible que sea utilizado para sismos ocurridos en otras latitudes. Así mismo, es posible probar diferentes tipos de disipadores de energía sísmica a escala, ya sean metálicos, fricciónales, visco elásticos, viscosos, sistemas de control activo, entre otros.

Dentro de los objetivos propuestos como diseñar y construir un software de control, diseñar y construir un prototipo, como simulador de sismos, fueron cumplidos a cabalidad, para sismos monitoreados por la red sísmica nacional colombiana, RSNC. La metodología fue en esencia experimental y empírica, sin desconocer desde luego la información consultada y relacionada de fuentes secundarias como el Internet.

Los resultados obtenidos, hasta el momento como primera etapa, darán origen a nuevas formulaciones de proyectos, para la mitigación de los efectos producidos por los movimientos telúricos. A partir de la optimización del prototipo es posible que nuevas investigaciones obtengan una referencia para el desarrollo de nuevos procesos investigativos.

  1. DESARROLLO ELECTROMECANICO

En este capitulo, se describe un planteamiento teórico y aplicación practica, de los conceptos para la construcción, del sistema electromecánico, del prototipo del simulador de sismos, el cual genera movimientos en función de datos suministrados previamente al software. Esta parte se explicara en detalle en el capitulo dos y cuatro.

1.1 INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA.

De los conocimientos adquiridos tanto en clase de electromagnetismo como de lecturas realizadas en libros de física como la Serway, Hollidey, curso de enseñanza visual Hemphil, entre otras, se llego a la siguiente conclusión.

"Inductancia es la propiedad de un circuito para hacer en el mismo una fuerza contraelectromotriz cuando se alimenta con corriente eléctrica alterna. Inducción es la influencia ejercida por un campo magnético sobre cuerpos o conductores cercanos".

El funcionamiento del simulador requiere generar una fuerza de atracción sobre un núcleo de acero. Para generar esta fuerza de atracción sobre el núcleo se basa en la teoría de la inducción electromagnética que se describe a continuación.

  1. LEY DE FLEMING PARA LA CORRIENTE INDUCIDA.

Figura 1. Ley modificada de Fleming para determinar la dirección de la FEM. Inducida en un inductor

Fuente: Inducción Electromagnética Hemphill Schools. Los Ángeles California, 1980, inducción electromagnética PR11-4.

"Según la figura 1, si el dedo pulgar de la mano izquierda se extiende en la dirección del movimiento de corte de las líneas y el índice hacia delante en la orientación del campo, el dedo cordial iniciara la trayectoria de la corriente inducida".

Cuando un inductor corta 100000000 (cien millones) de líneas de fuerza en un segundo, tiene inducida una fuerza electromotriz de un voltio. Este dato es de interés teórico solamente, ya que es fácil de comprender que no podría contar las líneas de fuerza por medios comunes. La fuerza electromotriz se determina prácticamente usando el Voltímetro.

Para generar el desplazamiento de las bandejas del prototipo, se construyó una bobina la cual tiene un falso núcleo de aluminio el cual sirve de formaleta para la bobina y como protector del solenoide. La teoría en la cual se basa la construcción de la bobina e interacción con el núcleo se describe a continuación.

1.3 LEY DE LENZ.

De los conocimientos adquiridos tanto en clase de electromagnetismo como de lecturas realizadas en libros de física como la Serway, Hollidey, curso de enseñanza visual Hemphil entre otras, se llegó a la siguiente conclusión.

Figura 2. El polo por inducción rechaza la polaridad semejante del imán

Fuente: Inducción Electromagnética Hemphill Schools. Los Ángeles California, 1980, inducción electromagnética PR.11-6.

En la figura2, se observa que aproximando el extremo norte de un imán a la bobina, el alambre de ésta cortará las líneas del campo magnético con lo que se inducirá una corriente. Teniendo en cuenta que todo conductor que lleva corriente se forma alrededor del mismo de un campo magnético, alrededor de la bobina se habrá formado un campo magnético.

En otras palabras, tendríamos un solenoide con propiedades magnéticas cada vez que acercamos el imán; su polaridad en el momento ilustrado seria indicada con las letras N

y S, esto es: el extremo próximo al imán seria el polo Norte. Por lo tanto, el extremo norte rechazaría la aproximación del polo Norte del imán de acuerdo con el principio de que polos iguales se repelen.

Al retirar el imán, la bobina cambia de polaridad debido a que el corte de las líneas de fuerza es ahora en dirección contraria a lo anterior. La figura anterior muestra el cambio de polaridad aludido, pudiendo observarse que ahora existe atracción entre el extremo sur de la bobina y el polo Norte del imán, por lo que se opondrá a que este salga.

En conclusión la ley de Lenz plantea que el campo magnético de una corriente inducida tiende a oponerse al campo magnético que la produjo.

Para generar un desplazamiento de los resortes en el prototipo a partir del núcleo, se requiere generar un campo magnético, a partir de un campo eléctrico. La teoría utilizada para generar este efecto, será descrita a continuación.

1.4 AUTOINDUCCION

Este fenómeno se refiere a la aparición de un voltaje en un conductor, como resultado del campo magnético producido por una corriente variable, que circula por el mismo.

Tomando para el caso de un electroimán si lo conectamos a una fuente de voltaje, en serie con un interruptor, al momento de cerrar el circuito, la corriente empezará a circular por las primeras vueltas de la bobina, continuando su paso a lo largo del conductor, vuelta tras vuelta.

Por supuesto, la corriente va produciendo un campo magnético y este se extiende del centro del núcleo hacia fuera, a una velocidad mucho mayor que la velocidad con que circula la corriente. Esto resulta en que el campo magnético que produce la corriente que circula por las primeras vueltas, será cortado por las vueltas siguientes, induciéndose en ellas un voltaje.

El voltaje inducido así es siempre opuesto al voltaje aplicado externamente, y por lo tanto reduce su valor. Por esa razón a ese voltaje inducido se le llama fuerza contraelectromotriz.

De esta manera el voltaje inducido es siempre menor que el aplicado a la bobina, pero de todas maneras lo reduce y retarda el paso de la corriente.

Una vez que la corriente ha circulado por todas las vueltas de la bobina, el campo magnético quedara estacionario, (siempre que la corriente sea continua) por lo tanto la autoinducción cesará.

Al abrir el circuito, el campo magnético se reconcentrara rápidamente, lo que significara un corte mas rápido de líneas de fuerza y por lo mismo, se induce un voltaje mayor. Este voltaje tiende a mantener la corriente en circulación, después de abrirse el circuito, lo que se hace visible en forma de una chispa ruidosa en el punto donde se abrió el circuito.

Si por otra parte, la intensidad de la corriente que circula por la bobina variara, se producirían los mismos efectos de autoinducción, pues el campo magnético formado alrededor de un conductor varía de acuerdo con los cambios de intensidad de la corriente.

Con el objeto de generar un campo electromagnético que es el elemento de control fundamental del prototipo del simulador, se debe tener en cuenta un análisis dimensional de las medidas electromagnéticas. Se describe a continuación

1.5 MEDIDAS DE LA INDUCTANCIA

"La inductancia se mide con en henrios [H] siendo esta la unidad fundamental".

"Un circuito tiene una inductancia de un henrio cuando una corriente aplicada cambia de intensidad a razón de un amperio por segundo, induce una fuerza electromotriz de un voltio".

1.6 DIFERENTES FORMAS DE INDUCTANCIAS.

El fenómeno de la inducción tiene aplicación importantísima en la electrónica y en la industria eléctrica.

Para la construcción de las bobinas se deben tener en cuenta factores como; longitud del devanado, diámetro del alambre, diámetro del núcleo, entre otros factores, los cuales se describen a continuación.

1.7 FACTORES QUE AFECTAN LA INDUCTANCIA.

Figura 3. Efecto del número de vueltas de la inductancia de una bobina

Fuente: Inducción Electromagnética Hemphill Schools Los Ángeles California.1980. PR.11-14

En la figura3. Hay un embobinado de 30 vueltas o espiras, mientras que el otro tiene 20 vueltas, siendo el diámetro de ambas bobinas el mismo. Como cada espira produce líneas de fuerza magnética, la bobina con mayor número de espiras tendrá mayor inductancia. Esta explicación esta descrita con mayor amplitud en la enseñanza teórica practica, elaborada por Ralph Hemphil, en la página PR.11-4

Figura 4. El Diámetro otro factor en una inductancia.

Fuente: Inducción Electromagnética Hemphill Schools. Los Ángeles California. 1980. PR.11-14

En la anterior figura se muestran bobinas con el mismo número de espiras pero de diámetro diferentes. Esto significa que en la bobina de mayor diámetro se producirá mayor número de líneas de fuerza magnética, por ser mayor la longitud del alambre y por lo tanto, tendrá mayor inductancia que la de diámetro menor.

El calibre o grueso del alambre, lo mismo que su aislamiento, tienen importancia en la inductancia. Si comparamos una bobina de 20vueltas de alambre #30 con otra también de 20 vueltas pero de alambre #14 (más grueso), teniendo ambas el mismo aislamiento, la primera tendrá mayor inductancia, debido a que la longitud del circuito magnético es mas reducida y el flux utilizable aumenta.

Debe tenerse presente que al referirse a las dimensiones de una inductancia, se define como longitud la distancia que ocupa el embobinado, sin tener en cuenta la forma o soporte de este. De la misma manera al tratarse del diámetro, consideramos desde el centro del alambre en un lado de la bobina al centro del alambre del lado opuesto.

Figura 5. Relación longitud del devanado

Fuente: Inducción Electromagnética Hemphill Schools Los Ángeles California PR.11-14.

La figura anterior consta de dos bobinas de un mismo diámetro y con el mismo número de vueltas; sin embargo, el embobinado a la izquierda esta más separado o espaciado que el de la derecha. Por lo tanto entre una espira y otra existe un espaciado, por el cual se escapan las líneas de fuerza magnética, reduciendo así la inductancia magnética.

Se requiere generar una atracción en función de la interacción mutua entre bobina y núcleo. El sistema de acople bobina núcleo va a trabajar en ocasiones con núcleo completo y en otras ocasiones con una parte del núcleo. Para controlar los desplazamientos del simulador, los conceptos teóricos utilizados en esta aplicación se describen a continuación.

1.8 EFECTO NUCLEO DE UNA BOBINA

"El hierro tiene una mayor permeabilidad que el aire. Esto significa que deja pasar con mayor facilidad las líneas de fuerza magnética que el aire".

Teniendo en cuenta lo anterior, es fácil comprender que una bobina cuyo núcleo es de hierro tiene mayor inductancia que una con núcleo de aire, aun cuando el diámetro longitud y numero de vueltas de las mismas son iguales, como lo indica la figura6.

El núcleo metálico aumenta el campo magnético. Y si es ferromagnético aumenta las líneas de fuerza en mayor proporción.

Figura 6. Efecto del núcleo en una bobina

Fuente: Inducción Electromagnética Hemphill Schools. Los Ángeles California. 1980 PR.11-16.

1.9 EL RESORTE.

El resorte es un elemento que tiene una trayectoria helicoidal (para la aplicación que se necesita) y trabaja en forma axial, ya sea por compresión o por tensión dentro del rango elástico y luego pasa al rango inelástico.

Para la aplicación del resorte, en el simulador se trabajó dentro del rango elástico obedeciendo a la ley de Hooke en donde F=-k*x:

X=desplazamiento

K= constante de recuperación.

F= fuerza

Figura 7. Resorte helicoidal de espiras cerradas estirado bajo la acción de una fuerza P

Fuente: Ferdinand L. Resistencia Singer. Resistencia de materiales p. 78.

1.10 SISTEMA DE MOVIMIENTO ACOPLADO, BOBINA, NUCLEO Y RESORTE.

Para simular los desplazamientos de sismos reales en una dimensión, se necesita mover en forma de onda controlada un diferencial de masa, para lo cual se utilizaron y aplicaron los conceptos físicos anteriormente descritos.

El funcionamiento se desarrolla de la siguiente forma: la bobina está en un estado de reposo, el resorte sostiene el núcleo de la bobina a medida que se aumenta el voltaje sobre la bobina, esta genera un campo magnético por fenómeno de inducción, atrayendo el núcleo de acero en sentido contrario del resorte, hasta llegar a un nivel máximo de acople de campo, sistema núcleo bobina. Luego se baja el voltaje y el resorte atrae el núcleo.

De la manera anteriormente descrita es como se generan los desplazamientos, en las bandejas que componen el prototipo, como simulador de sismos.

1.11 SISTEMA DE TRANSMISIÓN SOBRE UNA LÁMINA

Teniendo el sistema anteriormente descrito, la forma de transmisión de desplazamientos es la siguiente: para las bandejas que trabajan en dirección Norte –Sur, Este –Oeste el núcleo y el resorte están acoplados sobre una Almella, la cual cuelga de la tabla que se va a desplazar en función de la cantidad de fuerza electromotriz suministrada al sistema.

En el caso del desplazamiento Nadir Cenit los resortes trabajan por compresión. En este caso la bobina esta en la parte inferior, el resorte se ubica encima de la bobina y el núcleo suspende, anclado a la bandeja en medio del resorte.

1.12 ACOPLE GENERAL DEL SISTEMA.

A partir del acoplamiento y de la transmisión sobre la lamina, se construyo el sistema, de tal manera que se puedan tener desplazamientos en sentido Norte –Sur, Este-Oeste, Nadir-Cenit se concibió la siguiente disposición de elementos teniendo en cuenta la teoría anteriormente descrita y la funciones que deben cumplir.

1.13 SISTEMA ELECTROMECÁNICO DE SOPORTE

La figura, de la siguiente página se describe, la disposición geométrica de la parte inferior y superior de la primera bandeja. En la parte superior de la grafica se muestra la parte inferior de la bandeja y se describe la disposición de los núcleos de acero, de 5cm de diámetro y su ubicación respecto a la bandeja.

Figura 8. Bandeja de soporte 1

Fuente: Elaborado por Juan Carlos Castro Medina. Enero del 2004

En la bandeja inferior se muestra la configuración superior del ensamble del sistema de transmisión, donde el rectángulo rojo es la bobina, el tornillo amarillo es el núcleo y el resorte está en color naranja. Los marcos cuadrados que están en la parte tanto izquierda como derecha sirven como guías, para que la lamina que va colocada sobre ésta siga una trayectoria dada por el sistema de movimiento acoplado y adentro de los marcos van unas esferas, las cuales disminuyen la fricción entre láminas.

En la siguiente fotografía se muestra la configuración final de la bandeja construida, denominada número uno, la cual tiene tres núcleos de acero dispuestos en forma triangular para poder generar desplazamientos en sentido Nadir Cenit, y ser la plataforma de la bandeja en desplazamiento Este Oeste

Fotografía 1. Bandeja Nadir Cenit, parte inferior

Fuente: Fotografía tomada a la bandeja construida por Juan Carlos Castro Medina Junio 2004

La siguiente fotografía muestra la configuración de trabajo de interacción electromagnética, entre resorte, bobina y núcleo de acero. Se tiene como marco de referencia la gravedad de tal manera que la bandeja transmite la fuerza a los tres núcleos de acero, el resorte la transmite a la mesa del simulador.

El funcionamiento consiste que cuando hay una excitación en sentido Nadir, generada por un sismo a simular, la bobina recibe corriente eléctrica, generando un campo electromagnético, atrayendo el núcleo, contrarrestando la fuerza generada por el resorte, en sentido de la gravedad.

Al controlar la cantidad de voltaje, directamente se atrae el núcleo, a mayor voltaje bajo intensidad constante, superior campo y a mayor campo electromagnético, aumenta la atracción, por consecuencia mayor desplazamiento, y cuando se requiere desplazamiento en sentido contrario se disminuye el voltaje. De esta manera el resorte empuja el núcleo en sentido contrario de la gravedad generando un desplazamiento en sentido Cenit.

Esta es la descripción de funcionamiento de la generación y control electromecánico del sistema en sentido Nadir Cenit.

Fotografía 2. Bobinas Nadir Cenit

Fuente: Fotografía tomada a las bobinas dispuestas por Juan Carlos Castro Medina Junio 2004.

La siguiente grafica muestra la bandeja que va a generar un desplazamiento en dirección perpendicular a la anterior, con el mismo sistema de funcionamiento, con la diferencia que ésta trabaja en sentido, perpendicular a la gravedad.

Figura 9. Bandeja de soporte 2

Fuente: Elaborado por Juan Carlos Castro Medina. Enero del 2004.

En la figura superior está la bandeja que se va a mover, en la dirección indicada por la flecha. En el centro se observa la ubicación de la Almella y la cabeza del tornillo, siendo este punto donde se transmite la fuerza, las líneas paralelas que están a la izquierda y derecha respectivamente son las guías que restringen el movimiento de la bandeja en un solo sentido. En la figura inferior está la disposición del resorte bobina y núcleo, además los marcos que sirven de guía y cámaras de las esferas que disminuyen el rozamiento.

La siguiente fotografía muestra la configuración en el otro sentido de la bandeja, los marcos rectangulares que están ubicados en los extremos superior e inferior y a 7cm de los extremos derecho e interno. La función es servir de guía para los desplazamientos que van en sentido Norte Sur real y en la fotografía de derecha a izquierda. Además sirve de caja para las esferas, las cuales tienen como función bajar la fuerza de rozamiento, disminuyendo la fricción y sirviendo también como transmisor de fuerza en sentido vertical

Fotografía 3. Bandeja horizontal 1

Fuente: Fotografía tomada a las bobinas dispuestas por Juan Carlos Castro Medina Junio 2004

Fotografía 4. Parte inferior bandeja horizontal 2

Fuente: Fotografía tomada a las bobinas dispuestas por Juan Carlos Castro Medina Junio 2004

La fotografía anterior muestra a derecha e izquierda dos listones, los cuales sirven de guía de tal manera que la atracción sea direccionada en forma paralela a la atracción electromagnética generada por la interacción bobina, núcleo, resorte. En la parte superior se observa un tornillo el cual esta unido a la tabla, mediante una cuerda que va amarrada a una almella; de esta forma se garantiza flexibilidad a la hora de acoplar el sistema. Este tornillo va incrustado como núcleo móvil de la bobina.

El resorte que está en la parte inferior, que trabaja a tracción está sujeto a la almella por un gancho del resorte. En el otro extremo del resorte está sujetado de igual manera a lo otra bandeja, la cual tiene un movimiento Nadir Cenit restringiendo desplazamientos Este Oeste y Norte Sur.

Fotografía 5. Acople electromecánico bobina, resorte

Fuente: Fotografía tomada al acople bobina resorte dispuesto por Juan Carlos Castro Medina Junio 2004

En la fotografía cinco se observa la forma de conexión del resorte, explicada anteriormente y la necesidad que la sujeción, tanto del resorte como de la bobina, tenga formas de conexión articulada. Se pude ver la forma de acople entre las dos bandejas y la ubicación de las guías, que son orientadas por los marcos que están ubicados a los extremos derecho e izquierdo. También se puede observar que tanto el resorte como el núcleo y la bobina están sobre una misma línea de acción.

Figura 10. Bandeja de soporte 3

Fuente: Elaborado por Juan Carlos Castro Medina. Enero del 2004.

En la figura superior, se describe la parte inferior de la bandeja, en donde está en el centro la almella en color naranja, la cabeza del tornillo. En la parte superior e inferior están los rieles de dirección. En la figura inferior se observa la parte superior de la última bandeja, la cual va a tener movimiento en las 3 direcciones.

Fotografía 6. Parte superior bandeja 2

Fuente: Fotografía tomada a la bandeja dispuesta por Juan Carlos Castro Medina Junio 2004

La fotografía seis tiene en esencia igual mecanismo de funcionamiento que la bandeja anterior, con la única diferencia que el desplazamiento está en sentido perpendicular a ella.

Fotografía 7. Sistema resorte núcleo

Fuente: Fotografía tomada a la bandeja dispuesta por Juan Carlos Castro Medina. Junio 2004

Esta es la ultima bandeja, la cual trabaja en sentido oriente occidente y tiene como diferencia a la anterior que el núcleo es más liviano y la bobina más pequeña.

Fotografía 8. Configuración bandeja superior.

Fuente: Fotografía tomada a las bandejas dispuestas por Juan Carlos Castro Medina Junio 2004

La forma de interacción se conserva, de esta manera la bobina, el núcleo y el resorte trabajan en la misma línea de acción. Las guías que están en la parte inferior de la tapa superior conservan la dirección del desplazamiento.

La visión panorámica al colocar toda las bandejas y donde se colocaría el sistema estructural, se observa en la fotografía numero nueve. En la parte superior es donde se genera la combinación de los desplazamientos, tanto en dirección Norte Sur, Este Oeste y Nadir Cenit. Así se observa en la figura numero nueve.

Todas las medidas, utilización de resortes, formas, tipos de conexión, bobinas, diámetro de alambre, numero de espiras, núcleos obedecen a patrones de diseño determinados por los conceptos físicos fundamentales, bajo la condición de una accesibilidad tecnológica.

Fotografía 9. Configuración final simulador

Fuente: Fotografía tomada a la vista panorámica de las bandejas dispuestas por Juan Carlos Castro Medina Junio 2004

2. DESCRIPCION DEL SOFTWARE

A continuación se describen los elementos que componen el software del simulador de sismos a escala. A través de este se ordena el control en los desplazamientos de las bandejas, en las diferentes direcciones del prototipo.

La construcción del simulador de sismos a escala requiere del diseño y la construcción de un software el cual tiene como función recibir unos datos de desplacigramas de muestras de sismos, ocurridos en Colombia preferiblemente o construidos en forma teórica.

El software se decidió realizar sobre el programa Delphi Borland versión 6. Se escogió este programa en particular por las ventajas que ofrece en la impresión de datos por puerto paralelo y por manejar una excelente interfaz grafica.

La metodología de trabajo para la realización del software se desarrolló de la siguiente manera. El investigador principal Juan Carlos Castro Medina se apoyo en la asesoria prestada por el Ing. Néstor González. La forma de trabajo consistió en que el investigador planteaba un problema, aplicándose el sistema de software de desarrollo libre. El ingeniero planteaba una solución luego se discutía, se realizaban las pruebas necesarias hasta llegar a un óptimo funcionamiento.

En este procedimiento el investigador va adquiriendo habilidades en programación utilizando el programa Delphi.

Borland Delphi versión 6.0 utiliza un sistema de programación por objetos, esto quiere decir que viene con una serie de funciones, imágenes, operaciones previamente definidas. De esta manera lo único que tiene que hacer el usuario es relacionar estas funciones de forma tal que diseñe el programa que desee. Para este caso se necesitaba la graficación en tiempo real con auto zoom, impresión de datos por puerto paralelo en tiempo real, entre otras.

A continuación se describirán las funciones más importantes para la construcción y operación del software de simulación. Para el entendimiento de este capitulo se deben tener habilidades y conocimientos mínimos de programación en Delphi.

2.1 BASE DE DATOS

Figura 11. Base de datos

Fuente: Microsoft Windows Xp.

El motor de Base de Datos utilizado fue Microsoft Access, ya que es una base de datos sencilla y no se requirió un motor más poderoso.

Una de las ventajas para utilizar a Microsoft Access como motor de base de datos es la compatibilidad que tiene con Excel y su común utilización dentro de nuestra región.

La compatibilidad con Delphi Borland 6.0 es buena por lo cual se disminuye el riesgo de generar conflictos dentro de la configuración interna.

Figura 12. Tablas base de datos.

Fuente: Construyo Juan Carlos Castro Medina Reviso Ing. Néstor González. Marzo 2004.

Los datos se almacenan en una tabla llamada TDatos, la cual tiene los campos IdNS, IdEO, IdNC, que son los identificadores de los datos correspondientes de cada sismo. Además, se encuentran los campos TNS, TEO, TNC, NS, EO y NC que son los tiempos y los desplazamientos, respectivamente, de los sismos que se almacenan allí.

Para poder comunicar la base de datos con la aplicación, debemos utilizar un ODBC, el cual se creo en el panel de control, en herramientas administrativas, orígenes de Datos (ODBC) en el caso de Windows 2000/XP, o en panel de control, Fuentes de Datos ODBC para Windows 95/98/98SE/ME.

Figura 13. Comunicación base de datos.

Fuente: Microsoft Windows Xp.

Figura 14. Configuración base de datos

Fuente: Microsoft Windows Xp.

Figura 15. Origen base de datos.

Fuente: Microsoft Windows Xp.

Allí seleccionamos la opción Agregar y creamos un ODBC con el driver para Microsoft Access.

Figura 16. Direccionamiento base de datos.

Fuente: Microsoft Windows Xp.

Se configura el ODBC con el nombre de ODBCSismos, que va a hacer referencia a la base de datos que se creo anteriormente. Finalmente, se selecciona y se acepta la configuración.

2.2 OBJETOS DEL PROGRAMA

Figura 17. Pagina principal de programación Delphi 6.

Fuente: Borland Delphi 6.

La herramienta de programación utilizada fue Borland Delphi 6, un programa que deriva del Pascal y trabaja con sistema de programación por objetos.

Los componentes utilizados para la creación de la aplicación definidos por la plataforma de Delphi fueron:

Figura 18. Icono Image.

Fuente: Borland Delphi 6.

Figura 19. Lista de imágenes.

Fuente: Borland Delphi 6.

La ImageList se carga las que se muestran en los botones de la ToolBar.

Figura 20. Icono de Timer

Fuente: Borland Delphi 6.

El Timer, que se uso para mostrar la hora en el segundo panel de la barra de estado.

Figura 21 Barra de estado.

Fuente: Construyo Juan Carlos Castro Medina Reviso Ing. Néstor González. Marzo 2004

La StatusBar, está dividida en tres paneles. En el primer panel se va a mostrar los Hint o mensajes emergentes de ayuda, que tienen los diferentes elementos de la aplicación. En el segundo y tercer panel se mostrará la hora y la fecha del sistema respectivamente.

Figura 22. Icono MainMenu

Fuente: Borland Delphi 6.

El MainMenu, sirve para crear menús con las diferentes opciones que se necesita.

El menú presenta las siguientes opciones:

Figura 23. Ventana de menú.

Fuente: Construyo Juan Carlos Castro Medina Reviso Ing. Néstor González. Marzo 2004.

El menú Archivo tiene la opción Salir, que permite abandonar la aplicación. Las teclas de acceso rápido a esta función son Alt.+F4.

Figura 24. Configuración del menú datos

Fuente: Construyo Juan Carlos Castro Medina Reviso Ing. Néstor González. Marzo 2004.

El menú Datos presenta la opción Cargar (ctrl.+C), la cual lleva a la Form2, en donde se puede seleccionar y cargar los datos del sismo que se quiere graficar y simular.

Graficar despliega un submenú con las opciones Norte – Sur (Ctrl.+N), Este – Oeste (Ctrl.+E), Nadir – Cenit (Ctrl.+A) y Componentes (Ctrl.+T), que llevan a las respectivas Forma de graficación de los datos del sismo seleccionado.

Figura 25. Configuración del menú simulación

Fuente: Construyo Juan Carlos Castro Medina Reviso Ing. Néstor González. Marzo 2004.

El menú Simulación tiene la opción Simular, la cual a su vez presenta un submenú con las opciones Norte – Sur (Alt.+N), Este – Oeste (Alt.+E), Nadir – Cenit (Alt.+A) y Componentes (Alt.+T), que llevan a las respectivas Forms de simulación de los datos del sismo seleccionado.

Figura 26. Configuración del menú ayuda

Fuente: Construyo Juan Carlos Castro Medina Reviso Ing. Néstor González. Marzo 2004.

El menú Ayuda presenta las opciones Temas de Ayuda (F1), la cual muestra los contenidos de la ayuda de la aplicación, y la opción Acerca de, que muestra los créditos de la aplicación.

Figura 27. Barra de herramientas

Fuente: Construyo Juan Carlos Castro Medina Reviso Ing. Néstor González

En la ToolBar se puede agregar o quitar botones que se utilizan para manejar la aplicación de una manera más sencilla.

La ToolBar presenta los botones descritos en la siguiente tabla:

Tabla 1. Botones de la barra de herramientas

Función

Icono

Cargar Datos, que lleva a la Form en donde se puede seleccionar y cargar los datos del sismo a simular y graficar.

Graficar los datos de la componente Norte – Sur que lleva a la Form correspondiente.

Graficar los datos de la componente Este – Oeste lleva a la Form correspondiente.

Graficar los datos de la componente Nadir - Cenit que lleva a la Form correspondiente.

Graficar los datos de las tres componentes que lleva a la Form correspondiente

Simular los datos de la componente Norte – Sur que lleva a la Form correspondiente.

Simular los datos de la componente Este - Oeste que lleva a la Form correspondiente.

Simular los datos de la componente Nadir - Cenit que lleva a la Form correspondiente.

Simular los datos de las tres componentes que lleva a la Form correspondiente.

Ayuda, que muestra los contenidos de la ayuda de la aplicación.

Atrás, que lleva a la pantalla principal de la aplicación.

Salir, que permite abandonar la aplicación.

Fuente: Iconos tomados de Delphi Aplicación Diseñada Por Juan Carlos Castro Medina Reviso Ing. Néstor Gonzáles Abril 2004.

Todos los elementos hasta aquí mencionados son comunes para todas las Forms de la aplicación, tienen las mismas características y las mismas funciones.

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