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Capítulo 3.7: Introducción a las instalaciones de climatización por agua. (TK-ICA)

Contenido de este capítulo.

1.- Introducción. Pasos a seguir.

Este capítulo del manual de TeKton3D pretende ayudar al usuario a familiarizarse con el manejo básico de TK-ICA, desarrollando para ello un ejemplo del tipo de instalación más simple que puede calcular este software: una instalación de calefacción por radiadores bitubo. Los conceptos que se exponen en este capítulo son perfectamente extrapolables a otras instalaciones de climatización por agua más complejas.

TK-ICA es un módulo especialmente diseñado para trabajar apoyándose en el módulo TK-CDT de cálculo de cargas térmicas, cuyo manejo se explica en capítulo 2.4: Carga y demanda térmica. Así, al partir de un edificio ya calculado en TK-CDT, se empieza a trabajar sobre un proyecto que ya tiene calculadas las cargas y potencias, y además tiene situadas las unidades terminales y los sistemas, ahorrando buena parte del trabajo. TK-ICA también funciona de forma independiente, pero en ese caso es necesario dibujar la instalación partiendo de cero, y además hay que definir en cada radiador, fan-coil, etc. la potencia y el modelo asignado.

Este ejemplo parte de la vivienda desarrollada en el capítulo 2.4. Los pasos que se seguirán son:

  1. Crear un capítulo nuevo de TK-ICA.
  2. Definir los datos generales del proyecto.
  3. Colocar elementos singulares de la instalación (válvulas y accesorios).
  4. Trazar los circuitos de tuberías.
  5. Calcular y generar documentación.

El manejo de este programa es muy similar al del módulo TK-HS4 de instalaciones de suministro de agua, por lo que los usuarios habituados al manejo de aquél no encontrarán dificultad para aprender a utilizar TK-ICA.

2.- Crear un capítulo de TK-ICA. Sincronización con TK-CDT.

Partiendo del ejemplo desarrollado en el capítulo 2.4, para crear el capítulo de climatización por agua habrá que ir al menú Datos->Capítulo nuevo y seleccionar la opción "Climatización por agua". Esta opción también es accesible desde la barra de capítulos, en el botón desplegable que aparece en primer lugar en la barra de herramientas (Ayuda TeKton3D - iMventa):

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Antes de entrar en el nuevo capítulo, el programa preguntará si desea realizar la sincronización entre capítulos, debiendo indicar que :

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Al realizar la sincronización, en el nuevo capítulo de TK-ICA aparecerán aquellos sistemas y unidades terminales que se consideren compatibles, es decir:

Así, al crear el nuevo capítulo encontrará que la caldera y los radiadores ya se encuentran colocados en su sitio. A estas entidades del proyecto se les da el nombre de entidades sincronizadas, y se encuentran bloqueadas dentro del capítulo de TK-ICA, debiendo acudir al capítulo de TK-CDT para realizar operaciones de edición (mover, girar, eliminar, etc.). Las entidades sincronizadas pueden dejar de serlo a petición del usuario, si, dentro de su cuadro de propiedades, desactiva la casilla "Sincronizado con CDT".

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La primera vez que cree un capítulo de TK-ICA, podrá observar que las dimensiones de los símbolos del capítulo de TK-ICA no coinciden, por norma general, con las del capítulo de TK-CDT. Esto ocurre porque estos símbolos tienen la capacidad de variar su tamaño en función del modelo elegido, pero sólo pueden cambiar una vez que se ha realizado el cálculo; como en TK-ICA no se ha realizado ningún cálculo aún, los símbolos aparecerán con sus dimensiones por defecto, de ahí que existan diferencias.

Cuando se trabaja con símbolos sincronizados, TeKton3D sólo muestra en pantalla los el capítulo activo, aunque esté visible otro capítulo que utiliza los mismos símbolos.

Ayuda TeKton3D - iMventa No podrá realizar la sincronización de forma inmediata entre CDT e ICA en aquellos proyectos cuyo capítulo de cargas térmicas haya sido creado con anterioridad al lanzamiento de TK-ICA (versiones 1.1.4.8 y anteriores de TeKton3D). Para solucionar este problema consulte el apartado: 9 - Sincronización de proyectos antiguos.

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3.- Datos Generales.

Como en la mayoría de los programas de nuestra biblioteca, uno de los primeros pasos a dar cuando se aborda el diseño de la instalación es definir una serie de características generales del proyecto en Datos->Generales...

3.1.- Materiales por defecto.

En primer lugar se definirán los materiales por defecto a utilizar en la instalación, en la solapa Materiales por defecto. Para empezar, defina en los materiales de las tuberías (tanto para agua fría como para agua caliente) la serie "Multicapa AL-PERT clase 5":

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De la misma manera, modifique los materiales por defecto de los demás accesorios que aparecen en el cuadro:

Tipo de válvula de corte conexionado unidad terminal: "Bola latón" Ayuda TeKton3D - iMventa
Tipo de válvula de corte para sectorización general: "Compuerta bronce" Ayuda TeKton3D - iMventa
Tipo de válvula de control: "AMZ 113". Es una válvula de tres vías todo/nada del fabricante Danfoss® especialmente diseñada para instalaciones de climatización. Ayuda TeKton3D - iMventa
Tipo de válvula de equilibrado de presión: "STAD". Es una válvula de equilibrado del fabricante Tour & Andersson® diseñada para el equilibrado de circuitos cerrados de calefacción o refrigeración. Ayuda TeKton3D - iMventa
Tipo de válvula antirretorno: "Retención universal", este tipo de válvula es el más sencillo y habitual (imagen de Docol®). Ayuda TeKton3D - iMventa

3.2.- Opciones de cálculo.

La siguiente solapa del cuadro de Datos->Generales contiene opciones generales relacionadas con el cálculo de la instalación. En ella podrá ajustar las siguientes opciones:

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El coeficiente e (ASHRAE Fundamentals Handbook) depende del tipo de unión empleado (roscada, embridada, soldada).

La otra opción consiste en suponer un cierto incremento de la longitud de las tuberías, siendo recomendable adoptar valores entre el 20% y el 30%. En este caso se tomará esta última opción, adoptando un valor del 25%.

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3.3.- Opciones generales.

En esta solapa podrá definir opciones relacionadas con el aislamiento térmico, así como algunas opciones generales relacionadas con el funcionamiento del programa. Las opciones relacionadas con el aislamiento y las pérdidas térmicas son:

El resto de opciones afectan al funcionamiento del programa en sí, y no al cálculo, así que queda en manos del usuario el decidir si desea o no activar alguna de las opciones:

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4.- Elementos singulares de la instalación.

Las instalaciones de climatización por agua suelen tener gran cantidad de elementos auxiliares. Normalmente suele ser recomendable tener claro dónde colocar elementos como las bombas, colectores, sistemas de expansión o algunas válvulas antes de empezar el trazado de tuberías. En este caso la instalación es muy simple y sólo va llevar un circulador y un vaso de expansión.

Antes de empezar, conviene cuadrar el entramado con el dibujo que se ha importado de TK-CDT. En primer lugar, active el entramado (F7) y la herramienta Imantar entramado (F9). En el panel de proyecto, elija la Planta Baja y sitúese en una vista en planta (TAB):

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A continuación, seleccione la caldera, y haga clic en el botón "Actualizar cota" (Ayuda TeKton3D - iMventa) que hay en la barra de herramientas de ayudas al dibujo. Verá que el cuadro "Cota sobre planta" cambia su valor a 0,20, que es donde se sitúa la caldera.

En este caso el entramado encaja muy bien con la instalación porque el dibujo de unidades terminales y sistemas en TK-CDT se ha hecho sobre el mismo entramado. Tenga esto en cuenta cuando trabaje con TK-CDT.

El vaso de expansión se colocará a la salida de la caldera. En todos los equipos de TK-ICA (calderas y enfriadoras), la salida es la conexión señalada con el ramal azul, independientemente de la temperatura que tenga el agua. Para añadir el vaso de expansión, vaya a la opción de menú Insertar->Vaso de expansión (Ayuda TeKton3D - iMventa), y en el cuadro que aparece en pantalla (librería de símbolos) elija un dibujo para representarlo:

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Si experimenta problemas de velocidad en su equipo, es preferible que utilice los símbolos 2D, más sencillos, y que darán idéntico resultado a los 3D.

Esta entidad es un símbolo, y como tal, para dibujarlo es necesario hacer clic en la pantalla dos veces: una para definir su posición y otra para definir su rotación (también puede introducir la rotación manualmente con la opción del menú contextual, accesible desde el botón derecho del ratón, Fijar rotación). Si activa la referencia automática "Conexión" le resultará más sencillo dibujar el vaso de expansión: 

Ayuda TeKton3D - iMventa      Ayuda TeKton3D - iMventa 

En este caso puede parecer que el tamaño del vaso de expansión es exagerado, para que quede un poco más discreto en el dibujo, puede reducir su tamaño, con la opción de menú Edición->Escalar (Ayuda TeKton3D - iMventa). Para ello, mantenga seleccionado el vaso de expansión y haga clic en Ayuda TeKton3D - iMventa; a continuación marque el punto de conexión del símbolo, y en el menú contextual fije el factor de escala para dividir su tamaño por cuatro (4"):

Ayuda TeKton3D - iMventa&     Ayuda TeKton3D - iMventa

El siguiente paso consistirá en la colocación del circulador, que en este caso irá en el retorno, aguas arriba del vaso de expansión, y en posición vertical. Para ello habrá que dibujar antes una tubería desde A a B con la opción Insertar->Tubería (Ayuda TeKton3D - iMventa):

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El circulador irá colocado en una tubería vertical que arranca en "B". El circulador se crea de forma similar al vaso de expansión, ya que al igual que en el caso de éste, se trata de un símbolo; añada el circulador desde Insertar->Circulador (Ayuda TeKton3D - iMventa), eligiendo antes un bloque adecuado dentro de la librería de símbolos. Antes de definir su posición, observe que el circulador lleva dibujada una flecha que indica el sentido de circulación, esta flecha debe de salir de "B" para que TK-ICA interprete correctamente la instalación. Coloque el circulador como se indica en la figura siguiente, sin necesidad de variar el punto de vista ni de salirse del plano:

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Una vez dibujado, selecciónelo y presione SHIFT+G cuatro veces. Esta acción girará el símbolo con respecto a su eje transversal (45º por cada pulsación), tal y como aparece en las figuras siguientes:

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De esta manera el circulador quedará un poco solapado con la tubería, para solucionarlo, puede moverlo hacia arriba con la tecla Retroceder Página, lo que desplazará al circulador una distancia en sentido +Z (vertical hacia arriba) igual al paso Z del entramado, que en este ejemplo está ajustado a 10 cm. El paso del entramado puede ajustarse desde la opción de menú Herramientas->Plano de trabajo (Ayuda TeKton3D - iMventa). Para terminar, rellene el hueco que queda entre la tubería horizontal y el circulador con un nuevo tramo de tubería:

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5.- Tuberías y válvulas.

5.1.- Tuberías de la planta baja

El paso siguiente es el trazado de las tuberías que alimentan a los radiadores y los conectan con la caldera. Antes de dibujar hay que tener claro por dónde van a discurrir estas tuberías. Por ejemplo, en la planta baja las tuberías seguirán un trazado como el de la figura siguiente:

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Para asegurarse de que va a dibujar en el mismo plano de los radiadores, sitúe la cota sobre planta a la altura de éstos, seleccionando uno cualquiera y haciendo clic en el botón "Actualizar cota" (Ayuda TeKton3D - iMventa). Como en el capítulo de TK-CDT los radiadores se dibujaron a la misma altura que la caldera, la casilla  "Cota sobre planta" debe de seguir mostrando un valor de 0,20.

Partiendo del radiador del aseo (parte inferior izquierda del plano de planta) dibuje la primera tubería principal (Ayuda TeKton3D - iMventa), siguiendo de forma aproximada el trazado A-B-C-D-E-F-G que se indica en la figura anterior. Tenga en cuenta que la tubería debe arrancar del punto de conexión del radiador del aseo y terminar en el del último radiador del salón. Al contrario que en el caso de los generadores (calderas y enfriadoras), en las unidades terminales, como los radiadores, no importa dónde se conecta la tubería de impulsión y dónde se conecta el retorno, ya que el sentido de circulación del agua vendrá dado por el circulador. Aún así, aunque sólo sea por cuestiones de representación gráfica, conviene conectar la tubería de retorno al detentor que lleva dibujado el símbolo del radiador y dejar la otra conexión para la conexión de la tubería de impulsión.

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Si tiene dificultad para encontrar el punto de conexión de algún símbolo, sepa que en el Panel de herramientas gráficas, dentro del grupo de opciones de visualización, tiene la opción Ver / ocultar puntos de conexión, que dibuja unas esferas de color rojo en los puntos de conexión y de color azul en el punto de inserción.

Cuando la haya dibujado, trace otra tubería paralela a la anterior que conecte las otras dos conexiones de los dos radiadores antes mencionados. Si necesita realizar un cruce entre tuberías, puede resolverlo de dos maneras:

A continuación trace dos nuevas tuberías que abastezcan al radiador del aseo situado en la parte este de la casa:

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Haga esto mismo con el radiador del dormitorio de la parte suroeste. Con esto ya tendrá dibujadas las tuberías principales de impulsión y retorno de la planta baja. Para terminar de dibujar la instalación, enlace estas tuberías con los radiadores que faltan por conectar:

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Tenga en cuenta que la conexión entre radiadores y tuberías debe ser perfecta para poder realizar bien el cálculo. Si quiere comprobar cuántas entidades están conectadas entre sí, seleccione una cualquiera y pulse la tecla U para seleccionar todas las que estén conectadas a la primera:

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Cuando esté todo hecho ya podrá pasar a la planta de arriba.

5.2.- Montantes.

Los montantes se dibujan como una tubería más, pero para usuarios poco acostumbrados al entorno 3D del programa puede resultar algo complicado. Hay muchas maneras de dibujar los montantes, y aquí se explica una de ellas, que resultará muy sencilla. En el panel de proyecto, active la "Planta alta", pero mantenga visible la planta baja, tal y como se indica en la siguiente figura:

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Si ahora toma una vista en planta, verá que aparecen superpuestos los planos de referencia de ambas plantas. En la figura siguiente se le ha dado un color distinto (azul) a la planta alta para distinguirla de la anterior (esto se puede hacer desde Herramientas->Gestión de capas Ayuda TeKton3D - iMventa, dentro del capítulo Edificio):

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Como puede observar, la zona señalada con un círculo verde en la figura anterior resulta idónea para la colocación de los montantes, ya que no invade ninguna zona útil de la vivienda. Así, lo lógico será arrancar los montantes desde ese punto y trazar a partir de ahí las tuberías de la planta alta. Para empezar, hay que buscar un radiador en la planta alta que sirva como referencia, por ejemplo, el señalado en la figura anterior.

  1. Vaya a la planta baja y parta (Edición->Partir Ayuda TeKton3D - iMventa) las tuberías por los puntos en los que desee arrancar los montantes:

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  1. Desde estos puntos dibuje dos tuberías en sentido Z con una longitud cualquiera, 1 metro por ejemplo. Esto le resultará más fácil si lo hace por coordenadas (puede acceder a la introducción de coordenadas desde el menú contextual, o pulsando la tecla M).

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  1. Vaya a la planta alta y seleccione el radiador antes mencionado. Actualice lu cota sobre planta (Ayuda TeKton3D - iMventa); ésta debe quedar en 0,20m.
  2. Trace las dos tuberías que alimentan al radiador indicado, tal y como se indica en la figura siguiente (da igual la longitud que tengan):

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  1. Seleccione la tubería vertical conectada al retorno, y la tubería de la planta alta conectada a la salida del radiador:

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  1. Vaya a la opción de menú Edición->Esquina (Ayuda TeKton3D - iMventa); el cursor cambiará de forma. Haga clic con el botón derecho en el área de dibujo para abrir el menú contextual y seleccione la opción Crear unión. Después haga clic con el botón izquierdo un punto de la pantalla cercano a donde deben situarse los montantes, y el montante quedará dibujado, y las tuberías convenientemente recortadas.

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  1. Repita esto mismo con el otro montante:

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5.3.- Tuberías de la planta alta y unión con la caldera.

Para continuar, desactive la visibilidad de la planta baja (en el panel de proyecto) y trace las tuberías de la planta alta como se indicó en el apartado 5.1 para la planta baja.

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Para terminar de dibujar la instalación, coloque dos válvulas de corte casi seguidas (dejando un pequeño hueco entre ambas) en cada montante. Para ello tendrá que ir a la opción de menú Insertar->Válvula de corte (Ayuda TeKton3D - iMventa) y colocarla sobre el montante. Para que le resulte más sencillo, siga estos pasos:

  1. Sitúe la cota sobre planta en 0,40 (por encima de las tuberías).
  2. Muestre y active el entramado (F7 y F9 respectivamente), el modo ortogonal (F8) y marque la posición de la válvula sobre el montante (asegúrese de que la opción Partir al dibujar, del menú contextual, está activada):

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  1. Pulse la tecla SHIFT y haga clic en un punto cualquiera, situado por encima de la válvula. Al estar el modo ortogonal activado, la válvula quedará en posición vertical.

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  1. La válvula quedará dibujada, pero estará superpuesta con un trozo de tubería que debe borrar (en modo alámbrico se ve mejor). Cuando hay dibujado las dos válvulas a 0,40, repita el mismo proceso, pero con la cota sobre planta a 0,80. Las válvulas que queden por debajo servirán para cortar la circulación del agua en la planta baja, y las de arriba realizarán la misma función para la planta alta.

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Para terminar de enlazar la instalación, trace dos tuberías verticales desde la salida y la entrada de la caldera, de 1 metro, por ejemplo, para que sobre tubería.

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Por último, enlace las montantes con estas tuberías, empezando por el punto medio del tramo situado entre las válvulas, y terminando en la perpendicular del otro tramo. Borre los tramos sobrantes de tubería vertical, y el trazado estará completo.

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En principio lo que hay hecho hasta ahora es suficiente como para iniciar el cálculo de la instalación. En instalaciones más complejas sería conveniente revisar las propiedades de las tuberías y válvulas, para especificar, por ejemplo, la situación de cada tubería para el cálculo del aislamiento (en este caso siempre están en el interior de locales acondicionados, que es la situación asignada por defecto.Volver al inicio del capítulo

6.- Cálculo.

Si el dibujo se ha hecho correctamente, al calcular la instalación no debe de haber problema alguno. En caso contrario, en el cuadro "Proceso de cálculo" se informará sobre las incidencias encontradas:

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Entre los errores más frecuentes que se pueden cometer a la hora de trabajar con TK-ICA se encuentran:

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7.- Selección del circulador.

Una vez calculada la instalación podrá elegir un modelo de circulador de la base de datos adecuado a los resultados obtenidos. Para ello, seleccione el circulador y vaya a la opción Datos->Seleccionar circulador (Ayuda TeKton3D - iMventa). Aparecerá en pantalla una ventana con la curva característica (caudal - pérdida de carga) de la instalación, con el caudal de diseño marcado (en este ejemplo: 0,286 l/s) por una línea discontinua roja, lo que determina el punto de diseño:

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Teniendo en cuenta el caudal que ha arrojado el cálculo, haga clic en el botón Seleccionar para elegir un circulador adecuado. Al escoger un modelo concreto, verá que en el cuadro anterior se superpone la curva característica de la bomba, resultando, donde se cruzan ambas curvas, el punto de funcionamiento de la instalación, que debe quedar lo más próximo posible al punto de diseño. Por ejemplo, entre los circuladores de la gama STAR-E  de WILO® se encuentran los cuatro siguientes:

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WILO STAR-E 25/1-3 // WILO STAR-E 30/1-3.
El punto de funcionamiento queda por debajo del caudal que necesita la instalación para entregar la potencia térmica necesaria, así que esta bomba es insuficiente.
WILO STAR-E 25/1-5 // WILO STAR-E 30/1-5.
El punto de funcionamiento queda prácticamente sobre el punto de diseño, esta bomba se adapta perfectamente a la instalación.  La única diferencia entre la STAR-E 25 y la STAR-E 30 es el diámetro nominal; como debe instalarla en una tubería de Ø25, será conveniente elegir la STAR-E 25/1-5

8.- Resultados.

La gestión de resultados en TK-ICA no difiere demasiado del resto de módulos (consulte el capítulo 1.7 para ver más información al respecto). Especialmente útil resultan:

 

9.- Sincronización de proyectos antiguos.

Si desea crear un capítulo de TK-ICA a partir de un capítulo de TK-CDT creado con una versión de TeKton3D anterior a la 1.1.4.8, sepa que puede experimentar problemas, ya que las librerías de símbolos de las primeras versiones de CDT son incompatibles con TK-ICA.

Para solucionar este problema, dentro de TK-CDT debe sustituir los símbolos antiguos por los nuevos, tal y como se indica:

  1. Abra la librería de símbolos para cargarla. Lo puede hacer accediendo a cualquiera de las opciones del menú insertar (salvo Insertar->Relación gráfica).
  2. Seleccione todos los elementos a los que haya que sustituir el símbolo.
  3. Abra el panel de herramientas gráficas (si está oculto, vaya a Ver->Barras de herramientas->Herramientas gráficas) y seleccione, en el desplegable de la parte superior del panel, "comandos avanzados".

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  1. Haga clic en Cambiar bloque asociado. Se abrirá la librería de símbolos para elegir el nuevo bloque. Elija uno cuya referencia comience por "CDTICA". Puede consultar la referencia de un símbolo seleccionándolo y haciendo clic en el botón de propiedades de la barra superior (Ayuda TeKton3D - iMventa).

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  1.  Haga clic en Aceptar  cuando haya seleccionado el símbolo adecuado. El programa informará de cuántos bloques han sido sustituidos:

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Si repite este proceso con todos los símbolos utilizados en el proyecto (normalmente no se utilizan más de 3 ó 4 tipos), podrá realizar la sincronización con TK-ICA sin problemas.Volver al inicio del capítulo

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