Manual Torres Parte 1

BOSQUES ARAUCO S.A. 1

1. INTRODUCCION La instalación de Torres de Madereo es una actividad que debe realizarse aplicando las técnicas correctas por personas calificadas, ya que de esto depende la seguridad, productividad y costos de la producción. Para ello se debe contar con las herramientas y equipo adecuado, el cual debe ser previamente inspeccionado con el objeto de identificar partes que posean desgaste y/o daños, para su reemplazo. De esta forma el presente manual pretende entregar las técnicas básicas para un buen sistema de instalación de la torre en una cancha, respecto a vientos de anclaje, soportes intermedios y del árbol de cola. Además en la parte inicial se entregan las características generales de cables y accesorios mínimos para la realización de una buena instalación, sirviendo de base para las nuevas tecnologías aplicables y tendientes a hacer el proceso más seguro. 2. ACCESORIOS Y HERRAMIENTAS 2.1 Cables El cable de acero puede definirse como un conjunto de alambres los cuales son colocados o trenzados ordenadamente de tal forma de conformar un cuerpo único para desempeñar un trabajo determinado. Los cables de acero tienen tamaños, resistencias y configuraciones diferentes dependiendo de su uso final. Están confeccionados por hebras y alambres con un alma adicional de fibra o de acero. Figura Nº1: Componentes del cable de acero y tipos de Alma (fibra-acero)

Componentes del Cable de Acero a) Alma de Fibra (FC) b) Alma de acero Independiente (IWRC)


2.1.1 Resistencia del Cable de Acero La resistencia del cable depende de: a) Tamaño del cable, medido como DIAMETRO y relacionado con su longitud y

Peso por unidad. b) Calidad del acero, indicado como un grado o estándar:

IPS – Acero con alma o arado mejorado (Improved Plow Steel) EIPS – Acero con alma o arado extra mejorado (Extra Improved Plow Steel)

El cable EIPS tiene un mayor contenido de carbono y, por lo tanto, es más resistente. c) Configuración del cable: corresponde al cable remachado el cual en parte de

su tamaño es prensado o compactado, hasta obtener una dimensión menor, manteniendo la cantidad de acero original. De este modo tiene una resistencia de diámetro mayor, pero con la capacidad de enrollamiento mayor en el tambor

Para analizar las instalaciones con cables, se debe conocer su resistencia, la que se deriva de tres elementos claves: Resistencia a la Rotura (RT), el Módulo de Elasticidad (ME), el factor de seguridad (FS) y la Tensión de Diseño (TD) o carga de trabajo seguro (TD=RT/FS) El factor de seguridad (Safe Working Load) es igual a 3 para cables utilizados en operaciones de madereo (1/3). La nomenclatura típica de una cable de acero está dada por el Nº de Hebras de cable, el Nº de alambres por hebra, la calidad del acero y el tipo de alma (IWRC):

6 x 26 EIPS IWRC donde:

6: Nº de hebras por cable 26: Nº de alambres por hebra EIPS: Extra Improved Plow Steel (Cable de arado extra mejorado) IWRC: Independient Wire Rope Core

Normalmente la fabricación de cables de acero para la operaciones de madereo tiene la siguiente configuración: Tabla Nº1: Configuración típica de cables para operaciones forestales

Rango diámetros Unidad

6 x 19 1/4 1 1/8 pulgadas

6 26 mm

6 x 26 1 1/4 1 1/2 pulgadas

32 38 mm


El tipo de alma más común en faenas forestales es la IWRC 2.1.2 Uso seguro de cables de acero Como norma de seguridad en el uso de cables de acero queda prohibido el uso de nudos en cualquier tipo de operación. Cuando se utilice un cable nuevo, se deben enviar al menos 3 o 4 ciclos de prueba con cargas pequeñas, antes de utilizar la máxima capacidad de carga de la instalación. Ningún cable podrá ser utilizado en las operaciones forestales, sin que posea la certificación del fabricante o proveedor de la tensión de ruptura máxima. A continuación se presenta la Tabla Nº1 con algunas características técnicas de distintos tipos de cables, que nos permitirá determinar si los cables utilizados son los correctos para el trabajo con las torres. Tabla Nº2: Tensión máxima de resistencia (kg) y peso por metro para distintos tipos de cable.

Cable con alma de acero Cable prensado con alma de acero

Diámetro Tensión Peso Tensión Tensión Peso Tensión

Pulgadas Mm Máxima Kg/m c/factor máxima Kg/m c/factor

¼ 6 2416 0.16 805

5/16 8 4200 0.27 1400

3/8 10 6586 0.43 2188

7/16 11 8012 0.52 2671

½ 13 11285 0.73 3758 12908 0.8 4302

9/16 14 13089 0.84 4363 15000 0.9 5000

5/8 16 17095 1.1 5698 19571 1.2 6524

¾ 20 26830 1.71 8943 31204 1.9 10401

7/8 22 31346 2.01 10449 36867 2.2 12289

15/16 24 38502 2.46 12834 44031 2.6 14677

1 26 44047 2.81 14682 51306 3.1 17102

La tensión máxima o resistencia la ruptura normalmente se mide en toneladas, kg, libras o KIPs (1 KIP=1.000 lbs=453,6 kg) La tabla que se indica a continuación muestra el tipo de cable utilizado comúnmente en las distintas configuraciones del madereo con torres


Tabla Nº3: Configuración de cables en el madereo con torres

Diámetro Configuración en el madereo con Torres

Pulgadas Mm Aéreo Tracción Auxiliar Vientos Maneas

1/4 6

5/16 8

3/8 10

7/16 11

1/2 13 X X

9/16 14 X

5/8 16 X X

3/4 20 X X X

7/8 22 X X X

15/16 24 X X

1 26

Todos los cables deben estar amarrados en forma muy segura a los tambores de las torres. Jamás podremos tener menos de 4 vueltas de cable sobre el tambor (dentro del compartimento de tensión). Figura Nº2: Amarre del cable en tambor y compartimiento de tensión

Para enrollar un cable nuevo en el tambor hay que tomar precauciones para hacerlo correctamente. El cable deberá ser enrollado en la misma dirección en la cual sale del contenedor o carrete en el que viene de la fábrica. Al sacar el cable por la parte de arriba del carrete lleno, el carrete vacío debe llenarse por la parte de arriba, del mismo modo si se realiza por la parte de abajo. De esta forma se elimina la posibilidad de forzar el devanado original del cable, aflojándolo o apretándolo, permitiendo que le penetre humedad o forzando a salir el lubricante interno.


Figura Nº3: Enrollamiento de cable desde carrete a tambor

Para los cables con torsión a la derecha (Anexo Nº1: distintos tipos de torsión de cables de acero), se deberá utilizar la mano derecha para determinar en que parte del tambor deberá ser amarrado el extremo del cable. Para los cables con torsión a la izquierda, se deberá utilizar la mano izquierda para determinar en que parte del tambor deberá ser amarrado el extremo del cable Figura Nº4: Enrollamiento del cable en tambor según la torsión


Figura Nº5: Enrollamiento de cables según la torsión

2.1.3 Cambio del cable de acero Debido al uso y condiciones extremas a las que son sometidos los cables es muy común que fallen, y por lo tanto, deban ser reparados o reemplazados. El cable de acero puede sufrir daños por aplastamiento, roce contra otros materiales y por sobrecarga. El cable de acero se desgasta desde el interior y, por lo general, se daña desde el exterior. Para decidir si el cable sigue siendo seguro, habrá que mirar el número de alambres cortados que existan en una sección del cable. El método de inspección visual utilizando la Tabla N°2 es el siguiente:

Habrá que revisar las secciones que muestren signos de excesivo uso o desgaste.

La sección a revisar, dependerá del diámetro del cable y la conformación de este (como medida se toma la sección a revisar igual a 10 veces el diámetro del cable).


Figura Nº6: Sección de cable para revisión

Luego se contabilizarán el número de alambres que se encuentren cortados en esta sección, y si el número de alambres cortados excede el máximo que propone la Tabla Nº5 , el cable deberá ser cambiado o reparado.

Tabla N°4: Criterios para el cambio o reparación de cables.

Diámetro Sección a Inspeccionar Máximo Nº Alambres Cortados

Pulgadas mm Largo mm 6 X 25 6 X 19

5/16 8 80 7 5

3/8 10 100 7 5

1/2 13 130 7 5

5/8 16 160 7 5

7/8 22 220 7 5

2.1.4 Fallas comunes en los cables de acero Las causas más comunes que provocan las fallas en el cable de acero son: 1. Corrosión: Producto de la exposición de los cables a una excesiva humedad. 2. Excesivo aplastamiento: Esto es causado cuando se utiliza un tramo corto

del cable y se somete a sobrecarga. Si se trabaja con distancias de madereo cortas, solo trabajaran las capas superiores del cable enrollado en el tambor, por lo tanto, las capas inferiores deberán enrollarse ordenada y firmemente. Este cuidado en el ordenamiento de las capas inferiores tendrá una gran incidencia en la duración del cable.

3. Excesiva abrasión: Es causada por el roce del cable sobre afloramientos

rocosos o cualquier otro elemento de textura dura. 4. Sobrecarga: La continua sobrecarga del cable, así como los estiramientos

provocados por el esfuerzo del cable para sacar la carga del reposo, pueden provocar un daño invisible el cual acorta la vida del cable.


5. Utilización de cables no aptos: Todos los cables son construidos para un objetivo específico, por lo tanto el uso de cables no aptos para el trabajo forestal hará que estos tengan una corta duración.

6. Inapropiado tejido o colchado de cables: Cuando no se realiza una

colchadura adecuada, los torones y alambres quedarán flojos, disminuyendo la capacidad del cable para soportar las tensiones para las cuales fue diseñado, lo que provoca un desgaste localizado en ese sector.

7. Inapropiado estrobado de trozos: Siempre habrá que tratar de estrobar

trozos que se encuentren en línea con respecto al carro. El zigzagueo provocará un excesivo desgaste del cable de tracción y los deslizadores de los estrobos.

Figura Nº7: Estrobado y vida útil del cable

a) Estrobado correcto b) Estrobado incorrecto 2.1.5 Colchado de cables Se denomina colchado de cables a la unión de dos cables mediante el retrenzado de ambos en un solo cuerpo. La colchadura o unión de cables mediante el trenzado es una práctica común en las operaciones, sin embargo por seguridad quedan prohibidas las prácticas de colchado como las colchaduras cortas, los nudos con cables y la unión de dos ojos. Cada vez que se realice un colchado de cable, y se requiera hacer cortes, los trabajadores involucrados no deben mirar hacia el lugar que se realice el corte y además deberán utilizar guantes y antiparras.


Si algún trabajador debe sostener el cable para que otro lo corte, no podrá hacerlo en forma directa, por lo que tendrá que utilizar tenazas, fijar el cable sobre un tocón u otro sistema. Para el colchado de cables, habrá que utilizar un punto de buena calidad y no se podrán utilizar otras herramientas como por ejemple desatornilladores. 2.1.5.1 Colcha de cables (largo) La única forma adecuada y segura de unir extremos de cables que se usarán para maderear, es el tejido o colcha larga. El largo del tejido o colcha larga debe ser de aproximadamente 1000 veces el diámetro del cable. En general, mientras más larga sea la colcha mayor será su resistencia. Habrá que considerar que al colchar un cable, el diámetro de este aumentará por lo que al pasar por las roldanas, se producirá un desgaste adicional. 2.1.5.2 Tejido de ojos a gasas (Eye) Corresponde a la terminación del cable de acero o fibra en forma de lazo u “ojo”, sujetado mediante “trabas” ajustadas por presión o mediante la “colchadura del cable. Cuando se hagan ojos o gasas tejidas, los torones o hebras deberán ser trabados al menos 3 veces sobre el cable. Figura Nº8: Ojo o gasa en cables de acero

2.2 Grilletes (Shackle) Accesorio de acero en forma de U, con un mecanismo de perno y tornillo en la base, utilizado para asegurar la unión de cables o extensiones.


Los grilletes tienen un factor de seguridad de 5 a 1. Solo se podrán utilizar grilletes que tengan certificada su capacidad máxima de carga (Working load limit:: WLL) o su carga segura de trabajo (Safe Working Load: SWL). Los grilletes deben utilizarse de tal forma de prevenir que el perno se destornille. Para ello, la parte en movimiento del cable debe quedar sobre la sección en forma de “U” del grillete y el final del cable debe quedar sobre el perno o pasador. Figura Nº9: Instalación correcta de un grillete

a) Instalación Incorrecta b) Instalación Correcta

El tamaño de los grilletes que se necesitaran para colgar las tablas, las roldanas, o para el uso de extensiones, es el que se presenta a continuación en la tabla N° 3. Tabla N°5: Tamaño de los grilletes en función del diámetro de los cables.

Diámetro Diámetro Grillete

pulgadas mm pulgadas

1/2 13 5/8

9/16 14 11/16

5/8 16 7/8

3/4 20 1

7/8 22 1 1/8

1 26 1 1/4

2.3 Roldanas (Blocks) Las roldanas se utilizan para permitir el cambio de la dirección de los cables de acero y una mejor distribución de fuerzas de tiro entre dos puntos de conexión.


Las roldanas no deben ser utilizadas con pesos superiores para los cuales fueron diseñadas. Además no se deben utilizar con cables de diámetros superiores a los permitidos por el diseño. Las roldanas deberán ser lubricadas periódicamente. La resistencia de la roldana debe ser igual o superior, a la del cable de mayor peso que pase por ésta. Figura Nº10: Roldana

Las roldanas se podrán instalar de dos maneras: enganchada en ambos ojos de la manea o colgada de un extremo de la manea, como observamos en la figura Nº11. Fig. Nº11: Instalación de una roldana

2.4 Candados o Clips Los Candados o Clips utilizados en el madereo con cables tienen la función de sujetar de manera segura la unión paralela de 2 cables. Poseen forma de “U”, para el paso normal de un cable o dos.


Fig. Nº12: Dos típicos Clips, candados o mordazas para la sujeción de cables

a) Candado simple b)Candado doble

Se debe considerar que cada vez que se utilizan candados o mordazas, habrá que preocuparse que la sección en forma de “U” quede en contacto con el extremo o final del cable. Fig. Nº13: Instalación de candados

Para la fabricación de ojos o gasas con candados, se deben utilizar en el número y espaciamiento que se presenta en la tabla Nº6.


Tabla N°6: Tamaño, número y distancia entre candados o grampas, para cables de distintos diámetros.

Diámetro Tamaño Cantidad Distancia entre Clips Longitud de cable a doblar Longitud extremo libre

pulgadas mm mm Nº Pulgadas mm pulgadas mm pulgadas mm

1/4 6 6.5 2 1 ½ 39 3 78 1 1/2 39 5/16 8 8 2 1 7/8 48 3 3/4 96 1 7/8 48 3/8 10 9.5 2 2 ¼ 57 4 1/2 114 2 1/4 57

7/16 11 11 2 2 5/8 66 5 1/4 132 2 5/8 66 1/2 13 13 3 3 78 9 234 3 78

9/16 14 14 3 3 3/8 87 10 261 3 3/8 87 5/8 16 16 3 3 3/4 96 12 288 3 3/4 96 3/4 20 19 4 4 1/2 114 18 456 4 1/2 114 7/8 22 22 4 5 1/4 132 21 528 5 1/4 132


3. PRINCIPIOS BÁSICOS EN LA INSTALACIÓN DE TORRES DE MADEREO 3.1 Variables Técnicas (Fuerzas) Se debe asumir de acuerdo a un principio básico de mecánica de cables, que las fuerza internas (tensiones) que se generan hacia los apoyos o anclajes están en equilibrio estático con la fuerza resultante de la carga, lo que se puede visualizar en la siguiente figura: Figura Nº14: Equilibrio estático de Fuerzas

∑ F = R – (T1 + T2) = 0 A su vez para determinar si existe una capacidad de carga permisible o una capacidad de madereo segura que no exceda la resistencia de ruptura de los cables en los anclajes, se deben relacionar las siguientes variables: 1. Características de la Torre de Madereo, en cuanto a potencia, velocidad,

tamaño y configuración de las líneas 2. Perfil del terreno (topografía) 3. Características de la carga (Volumen y peso total) 4. Deflexión, Tensión y altura sobre el suelo 5. Anclaje de los puntos de apoyo para contrapesar las tensiones generadas por

el arrastre en el madereo. Esta última variable es la que se analizará con más profundidad, sin embargo, se debe señalar que está estrechamente ligada con las anteriores las que serán continuamente referidas. 3.2 Número de Vientos de Anclaje en Torres de Madereo El Nº de vientos para el anclaje de Torres de Madereo varía según la marca del equipo y el modelo, sin embargo para lograr una mayor y mejor estabilidad del equipo en su operación diaria y con el objeto además de asegurar la instalación en caso de existir salidas de vientos por ruptura de cables o rompimiento del punto de anclaje, “se establece como norma que las Torres de Madereo en BASA

T2

T1

R T1 T2

R


deben obligatoriamente contar con 5 vientos de anclaje posteriores y 1 viento de anclaje frontal”. Figura Nº15: Número de Vientos de anclaje de Torres de Madereo (BASA)

Vientos 1-5: Vientos Laterales Vientos 2-3-4: Vientos Principales Viento 6: Viento Frontal

3.3 Anclajes Los puntos de apoyo donde se disponen los vientos de una torre deben estar debidamente “anclados” al terreno con el objeto que sirvan para contrarrestar las tensiones que se generan en el madereo. Estos puntos de anclaje pueden ser naturales como tocones o rocas, o artificiales como muertos, pernos para roca, etc. los que deben construirse para proveer la estabilidad requerida. Un elemento o variable importante de revisar en la instalación es la mayor o menor deflexión que tengan los cables aéreos (aéreo, tracción, vientos). Si la deflexión es reducida la tensión sobre los cables aumenta lo que se traduce en una solicitud mayor en la capacidad de resistencia en los puntos extremos: Anclajes de Torre y árbol de cola.


Figura Nº16: Deflexión

Figura Nº17: Ejemplos de buena y mala deflexión.

3.3.1 Tocones o anclajes naturales Para el anclaje sobre tocones únicos se debe estimar la RESISTENCIA y UBICACIÓN. La resistencia o capacidad de carga capaz de soportar, puede depender de factores del suelo que actúan de manera individual o simultánea, sin embargo se dan las siguientes reglas generales:

La resistencia del tocón tiende a aumentar con la profundidad del suelo

La resistencia del tocón tiende a aumentar con la densidad del suelo

La resistencia del tocón tiende a disminuir con una mayor humedad del suelo También es necesario observar y considerar el tamaño de las raíces del tocón o disposición de ellas en el suelo, diámetro del tocón, antigüedad del tocón, etc. Sin embargo, se deben considerar como obligatorios los siguientes elementos, para la selección de los puntos de anclaje o tocones:


a) La elección de los posibles puntos de anclaje de Torres, de los soportes intermedios y del árbol de cola, deben tener obligatoriamente un tamaño que les permita soportar las cargas y mantenerse estables durante las solicitaciones. Esto significa que la altura de tocón de anclaje mínima debe ser 30 cm. b) Ligado a lo anterior, la resistencia del tocón siempre es proporcional al tamaño de su diámetro: aumenta aproximadamente al cuadrado del diámetro. Por ejemplo, un tocón de 48 cm de diámetro es cuatro veces más resistente que uno de 24 cm. Figura Nº18: Diámetro del tocón y relación de proporcionalidad

Se establece como mínimo un diámetro de tocón 40 cm, en caso contrario se deben realizar anclajes múltiples. c) Los árboles que sean seleccionados para sustentar los vientos de anclaje de Torres, deben ser previamente volteados, como también cualquier árbol que interfiera con una correcta alineación, ubicación o tensión de vientos. Estos árboles deben ser aprovechados según el esquema de trozado vigente. d) Está prohibido utilizar como vientos de anclaje de torres, vientos de soportes intermedios y/o árbol de cola, cables con desgaste por sobreuso o “colchados”. De igual forma los cables utilizados como “maneas” para anclajes múltiples deben estar en óptimo estado, sin colchaduras o rotura de alambres. e) Los tocones tienen una mayor capacidad para soportar las fuerzas, pendiente arriba que pendiente abajo. Figura Nº19: Tocón y relación con la pendiente


f) Los tocones seleccionados para el anclaje de la torre, deben ser inspeccionados diariamente, mediante un control formal realizado por el jefe de faena o controlador. Si existe alguna alteración en alguno de ellos deben ser necesariamente cambiados. A continuación se entregan algunos ejemplos de tocones que no deben ser utilizados como anclajes de torres de madereo: Figura Nº20: Diversos tocones mal seleccionados para anclaje

Sobre rocas o piedras Tocones Quemados Cerca de cauces Agua

A orilla de caminos o cortes En árboles muertos o dañados

Como concepto general y para indicar la importancia con que se debe realizar esta operación, UNA MALA INSTALACIÓN DE UNA TORRE DE MADEREO PUEDE GENERAR PERFECTAMENTE EL VOLCAMIENTO DEL EQUIPO. Por ello se debe tener una buena idea de la capacidad de sujeción del tocón y saber cuándo está ejerciendo más tensión sobre el sistema que la necesaria. Esta “idea” proviene de una revisión sistemática y periódica de los anclajes. “SE RECONOCE QUE NO SE SABE EXACTAMENTE LA CAPACIDAD DE SUJECIÓN DE LAS RAÍCES DE UN TOCÓN, PERO NO SE DEBE EMPEORAR EL TRABAJO CON UNA MALA INSTALACIÓN”


Fig. N°21: Las opciones de anclaje dependen de las fuerzas de tiro.

Una vez seleccionados los tocones donde se instalarán los vientos de la torre, estos deben ser preparados para permitir el amarre del cable sin que este se deslice por efecto de las tensiones que pueda recibir. La preparación del tocón de anclaje consiste básicamente en confeccionar una muesca en su periferia, lo que se debe realizar con motiosierra. 3.3.1.1 Confección de la muesca del tocón de anclaje a) Forma del corte: Se debe procurar que la altura de la muesca desde la cara

superior del tocón debe ser al menos 2/3 su altura total en la parte posterior a la salida del viento y de 1/3 en la dirección del mástil de la torre, quedando visiblemente en dirección oblicua con la misma dirección de la salida del viento. Se debe tener precaución de no cortar los contrafuertes basales, ya que le restarían resistencia al tocón.

Figura Nº22: Forma de la muesca del tocón de anclaje


Figura Nº23: Distintas posiciones de salida de vientos desde tocón de anclaje y pendientes de terreno

b) Profundidad: Esta depende del diámetro del cable utilizado en los vientos de

la torre, tomando como regla general que no debe exceder 2 veces su diámetro. Normalmente el cable utilizado para los vientos de anclaje tienen un diámetro de 22 mm (7/8’) por lo que la profundidad de la muesca no debe exceder los 6 cm. El objetivo es que el cable no se deslice fuera de ella.

Figura Nº24: Muescas incorrectas Normalmente se observa que la confección de la muesca del tocón para el enrollamiento del cable de anclaje se realiza de manera similar al corte de dirección del volteo, sin embargo, los ángulos de ataques de los cortes no deben ser mayores a 45º.


Figura Nº25: Distintos Tipos de Confección de Muescas

a) Abierta (incorrecta) b) Normal (45º) c) Cerrada (incorrecta) El ángulo de corte de la muesca debe ser hecho con el mismo ángulo que forma el tocón y la roldana de donde sale el viento de la torre.

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