MEMORIAS Elementos de Soporte Soldadura

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ESTUDIO ESTRUCTURAL DE LOS ELEMENTOS DE SOPORTE Y BLOQUEO DEL

TALLER DE SOLDADURA Informe preparado para

CARBONES DEL CERREJÓN Versión 1.0

Ph. D. HERIBERTO MAURY, Ing. RENÉ ARRIETA

28/07/2012

Soportes área de soldadura: En el presente informe se describe para cada elemento de soporte los resultados del estudio estructural realizado a través de métodos numéricos, se presentan los factores de seguridad según el diseño actual y se hacen recomendaciones que permitan incrementarlos a niveles más confiables, en caso de ser necesario.

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Contenido

Introducción ............................................................................................................................. 4

Objetivos .................................................................................................................................. 5

Objetivos específicos ................................................................................................................ 5

Resumen Ejecutivo.................................................................................................................... 6

Análisis realizado .................................................................................................................... 11

Análisis de esfuerzo para determinar la capacidad de carga. ............................................... 11

El Pandeo Localizado ........................................................................................................... 11

Pandeo General VS Pandeo Local .................................................................................... 11

Modelo de pandeo en una lámina de acero ..................................................................... 12

Modelo de pandeo en la pared de un tubo de acero ....................................................... 13

TORRES TALLER DE SOLDADURA ............................................................................................. 15

Cargas críticas al pandeo local para las torres que poseen placas laterales .......................... 15

A1 ................................................................................................................................... 17

A2 ................................................................................................................................... 19

A3 ................................................................................................................................... 21

A4 ................................................................................................................................... 23

A5 ................................................................................................................................... 25

A6 ................................................................................................................................... 27

A7 ................................................................................................................................... 29

A9 ................................................................................................................................... 31

A13 ................................................................................................................................. 33

A16 ................................................................................................................................. 35

A17 ................................................................................................................................. 37

Cargas críticas al pandeo local para las torres que están construidas con tubos................... 39

A10 ................................................................................................................................. 40

A19-1 .............................................................................................................................. 42

A19-2 .............................................................................................................................. 44

A20 ................................................................................................................................. 46

A21 ................................................................................................................................. 48

Cargas críticas al pandeo local para las torres que poseen placas laterales .......................... 50

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A12 ................................................................................................................................. 51

A15 ................................................................................................................................. 53

A22 ................................................................................................................................. 55

Torres en las que no aplican los análisis de pandeo, ni pandeo local debido a su pequeño

tamaño ............................................................................................................................... 57

MANTENIMIENTO E INSPECCIONES ......................................................................................... 60

CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 64

REFERENCIAS .......................................................................................................................... 65

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Introducción

Muchos de los accesorios de izaje, bloqueo, de manipulación y levantamiento utilizados en las

diferentes áreas de producción minera son de fabricación local y no cuentan con una

ingeniería de respaldo que especifique las cargas permisibles de trabajo, lo anterior representa

un riesgo para los trabajadores que hacen uso de ellos a diario ya que no se tiene certeza de

que tan cercano se encuentra el componente de una falla inminente y de los siniestros que

esta pueda ocasionar.

Para Carbones del Cerrejón, el garantizar la integridad de sus empleados y la constante

búsqueda del trabajo seguro han motivado a las directivas de mantenimiento de la empresa a

realizar el estudio estructural de cada una de los accesorios de izaje y manipulación de las

diferentes áreas de producción y mantenimiento.

En el presente informe se muestra para varios tipos de torres de bloqueo pertenecientes al

área de Soldadura, los resultados del estudio estructural realizado a través de métodos

numéricos, se presentan los factores de seguridad según el diseño actual y se hacen

recomendaciones que permitan incrementarlos a niveles más confiables.

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Objetivos

Especificar para cada una de las torres de bloqueo del área de Soldadura las cargas permisibles

que garanticen el trabajo seguro, de acuerdo con los modos de falla posibles.

Objetivos específicos

Determinar los factores de seguridad de las torres según el diseño actual.

Determinar la capacidad de carga de las torres de bloqueo.

Realizar recomendaciones de modificación del diseño en aquellos casos en los que se

requiera mejorar el desempeño del componente.

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Resumen Ejecutivo

Con el objetivo de evaluar la seguridad de las torres de bloqueo utilizadas en el área de

Soldadura, se establece un estudio para la verificación de la capacidad y los factores de

seguridad de dichas torres.

Con el fin de conseguir el objetivo planteado se estableció un proceso de tres etapas:

Levantamientos técnico y de campo

Desarrollo de modelos

Análisis de resultados.

El levantamiento de campo consistió en una visita de un día a la mina con el fin de recopilar la

información necesaria para el análisis, con la información recopilada se realizaron los estudios

a través de software especializado de elementos finitos y criterios de diseño estructural, como

parte final del proceso se analizaron los resultados con el fin de establecer algunas

conclusiones y recomendaciones de diseño. El estudio se dividió en la revisión de tres posibles

modos de falla de las columnas:

Revisión de los esfuerzos máximos generados en los componentes de la columna

Revisión de la estabilidad o el pandeo general de la columna.

Revisión de la estabilidad o pandeo local de las placas laterales de las columnas.

Con base en los resultados arrojados por los tres estudios realizados, se resumen a continuación los principales resultados: Tabla 1. Resumen de Capacidades y principales resultados del estudio realizado sobre las torres de bloqueo de las palas.

REFERENCIA FOTOGRAFÍAS CAPACIDAD

MÁXIMA COMENTARIOS

A1

CAPACIDAD NOMINAL: 15 TONELADAS

F.S. PANDEO GLOBAL: 41

F.S. AL PANDEO

LOCAL: 68

La torre tiene una capacidad ante la fluencia de 15 toneladas (FS 2.0).

Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo.

A2



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 18


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia es el pandeo localizado.

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MÁXIMA COMENTARIOS

A3



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 14


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo localizado, sin embargo es poco probable debido a la alta rigidez de las placas.

A4



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 145


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo, sin embargo el factor de carga es alto.

A5



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 27


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo localizado.

A6



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 7.0



A7



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 15



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MÁXIMA COMENTARIOS

A9



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 170



A10

CAPACIDAD NOMINAL: 2.5

TONELADAS


F.S. AL PANDEO

LOCAL: 789

La torre tiene una capacidad ante la fluencia de 2.5 toneladas (FS 3.0).


A11



F.S. AL PANDEO

LOCAL: NO APLICA – LOS TUBOS SON

PUNTALES DE COMPRESIÓN


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia elemento es el pandeo, sin embargo el factor de carga es muy alto.

A12


F.S. PANDEO GLOBAL: 8.4

F.S. AL PANDEO

LOCAL: 9.6


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia es el pandeo.

A13



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 50



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MÁXIMA COMENTARIOS

A14



F.S. AL PANDEO

LOCAL: NO APLICA – LOS TUBOS SON

PUNTALES DE COMPRESIÓN


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia es el pandeo, aunque el factor de carga es muy alto.

A15

CAPACIDAD NOMINAL: 150

TONELADAS

F.S. PANDEO GLOBAL: NO

APLICA

F.S. AL PANDEO LOCAL: 7.9


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia es el pandeo localizado en las almas de los perfiles.

A16



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 40



A17



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 10



A18


F.S. PANDEO GLOBAL: El

elemento es tan corto que no fallaría por pandeo, sin embargo su

factor de carga es de 14.

F.S. AL PANDEO

LOCAL: NO APLICA


El pandeo es poco probable debido a la corta longitud del elemento.

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MÁXIMA COMENTARIOS

A19-1



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 7.1



A19-2



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 8.9



A20



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 415


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia es el pandeo, aunque la probabilidad es muy baja.

A21



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 85


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia es el pandeo, aunque el factor de carga es mayor a 5.0, por lo que la falla por este modo es baja.

Las láminas horizontales presentan deflexiones, esto afecta el correcto funcionamiento del elemento, por lo que se recomienda remplazar las láminas por otras de espesor de una pulgada.

A22



F.S. AL PANDEO

LOCAL: 9.37


Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia es el pandeo, localizado en el alma de los perfiles horizontales.

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Análisis realizado

Análisis de esfuerzo para determinar la capacidad de carga.

Para desarrollar el análisis de esfuerzos, con el fin de determinar la capacidad de carga de las

torres de bloqueo, se establecen las condiciones de frontera o de simulación del sistema,

generalmente, se establece un soporte rígido en el plano inferior de la torre y cargas verticales

hacia abajo en la placa o elementos de soporte superiores de la torre (Figura 1). La capacidad

se determina a través de un proceso iterativo en el cual se prueban diferentes cargas y se

determinan los valores de los esfuerzos máximos y los factores de seguridad mínimos frente a

la fluencia del material. Una vez que se ha alcanzado una carga tal que en algún punto de la

estructura se alcanza la capacidad máxima del material, se establece este punto como

referencia de la capacidad máxima del componente.

Figura 1. Ejemplo de carga aplicada verticalmente hacia abajo en la placa superior, restricción fija aplicada a la placa inferior de la torre de bloqueo y análisis de carga por elementos finitos.

El Pandeo Localizado

Para la selección de la torre representativa de cada grupo de torres seleccionadas, se analizó la

capacidad de las alas de cada torre ante el pandeo localizado y se seleccionó aquella torre que

presentó la menor capacidad ante tal fenómeno. Se seleccionó el pandeo localizado porque es

el tipo de fenómeno o modo de falla que mostró ser más crítico en los análisis realizados sobre

otros tipos de columnas revisadas en Cerrejón.

Pandeo General VS Pandeo Local

La mayor parte de los perfiles de acero estándares o armados tienen paredes con dimensiones

muy inferiores a su longitud. Cuando la sección transversal de los perfiles de acero se somete a

grandes esfuerzos compresivos, las placas delgadas que lo conforman tienden a pandearse

sobre todo cuando son placas muy esbeltas. Por tanto el pandeo local se convierte en un

estado límite de resistencia de los componentes estructurales de acero, sometidos a esfuerzos

compresivos. El pandeo local se diferencia del pandeo general, en que solo ocurre en

componentes delgados y esbeltos de la columna (Figura 2).

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Figura 2. Diferencia entre el pandeo general y el pandeo local de un elemento estructural

En la mayoría de los casos este pandeo localizado se presenta en láminas delgadas, por ello es

necesario analizarlas para cada caso y decidir bajo qué condiciones se supera la carga crítica de

pandeo.

Modelo de pandeo en una lámina de acero

El modelo para el análisis de pandeo localizado de placa, parte de una placa rectangular (Figura

3) en la que a dos de los bordes (Bordes b), simplemente apoyados, se les aplica una carga Px

de compresión, la placa además se encuentra apoyada en uno de sus bordes (borde a-soporte

simple) y libre en el borde restante (borde a – libre), aunque el modelo aplica para otros tipos

de apoyo.

A partir de las ecuaciones características de una placa cargada en sus bordes, se puede llegar a

un modelo particular, para la carga crítica:

2

22

,b

DkP m

crx (1)

2

3

)1(12 v

EtD (2)

Donde,

, es la carga crítica por unidad de longitud aplicada a los bordes (borde b) de la placa, que

generan la condición de inestabilidad (pandeo).

, es el ancho de la placa (Figura 3).

, corresponde a la rigidez flexional de la placa, la cual se calcula a través de la ecuación (2).

, es un valor que considera la severidad de la aplicación de diversas condiciones en los

bordes de la placa y la relación de aspecto , definida como: . El valor de está

generalmente tabulado en diversas tablas para diferentes combinaciones de la relación de

aspecto y condiciones de los bordes de la placa.

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, es el módulo de elasticidad del material del que se fabrica la placa de acero.

, es el espesor de la placa de acero.

, es el coeficiente de poisson del material de la placa.

(a) (b)

Figura 3. Modelo de la placa pandeada, (a) isométrico identificando los diferentes bordes de la placa y la carga aplicada, (b) modelo de la placa con las dimensiones características.

Modelo de pandeo en la pared de un tubo de acero

Cuando un tubo cilíndrico es sujeto a compresión axial (ver Figura 4), la estabilidad elástica del tubo es mas complicada que en el caso de una placa plana. Para un tubo cilíndrico dado, el comportamiento por pandeo varía con la longitud del miembro. Por esta razón, desde el punto de vista de la estabilidad estructural, se distinguen tres categorías: 1. Tubos cortos, Z < 2.85 2. Tubos de longitud moderada, 2.85 < Z < 50 3. Tubos largos, Z > 50 Donde Z es un parámetro de esbeltez dado por la siguiente expresión:

Figura 4. Tubo circular sujeto a compresión.

Para tubos cortos (Es decir, donde el radio del tubo es grande comparado con su longitud), el esfuerzo de pandeo local crítico es:

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El cual es idéntico al esfuerzo de Euler para una placa de ancho unitario.

Donde:

, es el esfuerzo crítico de pandeo local.

, es el módulo elástico de material del tubo.

, es el espesor de la pared del tubo.

, es el módulo de Poisson del material del tubo.

, la longitud efectiva del tubo.

, el radio externo del tubo.

Para tubos largos, el tubo se pandeará como columna. La carga crítica de pandeo está dada por:

Donde I es el momento de inercia de la sección del tubo dado por la siguiente expresión:

Por lo tanto, para tubos largos el esfuerzo crítico de pandeo está dado por:

Los tubos de longitud moderada pueden pandearse localmente en un patrón de diamante como se muestra en la Figura 5. El esfuerzo crítico de pandeo local está dado por:

Donde puede calcularse como:

Si se considera un para los aceros, se tiene entonces que:

Figura 5. Patrón de pandeo local en un tubo de longitud moderada.

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TORRES TALLER DE SOLDADURA

Cargas críticas al pandeo local para las torres que poseen placas laterales

A continuación se resumen los diferentes resultados de las cargas críticas que pueden soportar cada una de las placas laterales de las columnas.

Tabla 2. Cargas críticas al pandeo local y factores de seguridad ante el pandeo local de placas laterales de torres

Torre a (m) b (m) t (m) E

(Gpa) Poisson D (N-m) u (a/b) Soportes en borde a

km2 - de tabla

Px,cr (N/m) Capacidad Total Placa

(Ton)

Capacidad Total Torre

(Ton)

Carga total sobre

Placa (Ton)

FS Pandeo

Placa

FS pandeo

local

A1 0,095 0,11 0,00635 200 0,3 4689,522 0,86 Simple - libre 1,4016 5361261,6 60,18 15 0,88 41,4 68,38

A2 0,675 0,2 0,0127 200 0,3 37516,17 3,38 Simple - libre 0,5062 4685764 95,63 30 5,3 47,4 18,04

A3 0,675 0,23 0,0127 200 0,3 37516,17 2,93 Simple - libre 0,5331 3731395,4 87,57 30 5,9 39,1 14,84

A4 0,33 0,22 0,0127 200 0,3 37516,17 1,5 Simple - libre 0,8052 6159942,7 138,28 5 0,95 95,3 145,56

A5 0,9 0,47 0,0127 200 0,3 37516,17 1,91 Simple - libre 0,6811 1141651,2 54,75 15 2,01 39,3 27,24

A6 0,23 0,24 0,0127 200 0,3 37516,17 0,96 Simple - libre 1,4016 9009897,9 220,65 60 27,8 66,4 7,94

A7 0,26 0,29 0,00635 200 0,3 4689,522 0,9 Simple - Simple 4 2201366,1 65,14 15 4,3 23,2 15,15

A9 0,095 0,09 0,00953 200 0,3 15827,14 1,06 Simple - libre 1,1953 23051222 211,69 15 1,24 109,1 170,72

A13 1,045 0,55 0,02 200 0,3 146520,1 1,9 Simple - libre 0,6811 3255986,5 182,73 25 3,6 30,1 50,76

A16 0,234 0,13 0,0127 200 0,3 37516,17 1,8 Simple - libre 0,7253 15890927 210,80 25 5,2 85,1 40,54

A17 0,55 0,1 0,00931 200 0,3 14779,39 5,5 Simple - libre 0,425 6199334,6 63,26 80 6,18 44,6 10,24

*Los valores de se obtienen a partir de modelos matemáticos de la curva característica que tomará la placa en su forma deformada o a partir de tablas que contienen las diferentes combinaciones de soportes en los bordes y relaciones de aspecto (Gambhir, 2004).

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Las cargas calculadas (Capacidad Total Placa, Tabla 2) corresponden a la máxima carga que

puede soportar las placas laterales antes de pandearse (pandeo local), este valor no

corresponde a la carga nominal máxima de la Torre (Capacidad total torre). En algunos casos la

capacidad ante la inestabilidad local (pandeo local) para una placa es mucho más alta que la

capacidad total de la torre de bloqueo, esto se debe a que las placas laterales tienen gran

espesor y esto hace que su rigidez flexional (D) sea alta, por tanto el límite de capacidad de

tales torres no estará dado por el pandeo local sino por la fluencia localizada al superarse el

límite de fluencia del material en la parte superior de la torre.

Hay otro grupo de torres a las que se les realizará un análisis usando el mismo enfoque, sin

embargo se han separado del grupo mostrado en la Tabla 2, puesto que éstas torres no están

hechas con un elemento central y placas laterales, sino con perfiles que poseen alas de

reducido espesor en comparación con las dimensiones del miembro. El último grupo está

formado por las torres construidas con tubos. Hay también otro pequeño grupo al cual no se le

realizó análisis de pandeo, debido a que son muy cortas y fallarían por fluencia.

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A1

FOTOGRAFÍA

Capacidad Estimada: 15 Toneladas (FS 2.0, en la vecindad de la soldadura) F.S. Pandeo Global: 41 F.S. Pandeo Local: 68 Consideraciones:

MATERIAL ASTM A36 Acero o Modelo Elástico Lineal o Límite elástico: 250MPa o Límite de Rotura: 400MPa o Módulo de elasticidad: 200GPa

RESTRICCIONES Y CARGAS o Restricción fija en placa inferior de la torre o Carga distribuida vertical en la placa superior.

MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 36180 elementos, con control (13.7mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en la placa superior

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 36180 elementos, con control de mallado en placas laterales (13.7mm).

CAD REPRESENTATIVO

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RESULTADOS DEL ESTUDIO EN A1

Figura 6. Cargas y restricciones en A1.

Figura 7. Distribución de esfuerzos en A1, Escala de

deformaciones: 10.

Figura 8. Distribución de factores de seguridad, respecto al

esfuerzo de fluencia en A1.

Figura 9. Zonas con factores de seguridad entre 1 y 2 en

A1.

Figura 10. Estudio de pandeo A1, Escala de deformación: 10. Factor de carga: 41.

Comentarios:


Con respecto a la carga máxima la torre presenta una capacidad al pandeo global 41 veces mayor que 15 toneladas.

Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 68 veces mayor que las 0.8 toneladas que está soportando cada placa lateral.

Luego de la fluencia localizada, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo en el tubo central.

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A2

FOTOGRAFÍA



RESTRICCIONES Y CARGAS o Restricción fija en placa inferior de la torre o Carga distribuida vertical en las zonas circulares hacia abajo en placa superior

MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 57689 elementos, con control (15.5462 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en la placa superior.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 57689 elementos, con control de mallado en placas laterales (15.5462 mm).

CAD REPRESENTATIVO

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Figura 12. Distribución de esfuerzos en A2, Escala de deformaciones: 10.

Figura 13. Distribución de factores de seguridad, respecto

al esfuerzo de fluencia en A2.

Figura 14. Zonas con factores de seguridad entre 3 y 5 en A2.

Figura 15. Estudio de pandeo A2, Escala de deformación: 10. Factor de carga: 47

Comentarios:




Luego de la fluencia, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo localizado.

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A3

FOTOGRAFÍA



RESTRICCIONES Y CARGAS o Restricción fija en placa inferior de la torre o Carga distribuida vertical en las zonas circulares hacia abajo en placa superior

MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 58235 elementos, con control (15.6408 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en la placa superior


CAD REPRESENTATIVO

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deformaciones: 10




Figura 20. Estudio de pandeo A3, Escala de deformación: 10. Factor de carga: 39.

Comentarios:





P á g i n a | 23

A4

FOTOGRAFÍA



RESTRICCIONES Y CARGAS o Restricción fija en placa inferior de la torre o Carga distribuida vertical hacia abajo en placa superior

MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 51316 elementos, con control (12.4885 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en la lámina superior


CAD REPRESENTATIVO

P á g i n a | 24




deformaciones: 10





Comentarios:




El modo de falla más probable es la fluencia, el segundo modo de falla más probable es el pandeo en el tubo central, sin embargo el factor de carga es muy alto.

P á g i n a | 25

A5

FOTOGRAFÍA




MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 34353 elementos, con control (9.25701 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en la láminas curvas superiores.


CAD REPRESENTATIVO

P á g i n a | 26



Figura 26. Distribución de esfuerzos en A5, Escala de deformaciones: 10

Figura 27. Distribución de factores de seguridad,

respecto al esfuerzo de fluencia en A5

Figura 28. Zonas con factores de seguridad entre 1 y 2 en A5


Comentarios:



Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 27 veces mayor que las 2.1 toneladas que está soportando la placa lateral más crítica.


P á g i n a | 27

A6

FOTOGRAFÍA

Capacidad Estimada: 60 Toneladas (FS 4.0, en la vecindad de la soldadura) F.S. Pandeo Global: 66 F.S. Pandeo Local: 7.0 Consideraciones:



MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 70863 elementos, con control (6.93677 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en las vigas principales y la parte superior de las láminas centrales.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 70863 elementos, con control de mallado en láminas centrales (6.93677 mm).

CAD REPRESENTATIVO

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Figura 29. Cargas y restricciones en A6



esfuerzo de fluencia en A6



Comentarios:



Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 7.0 veces mayor que las 27.8 toneladas que está soportando el alma de la viga lateral.


P á g i n a | 29

A7

FOTOGRAFÍA




MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 37427 elementos, con control (18.5912 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en lámina superior.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 37427 elementos, con control de mallado en láminas centrales (18.5912 mm).

CAD REPRESENTATIVO

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Comentarios:



Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 13 veces mayor que las 4.3 toneladas que está soportando la lámina de refuerzo central, que resulta ser la más crítica.


P á g i n a | 31

A9

FOTOGRAFÍA




MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 45647 elementos, con control (8.86181 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en lámina superior.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 45647 elementos, con control de mallado en láminas laterales (8.86181 mm).

CAD REPRESENTATIVO

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deformaciones: 10





Comentarios:




Luego de la fluencia, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo, aunque el factor de carga es muy alto.

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A13

FOTOGRAFÍA




MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 11241 elementos, con control (11.4852 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en lámina curva superior.


CAD REPRESENTATIVO

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deformaciones: 10


al esfuerzo de fluencia en A13



Comentarios:



Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 50 veces mayor que las 3.6 toneladas que está soportando la placa más crítica.

Luego de la fluencia, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo localizado, aunque el factor de seguridad para este modo de falla es alto.

P á g i n a | 35

A16

FOTOGRAFÍA




MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 85227 elementos, con control (9.66355 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en placa superior.


CAD REPRESENTATIVO

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deformaciones: 10





Comentarios:





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A17

FOTOGRAFÍA




MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 102425 elementos, con control (46.4206 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en lámina curva superior.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 102425 elementos, con control de mallado en láminas laterales de los apoyos de la mesa (46.4206 mm).

CAD REPRESENTATIVO

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deformaciones: 10




A17


Comentarios:



Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 10 veces mayor que las 6.2 toneladas que está soportando la placa más crítica.


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Cargas críticas al pandeo local para las torres que están construidas con tubos

A continuación se resumen los diferentes resultados de las cargas críticas que pueden soportar los tubos críticos en los elementos de soporte del taller de

soldadura.

Tabla 3. Cargas críticas al pandeo local y factores de seguridad ante el pandeo local para tubos en las torres.

Torre L (m) R (m) t (m) Poisson Z C E (Gpa) Pcrit (kN) Capacidad tubo (Ton)

Capacidad Total Torre (Ton)

Carga total sobre tubo (Ton)

FS Pandeo Torre

FS pandeo local

A10 0,6 0,030 0,002 0,3 5434,7 0,61 200,00 5106136,20 521,03 2,50 0,66 160,20 789,4

A19-1 1,680 0,057 0,006 0,3 7846,4 0,61 200,00 2086697,66 212,93 30,00 30,00 3,95 7,1

A19-2 1,350 0,057 0,006 0,3 5066,6 0,61 200,00 3231547,59 329,75 40,00 37,21 5,13 8,9

A20 0,703 0,030 0,004 0,3 3996,0 0,61 200,00 3258116,92 332,46 3,00 1,80 88,50 184,7

A21 1,360 0,057 0,006 0,3 5141,9 0,61 200,00 3184199,55 324,92 10,00 1,50 22,40 216,61

Las cargas críticas calculadas en los soportes mostrados en la Tabla 3, fueron realizados usando el enfoque de columna larga, puesto que las relaciones de

esbeltez calculadas (Z) superan el valor de 50. Las cargas calculadas (Capacidad Total tubo) corresponden a la máxima carga que pueden soportar los tubos

antes de pandearse (pandeo local), este valor no corresponde a la carga nominal máxima de la Torre (Capacidad total torre). En algunos casos la capacidad

ante la inestabilidad local (pandeo local) para un tubo es mucho más alta que la capacidad total de la torre de bloqueo, esto se debe a que los tubos tienen

gran espesor y esto hace que su rigidez flexional sea alta, por tanto el límite de capacidad de tales torres no estará dado por el pandeo local sino por la

fluencia localizada al superarse el límite de fluencia del material en algún punto de la torre.

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A10

FOTOGRAFÍA

Capacidad Estimada: 2.5 Toneladas (FS 2.0, en la vecindad de la soldadura) F.S. Pandeo Global: 160 F.S. Pandeo Local: 789 Consideraciones:



MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 37326 elementos, con control (11.5975 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en el tubo horizontal superior.


CAD REPRESENTATIVO

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Comentarios:

La torre tiene una capacidad ante la fluencia de 2.5 toneladas (FS 3.0).

Con respecto a la carga máxima la torre presenta una capacidad al pandeo global 160 veces mayor que 2.5 toneladas.

Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 789 veces mayor que las 0.66 toneladas que está soportando el tubo horizontal superior.


El tubo horizontal superior presentan agujeros y deformaciones, se recomienda remplazar este elemento.

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A19-1

FOTOGRAFÍA

Capacidad Estimada: 30 Toneladas (FS 2.0, para los elementos verticales) F.S. Pandeo Global: 3.9 F.S. Pandeo Local: 9.3 Consideraciones:



MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla de viga, con control de mallado de 20 elementos por miembro estructural en los miembros verticales. Número total de elementos: 398.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla de viga, con control de mallado de 20 elementos por miembro estructural en los miembros verticales. Número total de elementos: 398.

CAD REPRESENTATIVO

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RESULTADOS DEL ESTUDIO EN A19-1

Figura 63. Cargas y restricciones en A19-1

Figura 64. Distribución de esfuerzos en A19-1, Escala de

deformaciones: 10


respecto al esfuerzo de fluencia en A19-1

Figura 66. Las zonas señaladas tienen un FS mínimo de 1.74 en

A19-1

Figura 67. Estudio de pandeo A19-1, Escala de deformación: 10. Factor de carga: 3.95

Comentarios:


Con respecto a la carga máxima la torre presenta una capacidad al pandeo global 3.95 veces mayor que 30 toneladas.

Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 9.37 veces mayor que las 30 toneladas consideradas para el análisis de pandeo local del tubo vertical central.

Luego de la fluencia, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo, el cual de presentarse, ocurriría en el tubo central.

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A19-2

FOTOGRAFÍA

Capacidad Estimada: 40 Toneladas (FS 2.0, para los elementos verticales) F.S. Pandeo Global: 5.1 F.S. Pandeo Local: 8.9 Consideraciones:



MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla de viga, con control de mallado de 20 elementos por miembro estructural en los miembros verticales. Número total de elementos: 331.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla de viga, con control de mallado de 20 elementos por miembro estructural en los miembros verticales. Número total de elementos: 331.

CAD REPRESENTATIVO

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RESULTADOS DEL ESTUDIO EN A19-2

Figura 68. Cargas y restricciones en A19-2

Figura 69. Distribución de esfuerzos en A19-2, Escala de

deformaciones: 30


al esfuerzo de fluencia en A19-2

Figura 71. Las zonas señaladas tienen un FS mínimo de 1.31

en A19-2

Figura 72. Estudio de pandeo A19-2, Escala de deformación: 10. Factor de carga: 5.1

Comentarios:



Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 8.9 veces mayor que las 37.2 toneladas consideradas para el análisis de pandeo local del tubo vertical central.

Luego de la fluencia, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo, el cual de presentarse, ocurriría en el tubo central.

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A20

FOTOGRAFÍA




MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 37840 elementos, con control (13.1883 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en el tubo horizontal superior.


CAD REPRESENTATIVO

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Comentarios:



Respecto al pandeo local, tubos presentan una capacidad 415 veces mayor que las 0.8 toneladas que está soportando el tubo horizontal superior.


El tubo horizontal superior presentan agujeros y deformaciones, se recomienda remplazar este elemento.

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A21

FOTOGRAFÍA

Capacidad Estimada: 15 Toneladas (FS 2.0, en la vecindad de la soldadura) F.S. Pandeo Global: 8.6 F.S. Pandeo Local: 85 Consideraciones:



MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 160655 elementos, con control (22.608 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en las láminas superiores.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 160655 elementos, con control de mallado en las láminas superiores (22.608 mm).

CAD REPRESENTATIVO

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deformaciones: 30




Figura 82. Estudio de pandeo A21, Escala de deformación: 30. Factor de carga: 8.6

Comentarios:



Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 184 veces mayor que las 1.8 toneladas que está soportando el tubo horizontal superior.

Luego de la fluencia, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo, aunque el factor de carga es superior a 5.

Las láminas horizontales presentan deflexiones, esto afecta el correcto funcionamiento del elemento, por lo que se recomienda remplazar las láminas por otras de espesor de una pulgada.

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Cargas críticas al pandeo local para las torres que poseen placas laterales

A continuación se resumen los diferentes resultados de las cargas críticas que pueden soportar cada una de las placas laterales de las columnas.

Tabla 4. Cargas críticas al pandeo local y factores de seguridad ante el pandeo local de alas y almas de los perfiles de las torres.

Torre a (m) b (m) t (m) E

(Gpa) Poisson D (N-m)

u (a/b)

Soportes en borde a

km2 -

de tabla

Px,cr (N/m)

Capacidad Total ala/alma

(Ton)

Capacidad Total Torre

(Ton)

Carga total sobre

ala/alma (Ton)

FS Pandeo

torre

FS pandeo

local

A12 1,162 0,0979 0,011 200 0,3 24377,29 11,87 Soporte

simple - libre 0,425 10668631 106,58 50 11 8,4 9,69

A15 0,678 2,847 0,0127 200 0,3 37516,17 0,24 Sujeta - Sujeta

9,448 431597,2 125,38 150 15,7 2,9 7,99

A22 0,578 4,73 0,0179 200 0,3 105042,8 0,12 Soporte

simple - Libre 6,579 304853,1 147,14 40 15,7 78,0 9,37

*Los valores de se obtienen a partir de modelos matemáticos de la curva característica que tomará la placa en su forma deformada o a partir de tablas que contienen las diferentes combinaciones de soportes en los bordes y relaciones de aspecto (Gambhir, 2004).

A pesar de que el enfoque usado para estos soportes es el mismo que para el primer grupo, se consideraron por separado, puesto que estos soportes no están formado por láminas, sino por perfiles con alas y almas muy delgadas en comparación con las otras dimensiones de las secciones.

Las cargas calculadas (Capacidad Total ala/alma, Tabla 4) corresponden a la máxima carga que puede soportar las alas o almas antes de pandearse (pandeo

local), este valor no corresponde a la carga nominal máxima de la Torre (Capacidad total torre). En algunos casos la capacidad ante la inestabilidad local

(pandeo local) para una alma o ala es mucho más alta que la capacidad total de la torre de bloqueo, esto se debe a que las placas laterales tienen gran

espesor y esto hace que su rigidez flexional (D) sea alta, por tanto el límite de capacidad de tales torres no estará dado por el pandeo local sino por la

fluencia localizada al superarse el límite de fluencia del material en la parte superior de la torre.

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A12

FOTOGRAFÍA

Capacidad Estimada: 50 Toneladas (FS 2.0, en la vecindad de la soldadura) F.S. Pandeo Global: 8.4 F.S. Pandeo Local: 9.6 Consideraciones:



MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 73303 elementos, con control (82.9264 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 73303 elementos, con control de mallado en los elementos de soporte principales (82.9264 mm).

CAD REPRESENTATIVO

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deformaciones: 10




Figura 87. Estudio de pandeo A12, Escala de deformación: 30. Factor de carga: 8.4

Comentarios:



Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 9.6 veces mayor que las 11 toneladas que está soportando cada ala en los perfiles de soporte principal.

Luego de la fluencia, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo, aunque el factor de carga es superior a 5.

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A15

FOTOGRAFÍA

Capacidad Estimada: 150 Toneladas (FS 2.0, en la vecindad de la soldadura) F.S. Pandeo Global: No aplica, puesto que la esbeltez de los elementos es muy baja. F.S. Pandeo Local: 7.9 Consideraciones:



MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 87724 elementos, con control (179.332 mm) de mallado en zona de aplicación de la carga en las caras superiores de los perfiles.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla sólida estándar, Elementos cuadráticos de alto orden, Verificación jacobiana de 4 puntos, 87724 elementos, con control de mallado en las en las caras correspondientes a las almas de los perfiles (179.332 mm).

CAD REPRESENTATIVO

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A15

Figura 92. Estudio de pandeo A15, Escala de deformación: 30. Debido a la baja esbeltez, el pandeo no es un modo de falla posible.

Comentarios:


Debido a que como columna, los elementos tienen una esbeltez muy baja, un análisis de pandeo global no es necesario. Este modo de falla no se presentará.

Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 7.6 veces mayor que las 15.7 toneladas que está soportando el alma en uno de los elementos centrales.

Luego de la fluencia, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo local, que puede ocurrir en un alma o ala.

Debido a que las alas son muy delgadas, debe evitarse el someter este componente a golpes.

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A22

FOTOGRAFÍA

Capacidad Estimada: 40 Toneladas (FS 2.0, en la vecindad de la soldadura) F.S. Pandeo Global: 3.9 F.S. Pandeo Local: 7.9 Consideraciones:



MALLADO ANÁLISIS DE ESFUERZOS Malla de viga, con control de mallado de 20 elementos por miembro estructural en los miembros horizontales. Número total de elementos: 204.

MALLADO ANÁLISIS DE PANDEO Malla de viga, con control de mallado de 20 elementos por miembro estructural en los miembros horizontales. Número total de elementos: 204.

CAD REPRESENTATIVO

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Figura 96. Las zonas señaladas tienen un FS mínimo de 1.3

Figura 27. Estudio de pandeo A22, Escala de deformación: 30. Debido a la baja esbeltez, el pandeo no es un modo de falla posible.

Comentarios:


Debido a que como columna, los elementos tienen una esbeltez muy baja, un análisis de pandeo global no es necesario. Este modo de falla no se presentará.

Respecto al pandeo local, las placas presentan una capacidad 7.6 veces mayor que las 15.7 toneladas que está soportando el alma en uno de los elementos centrales.

Luego de la fluencia, el modo de falla con mayor probabilidad de ocurrencia en este elemento es el pandeo local, que puede ocurrir en un alma o ala.

Debido a que las alas son muy delgadas, debe evitarse el someter este componente a golpes.

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Torres en las que no aplican los análisis de pandeo, ni pandeo local debido a su pequeño tamaño

Después de agrupar las torres y realizar los análisis respectivos, hubo un pequeño grupo de elementos de soporte, que por sus dimensiones reducidas y a

que no poseen elementos delgados como láminas que puedan sufrir pandeo local, se consideran puntales de compresión y su modo de falla predominante

es la fluencia. Los elementos de soporte en cuestión son: A11, A14 y A18. Los resultados para los análisis de fluencia, se presentan en las siguientes figuras.

Figura 97. Trazados de esfuerzo (izquierda) y factor de seguridad (derecha) para A11. Ni el pandeo global, ni el local tienen altas probabilidades de ocurrir. FS mínimo de 2.0

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MANTENIMIENTO E INSPECCIONES

Una manera útil de categorizar el tipo de fallas que se pueden presentar en estructuras o herramientas soldadas, es distinguirlas en fallas repentinas y fallas que dependen del tiempo. Ejemplo de fallas repentinas incluyen fractura frágil, fallas por sobrepaso de capacidad y pandeo, en cualquier caso este tipo de eventos se presenta cuando la carga aplicada es tal que los esfuerzos presentes sobrepasan la resistencia del material o la capacidad del elemento. Por tanto las fallas instantáneas solo se presentaran cuando se sobrepasan las condiciones de diseño del componente.

Por otro lado el proceso de fallas dependientes del tiempo incluyen fatiga, fluencia, corrosión, desgaste y crecimiento de grietas, este tipo de eventos progresivos, luego de algún tiempo llevarán a fallas instantáneas o repentinas del componente. Sin embargo las fallas dependientes del tiempo, que degradan la capacidad del componente, se pueden detectar con inspecciones durante el servicio del mismo y corregir.

Las inspecciones regulares de los componentes y sistemas mecánicos es parte indispensable de cualquier programa de mantenimiento y de prevención de

riesgos en seguridad y salud ocupacional, sin embargo para que una inspección sea efectiva, es necesario definir qué buscar, dónde buscar y establecer

parámetros que permitan reconocer si se ha encontrado lo que se buscaba.

Inspeccionar cada vez que se usa

Muchos de los componentes revisados tienen como finalidad ser utilizados en tareas que implican un considerable riesgo para la vida humana. Por

ello cada vez que una herramienta es utilizada, es responsabilidad del usuario realizar una inspección general del estado de los elementos que

componen la herramienta y revisar en las zonas que han sido consideradas como críticas, la presencia de defectos estructurales.

o ¿Qué buscar?

Uno de los principales defectos estructurales que en el tiempo podría culminar en una falla catastrófica son las grietas, estas generan

grandes concentradores de esfuerzos, pudiendo así superarse la capacidad del material en ciertas zonas solo por la presencia de ellas. La

mayor parte de las grietas de tamaños pequeños serán indetectables al realizar una inspección visual del componente, sobre todo teniendo

en cuenta que los defectos pueden estar ocultos debajo capas de pintura o suciedad. Teniendo en cuenta lo anterior, cuando las grietas son

visibles a través de estas barreras visuales, es necesario reportar inmediatamente, corregir la presencia de la grieta y evitar el uso del

componente hasta que las acciones correctivas hayan tomado lugar. El evento deberá ser reportado en la hoja de vida del componente para

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seguimiento y detección de la incidencia en el tiempo. Es importante revisar todas las soldaduras, pero en especial aquellas entre la placa

superior, las cartelas y el tubo.

El pandeo en un componente es evidencia que se han superado las cargas esperadas de servicio, su presencia es un indicador que el

elemento está siendo utilizado en condiciones fuera de su capacidad de carga. El caso más común es el pandeo local de las láminas laterales

de torres de bloqueo, en las cuales deben buscarse dobleces o arrugamiento, y evidenciar a través de rasguños o marcas en la superficie si

se debe a golpes, de lo contrario se establecerá que es consecuencia de pandeo localizado, para lo cual debe reportarse para verificar cuáles

fueron las condiciones a las que se sometió el componente.

Cuando el arrugamiento o doblez se encuentra en las paredes del tubo central, para el caso de las torres de bloqueo, es necesario corregir

inmediatamente y establecer cuáles fueron las condiciones que llevaron el componente a dicha condición.

Fluencia, pérdida de la forma original en placas tubos, bridas y pernos, ensanchamiento de agujeros y desgarramiento , son evidencia de

que se ha superado, al menos localmente la resistencia del material, esto indica que se ha sobrepasado la capacidad del componente, y

puede ser por causa de un evento fortuito o de las condiciones normales de trabajo. En el último caso, el cual será evidente a través de la

incidencia en el tiempo, deberán establecerse las condiciones y cargas reales de trabajo para rediseñar el componente, en caso contrario se

deberá corregir el defecto y habilitar la herramienta para su uso.

o ¿Dónde buscar?

Para el caso del pandeo, los dobleces deben buscarse en las placas, láminas o tubos, este fenómeno se puede presentar en varios tipos de

herramientas, no solo se presenta en las torres de bloqueo, aunque su incidencia en éstas es mayor. Pueden presentarse en las partes más

anchas de las placas, en cualquier lugar de los tubos o en las zonas centrales de elementos fabricados de placas, que se encuentren

sometidos a cargas de flexión o que trabajen como vigas.

Las grietas deben buscarse de manera obligada en todos los cordones de soldadura, agujeros y uniones puesto que estas son zonas con

gran cantidad de defectos y/o alteraciones metalúrgicas, además verificar aquellas zonas que fueron consideradas con los factores de

seguridad más bajo en cada componente, en los cuales también deben buscarse evidencias de rasgaduras o deformación excesiva. La

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búsqueda de defectos en soldaduras debe hacerse con mayor profundidad en la soldadura de la placa superior con el tubo central y las

cartelas de refuerzo.

Toda corrección de defectos, trabajos de soldadura y otros deberá ir acompañada de la posterior limpieza, protección a través de

pinturas o recubrimientos, según lo requiera cada caso.

Inspección y limpieza cada 6 meses

Al menos una vez cada 6 meses debe realizarse la limpieza de los componentes, en algunos casos lavar, remover grasa y lodos, al mismo tiempo

realizar inspección visual de los mismos, realizar la búsquedas en de los tipos de defectos y en los lugares que se establecieron en el tipo de

inspecciones rutinarias. La limpieza tiene como principal beneficio, que se logran detectar defectos que pudieran estar ocultos bajo la suciedad,

además la limpieza también implica que el personal tenga un contacto más consciente con el componente y sus diferentes partes, pudiendo

verificar zonas y partes que de otra manera pasarían por alto.

Mantenimiento al menos una vez cada 5 años

Para la mayor parte de los componentes analizados, la frecuencia de aplicación de las cargas es baja, es decir, las cargas son altas, pero aplicadas

menos de 10 veces en un período de 24 horas, para los cuales un intervalo de mantenimiento de 5 años será suficiente, sin embargo algunos casos

particulares, en componentes pequeños, presentan frecuencias de aplicación de cargas mayores, en tales casos deberá pensarse en períodos de 2

años o menores.

El mantenimiento mayor de los componentes estructurales y herramientas estudiadas consiste en una limpieza o preparación superficial tipo SP2 y

aplicación de anticorrosivo y pintura epóxica del componente (la pintura se aplicará según el uso y si el componente lo requiere).

La limpieza SP2 consiste en limpieza manual preparar superficies metálicas para pintarlas, eliminando las cascarillas de laminado sueltas, la

herrumbre y la pintura suelta con cepillo manual, lijado manual, raspado manual u otras herramientas de impacto o por combinación de varios

métodos. La superficie debe quedar con un suave brillo metálico.

La limpieza debe ir acompañada de una inspección general de acuerdo a lo descrito en el presente informe, con el fin de detectar defectos y

corregirlos, este tipo de mantenimiento es buen momento para corregir golpes, y remplazar placas, y pulir bordes rugosos o mal cortados con el fin

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de disminuir concentradores de esfuerzos, también reforzar y agregar espesor en torres de bloqueo a aquellas placas superiores con espesores de

½” o menores.

En cualquier caso, es buena práctica establecer hojas de vida de los componentes, de forma individual o por lotes, de acuerdo a las necesidades y capacidades particulares de la empresa, con el fin de establecer las tareas mayores y realizar seguimiento de algún tipo de defecto crónico y a los intervalos de mantenimiento.

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CONCLUSIONES

Luego de realizados los estudios y hecho su análisis, se puede concluir principalmente lo siguiente:

Las zonas críticas en todos los casos siempre se encuentra en las vecindades de la soldadura entre los elementos que reciben directamente la carga

y los elementos principales de soporte.

Para todas las torres de bloqueo el modo de falla predominante es la falla por fluencia.

El pandeo local suele ser el segundo modo probable de falla, sin embargo los factores de seguridad garantizan que bajo condiciones normales de

trabajo, no ocurrirá este tipo de falla. Para algunos elementos el pandeo global es el segundo modo probable de falla, pero los factores de carga son

lo suficientemente altos, como para evitar que esto ocurra.

Los factores de seguridad a fluencia especificados, fueron tomados de las zonas críticas, las cuales suelen ser áreas pequeñas; por lo tanto, es te es

un factor de seguridad mínimo.

Para algunos elementos se hicieron comentarios respecto a deformaciones permanentes. Para estas torres, se debe remplazar la parte deformada.

Se recomienda realizar limpieza de todos los elementos y posterior aplicación de pintura de protección.

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REFERENCIAS

Gambhir, Murari. (2004). Chapter 8, Elastic Buckling of thin Plates en Stability Analysis and Design of Structures. Springer-Verlag. Berlin.

Jones, D. (1996). Principles and prevention of corrosion. 2nd Edition. Prentice Hall. Upper Saddle River, NJ. pp. 477-570.

Lee, Y.-L., Pan, J., Hathaway, R., & Barkey, M. (2005). Fatigue Testing and Analysis (Theory and Practice). Burlington, MA.: Elsevier, Butterworth-Heinemann.

Mobley, K. (2002). An introduction to predictive maintenance. 2nd Edition. , MA.: Elsevier, Butterworth-Heinemann.

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