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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA PROCESOS DE FABRICACIÓN Y MONTAJE DE LA PLUMA DE LA GRÚA BARCAZA SMITH RICE DEL TERMINAL MARÍTIMO DEL PUERTO DE BALAO PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO JUAN CARLOS CHANGO QUINATOA [email protected] LUIS GABRIEL GUANOLUISA DIAZ [email protected] DIRECTOR: ING. CARLOS OSWALDO BALDEÓN VALENCIA MSc. Quito, Junio 2016 i DECLARACIÓN Nosotros, Juan Carlos Chango Quinatoa y Luis Gabriel Guanoluisa Diaz, declaramos que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondiente a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente. _______________________ _______________________ Juan Carlos Chango Quinatoa Luis Gabriel Guanoluisa Diaz ii CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Juan Carlos Chango Quinatoa y Luis Gabriel Guanoluisa Diaz, bajo mi supervisión. Ing. Carlos Oswaldo Baldeón Valencia DIRECTOR DE PROYECTO iii AGRADECIMIENTOS Al Ing. Carlos Baldeón por su acertada guía y apoyo en la realización de este proyecto. Al Ing. William Venegas Toro por su paciencia y colaboración. A nuestros amigos y compañeros que han formado parte importante de nuestra vida universitaria a los que nunca olvidaremos. Juan Carlos Chango Quinatoa Luis Gabriel Guanoluisa Diaz iv DEDICATORIA Primeramente a Dios que fue abriendo puertas y me tenía con salud y vida. A mi amadísima madre Norma que con su esfuerzo y sacrificio de cada día para que pueda estudiar lejos de casa y sobretodo su buen ejemplo que me llevaron por el camino del bien. A mi padre Luis que con sus sabios consejos me hacían ver la realidad del mundo en que vivimos y a estar preparado para cualquier situación. A mi hermana Diana por sus palabras de motivación, a mi hermana Cristina por su preocupación de que todo marche bien. A mis abuelitos Manuel y Delia que me acogieron como a un hijo en esta ciudad procurando que no me falte nada. A mis abuelitos Antonio y Licenia que con sus oraciones pedían a Dios que me diera fuerza y me protegiera. A mis panas del Futsal Santiago, Ronny, Yonder, Javier, Christian, Danny, Edgar, Jorge, Edu, Andrés, Julio, Klever, Carlos Calán, Carlos Álvarez, Juan Carlos, Kevin, Mauricio con quienes compartí muchos triunfos y derrotas en las canchas. A mis compañeros de generación Esteban, Jor, David, Jair, Marco, Luis, Carlos, Jkz, Byron, Santiago Sánchez, Chalo, Francis, con quienes viví momentos inolvidables dentro y fuera de la Universidad. A mis queridos amigos Ana, Angela, Gandhy, Rodrigo y Alexandra que siempre estuvieron en las buenas y malas. A mis panas Bolo, José, Chimarro, Christian, David, Lucho, Niko, Verito, Gabriela y Viki con quienes formé una gran amistad. A toda mi familia que de una u otra manera estuvieron dándome su apoyo en las buenas y malas. De manera especial a mis amigos Jamil Obando y Karen Portocarrero que sin ellos no estuviera donde estoy. Luis Gabriel Guanoluisa Diaz v Este proyecto está dedicado a todas las personas que han estado conmigo durante todos estos años ayudándome paso a paso a superarme y a no desmayar en el proceso. A mis padres Angel y Angelita, que siempre estuvieron tras mío ayudándome y empujándome para que cada día sea una mejor persona. Por estar siempre conmigo cuando más les necesito. Además de soportarme y ayudarme con todos los errores que he tenido. A mi hermano Santiago que siempre estuvo pendiente de mí, tanto en cosas de la universidad como en cosas personales. A mis primos Jony, Pato y Pablito que estuvieron conmigo para todas las actividades fuera de la universidad. A mis compañeros de universidad, Franklin, Wilson, Geovanny, Julio, Diego, Gerardo, Esteban, Alex, Pato, Javier, Edison, Jhosimar, Angel, Daniel y todos los Carlos, de quienes tuve el apoyo tanto en los estudios como moralmente. A mis compañeros de futbol tanto de la universidad como del barrio, con los cuales he vivido varios campeonatos y hemos estado en las buenas y en las malas. Juan Carlos Chango Quinatoa vi ÍNDICE GENERAL Tema pág. Capítulo 1 ............................................................................................................................1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS ...................................................................................................1 1.1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................1 1.2 DEFINICIONES ..........................................................................................................................1 1.2.1 GRÚA ................................................................................................................................1 1.3 CLASIFICACIÓN DE GRÚAS .......................................................................................................2 1.3.1 SEGÚN SU FORMA DE MONTAJE ......................................................................................2 1.3.2 SEGÚN SU FORMA DE ORIENTACIÓN ...............................................................................2 1.3.3 SEGÚN LA INCLINACIÓN DE LA PLUMA ............................................................................2 1.3.4 SEGÚN SU INSTALACIÓN EN LA OBRA ..............................................................................2 1.3.5 PARA APLICACIONES ESPECIALES .....................................................................................2 1.4 PRINCIPIOS MECÁNICOS ..........................................................................................................3 1.4.1 EL MECANISMO BÁSICO DE ELEVACIÓN ...........................................................................3 1.5 ELEMENTOS PRINCIPALES DE UNA GRÚA ................................................................................4 1.5.1 CABLES..............................................................................................................................4 1.5.2 CERCHAS ...........................................................................................................................5 1.5.2.1 Clasificación de cerchas .............................................................................................5 1.5.2.1.1 Cercha inglesa .....................................................................................................5 1.5.2.1.2 Cercha americana ...............................................................................................5 1.5.3 VIGAS ................................................................................................................................6 1.6 ELEMENTOS MECÁNICOS GENERALES DE UNA GRÚA .............................................................6 1.6.1 GANCHO ...........................................................................................................................6 1.6.2 POLEA ...............................................................................................................................7 1.6.3. POLIPASTO .......................................................................................................................7 1.7 NORMAS DE REFERENCIA ........................................................................................................9 1.8 GRÚA BARCAZA SMITH RICE ..................................................................................................10 1.8.1 DEFINICIONES GENERALES .............................................................................................11 1.8.1.1 Ángulo de la pluma ..................................................................................................11 1.8.1.2 Carga estática ..........................................................................................................11 1.8.1.3 Carga lateral ............................................................................................................12 1.8.1.4 Carga nominal ..........................................................................................................12 1.8.1.5 Coeficiente dinámico ...............................................................................................12 vii 1.8.1.6 Cable de acero .........................................................................................................12 1.8.1.7 Componente crítico .................................................................................................12 1.8.2 DEFINICIONES ESPECÍFICAS ............................................................................................12 1.8.2.1 Grúa flotante ...........................................................................................................12 1.8.2.2 Bases........................................................................................................................13 1.8.2.3 Carga permitida .......................................................................................................13 1.8.2.4 Registro de cargas ...................................................................................................14 1.8.2.5 Parte estructural ......................................................................................................14 1.8.2.6 Operación de la grúa ...............................................................................................15 1.8.3 CARGAS ..........................................................................................................................16 1.8.3.1 Cargas de Viento ......................................................................................................16 1.8.4 ELEMENTOS PRINCIPALES DE LA GRÚA BARCAZA SMITH RICE .......................................17 1.8.4.1 Aparejo de izaje .......................................................................................................17 1.8.4.2 Armadura de la pluma .............................................................................................18 1.8.4.3 Arnés flotante o estribo ...........................................................................................18 1.8.4.4 Base .........................................................................................................................19 1.8.4.5 Cabina de operación ................................................................................................19 1.8.4.6 Cable de izaje de la pluma .......................................................................................20 1.8.4.7 Cojinete de giro .......................................................................................................20 1.8.4.8 Contrapeso ..............................................................................................................20 1.8.4.9 Eje de rotación .........................................................................................................20 1.8.4.10 Embrague ..............................................................................................................21 1.8.4.11 Empalmes de la pluma de la grúa ..........................................................................21 1.8.4.12 Gancho auxiliar ......................................................................................................21 1.8.4.13 Mecanismo de giro ................................................................................................21 1.8.4.14 Mecanismo de izaje de la carga .............................................................................22 1.8.4.15 Mecanismo de izaje de la pluma ...........................................................................22 1.8.4.16 Pivote de la pluma .................................................................................................22 1.8.4.17 Pluma.....................................................................................................................23 1.8.4.18 Puente o mástil ......................................................................................................24 1.8.5 ZONAS DE LA GRÚA BARCAZA “SMITH RICE” .................................................................24 1.8.5.1 Puente .....................................................................................................................24 1.8.5.2 Primer Cuerpo – E1 .................................................................................................. 25 1.8.5.3 Segundo Cuerpo – E2...............................................................................................25 1.8.5.4. Tercer Cuerpo – E3 ................................................................................................. 25 viii 1.8.5.5 Penol – P ..................................................................................................................25 Capítulo 2 .......................................................................................................................... 27 PROCESOS DE FABRICACIÓN .............................................................................................. 27 2.1 PIN PIVOTE ............................................................................................................................28 2.1.1 ESFUERZO ENTRE EL PIN Y LA PLACA 1 ...........................................................................32 2.1.2 ESFUERZO ENTRE EL PIN Y LA PLACA 2 ...........................................................................32 2.1.2.1 Selección del tipo de rodamiento ............................................................................32 2.1.2.2 Diseño de las partes adyacentes al rodamiento ......................................................34 2.1.3 ESFUERZO CORTANTE .....................................................................................................37 2.1.4 PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL PIN .............................................................................40 2.1.4.1 Refrentado y centrado .............................................................................................40 2.1.4.2 Cilindrado ................................................................................................................40 2.1.4.3 Biselado ...................................................................................................................41 2.1.4.1 Rectificado ...............................................................................................................41 2.2 POLEAS ..................................................................................................................................41 2.2.1 CALCULO DE UNA POLEA SOLDADA ...............................................................................44 2.2.1.1 Garganta ..................................................................................................................46 2.2.2 SELECCIÓN DEL MATERIAL DEL EJE QUE SOSTIENE LA POLEA ........................................47 2.3 ESTRUCTURA DE LA PLUMA ..................................................................................................49 2.3.1 MATERIALES UTILIZADOS ...............................................................................................51 2.3.1.1 ASTM .......................................................................................................................51 2.3.1.1.1 Norma ASTM A-588 ..........................................................................................52 2.3.1.1.2 Acero ASTM A-588 ............................................................................................52 2.3.1.1.3 Propiedades mecánicas del acero A588 ...........................................................53 2.3.2 SELECCIÓN DE PERNOS. ..................................................................................................53 2.3.2.1 Pernos en tensión ....................................................................................................54 2.3.2.2 Pernos en cortante ..................................................................................................55 2.3.2.3 Pernos en tensión y cortante ...................................................................................56 2.3.2.4 Aplastamiento .........................................................................................................57 2.3.2.5 Bloque de cortante ..................................................................................................57 2.3.2.6 Tipo de uniones empernadas ..................................................................................58 2.3.2.6.1 Uniones por aplastamiento ..............................................................................58 2.3.2.6.2 Uniones por deslizamiento crítico ....................................................................58 2.3.2.7 Ejemplo de diseños de uniones empernadas ..........................................................59 2.3.3 MODELADO DE LA PLUMA .............................................................................................61 ix 2.3.4 CREACIÓN DE PLANOS ....................................................................................................63 2.3.5 PROCESOS DE CORTE ......................................................................................................63 2.3.5.1 Optimización del material .......................................................................................63 2.3.5.1.1 Optimización de cortes rectos ..........................................................................64 2.3.5.1.2 Optimización de cortes en planchas .................................................................66 2.3.6 MARCADO DE PIEZAS .....................................................................................................68 2.3.7 LIBERACIÓN DIMENSIONAL DE LAS PIEZAS .....................................................................68 2.3.8 ARMADO DE LA ESTRUCTURA ........................................................................................69 2.3.9 LIBERACIÓN DIMENSIONAL de LA ESTRUCTURA ............................................................69 2.3.10 PROCESOS DE SOLDADURA ..........................................................................................69 2.3.10.1 Soldadura eléctrica con electrodo revestido SMAW .............................................71 2.3.10.1.1 Equipo.............................................................................................................71 2.3.10.1.2 Electrodo ........................................................................................................72 2.3.10.1.3 Tamaño y calor del electrodo .........................................................................74 2.3.10.1.4 Longitud de arco .............................................................................................74 2.3.10.1.5 Ángulo de electrodo .......................................................................................75 2.3.10.1.6 Manipulación del electrodo ............................................................................76 2.3.10.1.7 Posicionamiento del soldador y la placa .........................................................77 2.3.10.1.8 Juntas de la soldadura ....................................................................................78 2.3.10.2 Especificaciones del metal de aporte ....................................................................80 2.3.10.3 Especificación del procedimiento de soldadura (WELDING PROCEDURE SPEDIFICATION) WPS ...........................................................................................................81 2.3.10.3.1 Dimensiones de la junta .................................................................................82 2.3.10.3.2 Metal base ......................................................................................................82 2.3.10.3.3 Metal de aporte ..............................................................................................82 2.3.10.3.4 Posición ..........................................................................................................83 2.3.10.3.5 Precalentamiento y Temperatura entre pases ............................................... 83 2.3.10.3.6 Tratamiento Térmico Post-soldadura .............................................................83 2.3.10.3.7 Gases ..............................................................................................................83 2.3.10.3.8 Variables .........................................................................................................83 2.3.11 LIMPIEZA ......................................................................................................................83 2.3.12 INSPECCIÓN DE SOLDADURA ........................................................................................84 2.3.12.1 Inspector de soldadura ..........................................................................................84 2.3.12.2 Ensayos no destructivos ........................................................................................85 2.3.13 RECUBRIMIENTO ..........................................................................................................85 x 2.3.13.1 Corrosión ...............................................................................................................86 2.3.13.1.1 Corrosión seca ................................................................................................86 2.3.13.1.2 Corrosión húmeda ..........................................................................................86 2.3.13.2 Sistemas de protección anticorrosiva ....................................................................87 2.3.13.3 Selección del sistema de pintura ...........................................................................88 2.3.13.3.1 Corrosión del medio ambiente .......................................................................88 2.3.13.3.2 Tipo de superficie a ser protegida ..................................................................89 2.3.13.3.3 Durabilidad requerida para un sistema de pintado ........................................90 2.3.13.3.4 Planificación del proceso de pintado ..............................................................90 2.3.13.4 Preparación de superficie ......................................................................................90 2.3.13.4.1 Sand blasting ..................................................................................................91 2.3.13.5 Selección de recubrimiento ...................................................................................92 Capítulo 3 .......................................................................................................................... 93 PROCESO DE DESMONTAJE ................................................................................................ 93 3.1 INTRODUCCIÓN .....................................................................................................................93 3.2 HERRAMIENTAS.....................................................................................................................93 3.2.1 EQUIPO OXIACETILÉNICO DE CORTE...............................................................................94 3.2.2 AMOLADORAS. ...............................................................................................................95 3.2.3 SOLDADORA ...................................................................................................................96 3.2.4 TALADRO ........................................................................................................................96 3.3 SUMINISTRO ELÉCTRICO........................................................................................................97 3.4 SOPORTE Y TRASLADO DEL MATERIAL ..................................................................................98 3.5 ELEMENTOS DE SEGURIDAD ..................................................................................................98 3.6 ZONA DE PELIGRO .................................................................................................................99 3.7 DESMONTAJE ......................................................................................................................100 3.7.1 UBICACIÓN DE LA GRÚA BARCAZA SMITH RICE EN EL SITIO DE DESMONTAJE ............101 3.7.2 UBICACIÓN DE LA PLUMA ............................................................................................102 3.7.3 SUJECIÓN DE PLUMA ....................................................................................................102 3.7.4 INICIO DEL DESMONTAJE..............................................................................................103 3.7.5 DESMONTAJE DEL PENOL .............................................................................................104 3.7.6 MOVILIZACIÓN DEL PENOL ...........................................................................................104 3.7.7 SUJECIÓN DEL SEGUNDO Y TERCER CUERPO ................................................................104 3.7.8 DESMONTAJE DEL SEGUNDO Y TERCER CUERPO ......................................................... 105 3.7.9 MOVILIZACIÓN DE LOS CUERPOS .................................................................................106 3.7.10 SUJECIÓN DEL PRIMER CUERPO .................................................................................107 xi 3.7.11 DESMONTAJE DEL PRIMER CUERPO ...........................................................................107 3.7.12 LIMPIEZA ....................................................................................................................108 Capítulo 4 ........................................................................................................................ 109 PROCESO DE MONTAJE .................................................................................................... 109 4.1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................109 4.2 HERRAMIENTAS...................................................................................................................109 4.3 ELEMENTOS DE SEGURIDAD ................................................................................................110 4.4 CONTROL DE CALIDAD .........................................................................................................112 4.5 EMBARQUE DE LAS PIEZAS AL LUGAR DEL MONTAJE.......................................................... 112 4.6 RECEPCIÓN Y MANEJO DE LA PLUMA EN OBRA ..................................................................113 4.7 PREPARACIÓN DE PIEZAS EN EL LUGAR DEL MONTAJE ....................................................... 114 4.8 MONTAJE.............................................................................................................................114 4.8.1 IZAJE Y UBICACIÓN DEL PRIMER CUERPO .....................................................................115 4.8.2 UBICACIÓN Y SOLDADURA DE LAS PLACAS...................................................................116 4.8.3 IZAJE Y UBICACIÓN DEL SEGUNDO CUERPO .................................................................117 4.8.4 UBICACIÓN Y ENSAMBLE DE PIEZAS DE UNIÓN ............................................................ 117 4.8.5 IZAJE Y UBICACIÓN DEL TERCER CUERPO .....................................................................118 4.8.6 UBICACIÓN Y ENSAMBLE DE PIEZAS DE UNIÓN ............................................................ 119 4.8.7 IZAJE Y UBICACIÓN DEL PENOL .....................................................................................120 4.8.8 UBICACIÓN Y ENSAMBLE DE PIEZAS DE UNIÓN ............................................................ 120 4.8.9 RETIRO DEL CONTRAPESO ............................................................................................122 4.9 INSPECCIÓN Y LIBERACIÓN ..................................................................................................122 4.10 PINTURA ............................................................................................................................123 4.11 ENTREGA DE LA PLUMA TERMINADA ................................................................................123 4.11.1 MANUAL DEL VENDEDOR (MDV) ................................................................................123 Capítulo 5 ........................................................................................................................ 124 SIMULACIÓN DE LA PLUMA .............................................................................................. 124 5.1 ANSYS 16.1 ..........................................................................................................................124 5.1.1 CARACTERÍSTICAS .........................................................................................................125 5.1.1.1 Integrado ...............................................................................................................125 5.1.1.2 Modular .................................................................................................................125 5.1.1.3 Extensible ..............................................................................................................125 5.1.2 DESVENTAJAS Y LIMITACIONES ....................................................................................125 5.1.3 INTERFAZ ......................................................................................................................126 5.1.3.1 Toolbox ..................................................................................................................126 xii 5.1.3.2 Project Schematic ..................................................................................................127 5.1.4 PRODUCTOS RELACIONADOS A ANSYS .........................................................................128 5.1.5 PROCESO DE REALIZACIÓN DE CÁLCULO ......................................................................129 5.1.5.1 Pre-proceso ...........................................................................................................129 5.1.5.2 Proceso ..................................................................................................................129 5.1.5.3 Post-proceso ..........................................................................................................129 5.2 SIMULACIÓN DE LA ESTRUCTURA .......................................................................................130 5.2.1 ENGINEERING DATA .....................................................................................................130 5.2.2 GEOMETRY ...................................................................................................................131 5.2.3 MODEL..........................................................................................................................133 5.2.4 SETUP ...........................................................................................................................134 5.2.5. SOLUTION ....................................................................................................................134 5.2.6 RESULTS ........................................................................................................................134 Capítulo 6 ........................................................................................................................ 138 COSTOS ........................................................................................................................... 138 6.1 CLASIFICACIÓN DE LOS COSTOS ..........................................................................................138 6.1.1 COSTOS SEGÚN LA FUNCIÓN ........................................................................................138 6.1.2 COSTOS SEGÚN LA ACTIVIDAD .....................................................................................138 6.1.3 COSTOS POR EL TIEMPO ...............................................................................................138 6.1.4 COSTOS POR EL TIEMPO DE CARGA DE INGRESOS .......................................................138 6.1.5 COSTOS SEGÚN EL GRADO DE CONTROL ......................................................................139 6.1.6 COSTOS SEGÚN EL COMPORTAMIENTO .......................................................................139 6.1.7 COSTOS SEGÚN LA TOMA DE DECISIONES ...................................................................139 6.1.8 COSTOS SEGÚN EL COSTO DE SACRIFICIO INCURRIDO .................................................139 6.1.9 COSTOS SEGÚN EL CAMBIO ORIGINADO POR EL AUMENTO O DISMINUCIÓN DE ACTIVIDAD. ............................................................................................................................139 6.1.10 COSTOS CON RELACIÓN A LA DISMINUCIÓN DE ACTIVIDADES. .................................139 6.2 COSTOS DIRECTOS ...............................................................................................................140 6.2.1 COSTO DE MANO DE OBRA ..........................................................................................140 6.2.2 COSTO DE EQUIPOS ......................................................................................................140 6.2.3 COSTOS DE MATERIALES ..............................................................................................140 6.3 COSTOS INDIRECTOS ...........................................................................................................141 6.3.1 COSTOS ADMINISTRATIVOS Y FINANCIEROS ................................................................141 6.3.2 COSTOS POR IMPREVISTOS ..........................................................................................141 6.3.4 COSTOS DE TRANSPORTE .............................................................................................141 xiii 6.4 DETALLE DE COSTOS ............................................................................................................142 6.4.1 COSTOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y TOMA DE DATOS .............................................142 6.4.2 COSTOS DE CONSTRUCCIÓN Y ENSAMBLAJE ................................................................143 6.4.3 DESMONTAJE DE LA PLUMA. ........................................................................................144 6.4.4 MONTAJE DE LA PLUMA ...............................................................................................145 6.4.5 COMPROBACIÓN FUNCIONAL Y DIMENSIONAL ...........................................................146 6.4.6 RECUBRIMIENTO DE LA PLUMA ...................................................................................147 6.4.7 COSTOS TOTALES ..........................................................................................................148 Capítulo 7 . ...................................................................................................................... 149 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 149 7.1 CONCLUSIONES ...................................................................................................................149 7.2 RECOMENDACIONES ...........................................................................................................150 BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................. 151 Capítulo 8 Project ............................................................................................................ 168 Contents ......................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. Units ..........................................................................................................................................169 Model (A4) ................................................................................................................................169 Geometry ..............................................................................................................................169 Coordinate Systems ...............................................................................................................218 Remote Points .......................................................................................................................219 Connections...........................................................................................................................220 Mesh .....................................................................................................................................223 Named Selections ..................................................................................................................225 Static Structural (A5) .................................................................................................................225 Solution (A6)..........................................................................................................................230 Material Data ............................................................................................................................247 Structural Steel ......................................................................................................................247 xiv ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Mecanismo de Izaje ..........................................................................................................3 Figura 1.2 Estructura de un cable ......................................................................................................4 Figura 1.3 Cercha Inglesa ..................................................................................................................5 Figura 1.4 Cercha Americana ............................................................................................................5 Figura 1.5 Viga doblemente apoyada ................................................................................................6 Figura 1.6 Partes de un gancho .........................................................................................................6 Figura 1.7 Representación de una polea ...........................................................................................7 Figura 1.8 Sistema de Polipasto ........................................................................................................8 Figura 1.9 Polipasto con eje común entre poleas del mismo tipo .....................................................8 Figura 1.10 Grúa Barcaza "Smith Rice" En el terminal marítimo del puerto de Balao, ciudad de Esmeraldas ......................................................................................................................................11 Figura 1.11 Esquema de la grúa flotante .........................................................................................13 Figura 1.12 Ángulo de inclinación de la grúa flotante .....................................................................15 Figura 1.13 Dirección y velocidad del viento predominante en Esmeraldas ................................... 16 Figura 1.14 Aparejo de izaje ............................................................................................................17 Figura 1.15 Armadura de la pluma ..................................................................................................18 Figura 1.16 Arnés flotante o estribo................................................................................................18 Figura 1.17 Base o soporte ..............................................................................................................19 Figura 1.18 Cabina de operación de la grúa ....................................................................................19 Figura 1.19 Cojinete de giro ............................................................................................................20 Figura 1.20 Empalmes de la pluma .................................................................................................21 Figura 1.21 Mecanismo de giro de la superestructura ....................................................................22 Figura 1.22 Pivote de la pluma ........................................................................................................23 Figura 1.23 Pluma de la grúa ...........................................................................................................23 Figura 1.24 Puente o mástil de la grúa ............................................................................................24 Figura 1.25 Zona de la grua Barcaza Smith Rice ..............................................................................25 Figura 2.1 Pin pivote .......................................................................................................................28 Figura 2.2 Modelo de la pluma de la grúa .......................................................................................28 Figura 2.3 Modelo estático con 30 Tn a 22.8 m ..............................................................................29 Figura 2.4 Modelo estático con 12 Tn a 28.6 m. .............................................................................29 Figura 2.5 Pines de los pies de la Pluma ..........................................................................................30 Figura 2.6 Esquema de la acción de las fuerzas sobre el pin ...........................................................31 xv Figura 2.7 Diagrama de cuerpo libre del pin ...................................................................................31 Figura 2.8 Tipos de rodamientos y cargas que soportan .................................................................33 Figura 2.9 Ajustes principales para rodamientos ............................................................................34 Figura 2.10 Diferencias entre carga circunferencial y carga puntual ..............................................35 Figura 2.11 Tolerancias según cargas para ejes ..............................................................................36 Figura 2.12 Tolerancias según cargas para alojamientos ................................................................36 Figura 2.13 Diagrama de cuerpo libre de la parte mnpq del pin .....................................................37 Figura 2.14 Esfuerzo cortante sobre el área trasversal mn .............................................................38 Figura 2.15 Procesos de fabricación del pin pivote .........................................................................40 Figura 2. 2.16 Polea que soporta 30 Tn ...........................................................................................41 Figura 2.17 Partes principales de una polea....................................................................................42 Figura 2.18 Tipos de polea por fabricación. ....................................................................................42 Figura 2.19 Modelos y variables de poleas de casquillos de bronce ...............................................44 Figura 2.20 Esquema de la acción de las fuerzas sobre la polea. ....................................................45 Figura 2.21 Tipos de garganta de polea ..........................................................................................46 Figura 2.22 Definición de variables .................................................................................................47 Figura 2.23 Esquema de la acción de las fuerzas sobre la polea .....................................................48 Figura 2.24 Procesos de Fabricación ...............................................................................................50 Figura 2.25 Uniones con pernos a) Corte simple b) Doble corte, zona 1 el vastago sin rosca, zona 2 vastagos con rosca en el plano de corte..........................................................................................55 Figura 2.26 Zona de tension ............................................................................................................58 Figura 2.27 Tekla Structure .............................................................................................................62 Figura 2.28 AutoCAD Advance Steel ...............................................................................................62 Figura 2.29 Datos del material a ser cortado ..................................................................................64 Figura 2.30 Datos de los cortes .......................................................................................................65 Figura 2.31 Resultados gráficos de los cortes a realizar ..................................................................65 Figura 2.32 Ingreso de los planos de las piezas ...............................................................................66 Figura 2.33 Dimensiones de la placa a cortar ..................................................................................67 Figura 2.34 Procesos a utilizar.........................................................................................................67 Figura 2.35 Salida a CNC..................................................................................................................68 Figura 2.36 Corte con plasma de plancha de 38 mm ......................................................................68 Figura 2.37 Clasificación de procedimientos de soldadura .............................................................70 Figura 2.38 Soldadura de arco eléctrico con electrodo revestido ...................................................71 Figura 2.39 Equipo de soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido ................................. 72 xvi Figura 2.40 Electrodo revestido ......................................................................................................72 Figura 2.41 Nomenclatura de electrodos según la AWS .................................................................74 Figura 2.42 Longitud del arco a diferentes alturas ..........................................................................75 Figura 2.43 Ángulo y dirección del electrodo ..................................................................................76 Figura 2.44 Tejido de soldadura ......................................................................................................76 Figura 2.45 Patrones de tejido de la soldadura ...............................................................................77 Figura 2.46 Posiciones del soldador respecto a la placa .................................................................78 Figura 2.47 Juntas de piezas a ser soldadas ....................................................................................78 Figura 2.48 Junta a tope de bordes rectos ......................................................................................79 Figura 2.49 Junta a tope de bordes achaflanados en V ...................................................................79 Figura 2.50 Junta a tope de bordes achaflanados en X ...................................................................79 Figura 2. 2.51 Junta a solape soldada a ambos lados ......................................................................80 Figura 2.52 Juntas en T y en ángulo ................................................................................................80 Figura 2.53 Tipos de corrosion ........................................................................................................87 Figura 3.1 Herramientas Manuales .................................................................................................94 Figura 3.2 Equipo basico de oxiacetilenico......................................................................................95 Figura 3.3 Amoladora ......................................................................................................................96 Figura 3.4 Equipo soldador "SMAW" ..............................................................................................96 Figura 3.5 Taladro ...........................................................................................................................97 Figura 3.6 Generador Eléctrico........................................................................................................97 Figura 3.7 Grua movil Telescopica ..................................................................................................98 Figura 3.8 Elementos de Seguridad Industrial .................................................................................99 Figura 3.9 Cinta de peligro ............................................................................................................100 Figura 3.10 Zonas de la grúa barcaza "Smith Rice" .......................................................................100 Figura 3.11 Dirección de desmontaje ............................................................................................101 Figura 3.12 Movilización de Barcaza "Smith Rice" ........................................................................102 Figura 3.13 Posición extrema inferior de la pluma ........................................................................102 Figura 3.14 Pórtico móvil ..............................................................................................................103 Figura 3.15 Accesorios, ganchos, cables .......................................................................................103 Figura 3.16 Pluma sin el Penol ......................................................................................................104 Figura 3.17 Segundo y tercer cuerpo ............................................................................................105 Figura 3.18 Juntas empernadas ....................................................................................................106 Figura 3.19 Juntas soldadas ..........................................................................................................106 Figura 3.20 Primer cuerpo.............................................................................................................107 xvii Figura 3.21 Eje móvil .....................................................................................................................108 Figura 4.1 Escuadra digital y nivel .................................................................................................110 Figura 4.2 Elementos de seguridad industrial ...............................................................................111 Figura 4.3 Inspección visual a los cordones de soldadura .............................................................112 Figura 4.4 Fajas de sujeción de carga ............................................................................................113 Figura 4.5 Izaje de carga ................................................................................................................114 Figura 4.6 Dirección de montaje ...................................................................................................115 Figura 4.7 Primer cuerpo sin placas ..............................................................................................116 Figura 4.8 Montaje placas de 27mm .............................................................................................117 Figura 4.9 Ubicación del segundo cuerpo sin piezas de unión ......................................................117 Figura 4.10 Unión del segundo cuerpo .........................................................................................118 Figura 4.11 Ubicación del tercer cuerpo sin piezas de unión ........................................................119 Figura 4.12 Unión del tercer cuerpo .............................................................................................120 Figura 4.13 Ubicación del tercer cuerpo sin piezas de unión ........................................................120 Figura 4.14 Unión del tercer cuerpo .............................................................................................121 Figura 4.15 Penol con poleas ........................................................................................................121 Figura 4.16 Pluma con gancho y cables .........................................................................................122 Figura 5.1 Programa de Simulación Ansys 16.1 .............................................................................124 Figura 5.2 Toolbox de Ansys 16.1 ..................................................................................................127 Figura 5.3 Esquema del proyecto de Ansys 16.1 ...........................................................................128 Figura 5.4 Plantilla Static Structural ..............................................................................................130 Figura 5.5 Célula de datos de Ingeniería .......................................................................................130 Figura 5.6 Esqueleto de la pluma de la estructura de la grúa .......................................................131 Figura 5.7 Creación de perfiles en L ..............................................................................................132 Figura 5.8 Definición de perfiles por cada zona correspondiente .................................................132 Figura 5.9 Elementos definidos por ANSYS 16.1 ...........................................................................133 Figura 5.10 Elementos alineados y continuos de la estructura .....................................................133 Figura 5.11 Mallado de la pluma ...................................................................................................134 Figura 5.12 Zona crìtica de esfuerzos ............................................................................................135 Figura 5.13 Momento máximo de la estructura............................................................................136 Figura 5.14 Diagrama de momento de del elemento crítico ......................................................... 136 xviii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.1 Norma ASME referente a grúas _____________________________________________ 9 Tabla 1.2 Norma ISO referente a grúas ______________________________________________ 10 Tabla 1.3 Carga máxima del sistema de izaje principal de la grúa barcaza "Smith Rice" _______ 14 Tabla 1.4 Presion del viento para gruas en servicio ____________________________________ 17 Tabla 1.5 Pesos de la grúa por zonas ________________________________________________ 26 Tabla 2.1 Resultados de la fuerza___________________________________________________ 29 Tabla 2.2 Rodamiento NU326E. ____________________________________________________ 33 Tabla 2.3 Tolerancias para eje y alojamiento _________________________________________ 37 Tabla 2.4 Propiedades mecánicas del acero AISI 1018 __________________________________ 40 Tabla 2.5 Relación de peso entre diferentes tipos de poleas. ____________________________ 43 Tabla 2.6 Dimensiones de polea con casquillo de bronce. _______________________________ 44 Tabla 2.7 Definiciones de perfil de garganta. _________________________________________ 47 Tabla 2.8 Composición química del acero ASTM A588 __________________________________ 52 Tabla 2.9 Propiedades mecánicas del acero ASTM A588 ________________________________ 53 Tabla 2.10 Resistencia de diseño de sujetadores a la tensión ____________________________ 54 Tabla 2.11 Resistencia de diseño de sujetadoresa cortante ______________________________ 56 Tabla 2.12 Esfuerzo limite a tension, para sujetadores en conexiones tipo aplastamiento cuando hay tension y cortante combinados, MPa ____________________________________________ 56 Tabla 2.13 Minima tension que debe aplicarse a pernos de alta resistencia _________________ 59 Tabla 2.14 Resistencia a la tension de los pernos de uso corriente , kN ___________________ 60 Tabla 2.15 Resistencia al corte de los pernos de uso corriente ___________________________ 61 Tabla 6.1 Costos de análisis estructural y toma de datos _______________________________ 142 Tabla 6.2 Costos de construcción y montaje _________________________________________ 143 Tabla 6.3 Desmontaje de elementos estructurales de la pluma de la grúa _________________ 144 Tabla 6.4 Costo de montaje de la pluma ____________________________________________ 145 Tabla 6.5 Costos de comprobación funcional y dimensional ____________________________ 146 Tabla 6.6 Costos de recubrimiento de la pluma de la grúa ______________________________ 147 Tabla 6.7 Cronograma valorado de actividades ______________________________________ 148 xix ÍNDICE DE ANEXOS ANEXO 1.- ESPECIFICACIONES DE LA GRÚA BARCAZA _________________________________ 152 ANEXO 2.- LISTA DE MATERIALES__________________________________________________155 ANEXO 3.- RODAMIENTOS CILÍNDRICOS FAG________________________________________156 ANEXO 4.- POLEAS NORMALIZADAS_______________________________________________ 157 ANEXO 5.- NORMAS DIN 15061___________________________________________________ 158 ANEXO 6.- PLANOS DE CONJUNTO Y DE PARTES_____________________________________ 159 ANEXO 7.- OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE CORTE___________________________________160 ANEXO 8.- ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA ______________________ 161 ANEXO 9.- GUÍA DE REMISIÓN DE TRANSPORTE _____________________________________ 162 ANEXO10.- MANUAL DE SEGURIDAD DE SOLDADURA_________________________________163 ANEXO 11.- REPORTE DE LA SIMULACIÓN EN ANSYS 16.1______________________________165 xx RESUMEN Este proyecto consta de un capítulo introductorio donde se detallan los conceptos básicos y fundamentales que rigen un sistema de izaje, los elementos constitutivos de una grúa, con sus respectivas clasificaciones y variantes, las normas que son aplicables tanto para las grúas como para los elementos que la constituyen. Además, se incluye toda la información concerniente a la grúa barcaza Smith Rice. En el segundo capítulo se detalla el análisis de las partes constitutivas de la grúa, los materiales utilizados y los procesos de fabricación utilizados para la construcción de la estructura de la grúa (pluma), comenzando por el modelado de las partes, los procesos de corte, de marcado de piezas, de soldaduras, de inspección, las juntas utilizadas y el recubrimiento utilizado. En el tercer capítulo se detallan los procesos y las herramientas utilizadas en el desmontaje, incluyendo los protocolos de seguridad a seguir. El capítulo cuarto se detalla el montaje, la grúa armada y de todos los componentes extras de la grúa. En el capítulo quinto se realiza la simulación de los elementos constitutivos de la pluma de la grúa con el fin de evaluar su estabilidad. En el capítulo sexto se especifican los costos por procesos y el costo total del proyecto. xxi PRESENTACIÓN La explotación del petróleo en el Ecuador es una de las actividades que generan un valor considerable de ingresos para la economía del país, sin embargo, ese valor a decaído en lo últimos tiempos. Este proceso de explotación incluye el transporte del crudo desde el lugar de extracción hasta los buques designados para la exportación, este manejo del crudo es realizado por Petroecuador en conjunto con Oleoducto, dicha actividad esencial de exportación requiere maquinaria especial que opere en la zona costera y en ciertos casos en mar abierto. La grúa barcaza Smith Rice es una de las máquinas que juega un rol importante. El puerto marítimo de Balao ubicado en la ciudad de Esmeraldas es el punto final donde llega el crudo antes de su exportación, es aquí donde se realiza la carga de los oleoductos ecuatorianos mediante las monoboyas de carga del oleoducto. La grúa barcaza Smith Rice interviene en los procesos de mantenimiento a todo el sistema de la monoboya, tanto en la parte superficial como en la parte que se encuentra debajo del nivel del mar entre 11 y 28 metros de profundidad, y de todo el sistema de tubería bajo mar. Los años de vida de la grúa y el ambiente en que se desempaña son las principales causas de una estructura al borde del colapso debido a perdida de resistencia y a la corrosión de la pluma. Este proyecto tiene la finalidad de establecer los procesos de fabricación de todas las partes que constituyen la pluma de la grúa, además el proceso de desmontaje y montaje, alargando unos cuantos años el uso de la grúa. 1 CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS 1.1 INTRODUCCIÓN Con el pasar del tiempo el hombre fue adquiriendo más experiencias y conocimientos del mundo que lo rodeaba, su capacidad de diseño y construcción fue mejorando, por eso se vio en la necesidad de construir un elemento que le permitiera mover elementos de gran volumen y peso, la grúa fue una de los primeros elementos de izaje utilizados por el hombre. Con el desarrollo de la tecnología durante el pasar de los años esta máquina ha ido mejorándose y perfeccionándose cada vez más, teniéndose maquinarias con nuevos sistemas y nuevos materiales. En el presente capítulo se explicará acerca de las generalidades referentes a la grúa, así como: definiciones, elementos principales, principios de funcionamiento, tipos y normas referentes a las grúas. 1.2 DEFINICIONES 1.2.1 GRÚA Una grúa es un mecanismo que se emplea generalmente para elevar máquinas o materiales de gran tamaño, se conoce como un mecanismo de elevación equipado con cadenas o cables, una bobinadora (también llamado un tambor de cuerda de alambre), y las poleas. Una grúa se utiliza para transportar materiales tanto vertical como horizontalmente. Uno o más máquinas simples son utilizados por la grúa para crear ventaja mecánica, generando mayor capacidad individual de manera que se pueda mover la carga sin ningún problema. (ZIBO YICHI International Trading Co., Ltd, 2010) 2 1.3 CLASIFICACIÓN DE GRÚAS Existe una gran cantidad de grúas para diferentes tipos de aplicaciones, en ambientes específicos y con cargas máximas establecidas, es por eso que se pueden agrupar a las grúas por diferentes criterios. 1.3.1 SEGÚN SU FORMA DE MONTAJE - De montaje por elementos - De montaje automatizado (rápido y sin utilización de aparato auxiliar) 1.3.2 SEGÚN SU FORMA DE ORIENTACIÓN - Orientables en alto - Orientables abajo 1.3.3 SEGÚN LA INCLINACIÓN DE LA PLUMA - Pluma horizontal - Pluma izable o inclinable 1.3.4 SEGÚN SU INSTALACIÓN EN LA OBRA - Trasladables - Fijas - Trepadoras (Angel, 2006) 1.3.5 PARA APLICACIONES ESPECIALES - STS (ShiptoShore) - RTG (Rubber Tyred Gantry) - VLG (Vessel Lift Gantry) 3 1.4 PRINCIPIOS MECÁNICOS 1.4.1 EL MECANISMO BÁSICO DE ELEVACIÓN La figura 1.1 muestra un dispositivo de elevación con una carga unida al bloque de abajo y el bloque a su vez con el apoyo de dos cuerdas, o partes de la línea, suspendido del bloque superior. Por tanto, cada cuerda tiene que llevar a la mitad del peso de la carga; esto le da al sistema una ventaja mecánica de 2. Si hubiera recibido la carga el apoyo de cinco cuerdas, la ventaja mecánica habría sido de cinco. La ventaja mecánica se rige por el número de cuerdas que en realidad soporta a la carga. A medida que se añaden partes de línea, la fuerza necesaria para subir bajar la carga disminuye, y la carga la velocidad de movimiento disminuye también. Figura 1.1 Mecanismo de Izaje Fuente: (Lawrence & Jay, 2011) Los bloques contienen poleas, o haces, de modo que la cuerda está en una pieza continua desde el extremo unido al bloque superior al tambor de enrollamiento. Esto permite distribuir a la fuerza uniforme en todas las partes de la cuerda en un sistema estático. Cuando la distancia entre los bloques superior e inferior es grande, es necesario incluir el peso de las partes de la línea. La carga 4 en la cuerda también es equivalente a la fuerza que se debe generar en el tambor de arrollamiento con el fin de sostener la carga. Los efectos de la fricción entran en juego tan pronto como el sistema se ajusta en movimiento. Las pérdidas por fricción se producen en los cojinetes del eje de la polea, y en el propio cable de acero, donde las pérdidas de cuerda resultan cuando los hilos individuales rocen entre sí durante el paso sobre la polea. Estas pérdidas inducen pequeñas diferencias en la carga entre cada segmento de la cuerda (es decir, cada sección de la cuerda de la polea de la polea). La tensión en la cuerda en el tambor de arrollamiento es diferente cuando la carga se eleva y cuando se baja. Las pérdidas por fricción son responsables de esta diferencia (Lawrence & Jay, 2011) 1.5 ELEMENTOS PRINCIPALES DE UNA GRÚA 1.5.1 CABLES En el sistema de la grúa se utiliza de preferencia los cables metálicos. Los cables metálicos son elementos constituidos por alambres agrupados y que forman cordones, estos se enrollan a la vez en un alma, constituyendo así un conjunto capaz de resistir esfuerzos de tracción y tensión. Figura 1.2 Estructura de un cable Fuente: (Lawrence & Jay, 2011) 5 1.5.2 CERCHAS Las cerchas son un tipo de estructura que se forma por la unión de elementos rectos que trabajan esencialmente a esfuerzos axiales para formar una geometría adecuada, de manera que sea estable a cargas aplicadas en los nudos en que se unen. Son muy versátiles ya que su peso es reducido y soportan cargas transversales (Jaramillo, 2004). 1.5.2.1 Clasificación de cerchas 1.5.2.1.1 Cercha inglesa La principal característica es la triangulación en la que los montantes son verticales, las diagonales son inclinadas de tal forma que su punto más alto se halle del lado de la cumbrera. El tirante es horizontal o recogido. Figura 1.3 Cercha Inglesa Fuente: (Metálico, 2011) 1.5.2.1.2 Cercha americana Este tipo de cerchas tienen una configuración diferente con respecto a las inglesas, en las cuales es el punto más bajo el que está más cercano a la cumbrera (Gustin, 1980, pág. 160). Figura 1.4 Cercha Americana Fuente: (Metálico, 2011) 6 1.5.3 VIGAS Las vigas son elementos estructurales, generalmente barras prismáticas que ofrecen gran resistencia a la flexión, originadas por cargas aplicadas, estas cargas se aplican de manera perpendicular sobre el eje de las barras. Figura 1.5 Viga doblemente apoyada Fuente: (Cabrera, 2011) 1.6 ELEMENTOS MECÁNICOS GENERALES DE UNA GRÚA 1.6.1 GANCHO Es un elemento mecánico que permite el acoplamiento entre el sistema de izaje y la carga. Las formas, dimensiones y el material están en función del trabajo que van a realizar, los mismos se encuentran en normas preestablecidas. La sección del gancho generalmente es trapezoidal o rectangular, excepto en la zona del pico, donde siempre es redonda (Estrucplan, 2006). Figura 1.6 Partes de un gancho Fuente: (Estrucplan, 2006) 7 1.6.2 POLEA Es un elemento que constituye un sistema de elevación, el objetivo es modificar la dirección del cable o a su vez cumplir la función de acoplamiento entre aparato y carga como un componente de aparejo. Existen de diferentes materiales, tales como: acero y en plástico, dependiendo de la función a cumplir se escoge un determinado tipo de material (Microlog, s.f.). Figura 1.7 Representación de una polea Fuente: (Microlog, s.f.) 1.6.3. POLIPASTO Es un sistema interconectado de poleas fijas y móviles que utilizan una cuerda para el levantamiento de objetos, la ventaja de este tipo de elementos es una ganancia mecánica del sistema pero a la vez disminuyendo su desplazamiento. La polea fija permite direccionar la fuerza de aplicación para elevar los objetos, la polea móvil es la encargada de conceder ganancia mecánica, y la cuerda tiene la función de transmitir las fuerzas entre los elementos y debe poseer las características necesarias para el sistema de potencia empleado. La ganancia depende de la configuración de las poleas fijas y móviles del sistema 8 Figura 1.8 Sistema de Polipasto Fuente: (Xaviarnau, 2013) Sin embargo, una de las principales desventajas que se presenta en este tipo de sistema es el desplazamiento deficiente entre la primera polea móvil y fija, es por eso que se coloca tanto las poleas fijas como las móviles en ejes comunes (Cejarosu, 2005). Figura 1.9 Polipasto con eje común entre poleas del mismo tipo Fuente: (Xaviarnau, 2013) 9 1.7 NORMAS DE REFERENCIA Existen un sin número de normas que se pueden aplicar a las grúas, entre ellas tenemos las siguientes (Lawrence & Jay, 2011, págs. 629-631). Tabla 1.1 Norma ASME referente a grúas ASME NORMA EQUIPO B30.2 Puente Grúa de Trolley y viga desplazada B30.3 Torres Grúa B30.4 Grúas de pedestal B30.5 Grúas móviles B30.8 Grúas y brazos flotantes B30.10 Ganchos B30.18 Puente grúa apiladora B30.20 Accesorios de Izaje debajo del gancho B30.22 Grúas de brazo articulado B30.25 Manipulación de Chatarra y Materiales Fuente: (Lawrence & Jay, 2011, pág. 629) 10 Tabla 1.2 Norma ISO referente a grúas ISO NORMA EQUIPO 4301-1 Grúas y aparatos de elevación 4302 Grúas- evaluación de cargas de viento 4304 Distintas grúas móviles y flotantes-Requerimientos generales de estabilidad 8686-1 Grúas- Diseño para cargas principales y cargas combinadas 9927-1 Grúas- Inspecciones 10972-1 Grúas- Requerimientos para mecanismos 10973 Grúas- Manual de piezas de repuesto 13202 Grúas- Medición de parámetros de velocidad y tiempo Fuente: (Lawrence & Jay, 2011, pág. 631) 1.8 GRÚA BARCAZA SMITH RICE La grúa barcaza “Smith Rice” consiste en una grúa flotante colocada en una barca grande, y es utilizada por la Gerencia de Oleoducto de la empresa de petróleo Petroecuador en maniobras de mantenimiento y reparaciones de los equipos del oleoducto marítimo del llenado del crudo a embarcaciones que exportan el mismo, instalados mar adentro entre los 11 y 18 metros de profundidad. Se encuentra ubicada en las costas del puerto marítimo de la provincia de Esmeraldas, realizando las operaciones de forma programada semanalmente o en casos de emergencias para cambios de cualquier pieza o en caso de presentarse cualquier eventualidad. Por el propio hecho de ser una barcaza su movilización es realizada por tres embarcaciones, las cuales se conectan dos en la parte frontal mediante cuerdas y nudos especiales y una en la parte posterior de forma directa. Entre las principales funciones que desempeña la grúa barcaza se pueden citar las siguientes: · Cambio y reparación de mangueras · Control de derrames de crudo en el mar · Movilización de remolcadores y embarcaciones rápidas 11 · Maniobras de simulacro de eventualidades · Mantenimiento de monoboyas · Transporte de equipos y materiales mar adentro. Figura 1.10 Grúa Barcaza "Smith Rice" En el terminal marítimo del puerto de Balao, ciudad de Esmeraldas Fuente: (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007) 1.8.1 DEFINICIONES GENERALES 1.8.1.1 Ángulo de la pluma Es el ángulo que se forma entre la pluma y la horizontal en un plano vertical a la línea de tierra, dicho de otra manera consiste en la apertura entre el eje longitudinal de la base de la pluma y el nivel de la barcaza. Según los datos recogidos de trabajadores, la grúa puede operar en un rango de 10º y 80º. 1.8.1.2 Carga estática Es la carga que es capaz de ser levantada por la grúa sin que exista algún tipo de movimiento relativo entre la grúa y la carga antes del izaje. 12 1.8.1.3 Carga lateral Es la carga aplicada a la grúa y que forma un ángulo con el plano vertical de referencia, un ejemplo práctico es la carga de viento, la cual siempre actúa de forma lateral a la pluma. 1.8.1.4 Carga nominal Es la carga máxima que puede levantar la grúa y para la cual es diseñada, generalmente este dato viene de fábrica detallada en la placa de especificaciones de la misma. 1.8.1.5 Coeficiente dinámico Es un factor que se utiliza para obtener la carga de diseño, este factor depende de varios factores como: el levantamiento de la carga de servicio, las aceleraciones y desaceleraciones en el movimiento de elevación 1.8.1.6 Cable de acero Es un elemento flexible, usualmente compuesto por un corazón (multifilar), alrededor del cual se enredan helicoidalmente con un cierto número de cables unifilares 1.8.1.7 Componente crítico Es el elemento que puede incurrir en una falla estructural de la grúa, ya sea por una sobrecarga o por condiciones inseguras de funcionamiento. 1.8.2 DEFINICIONES ESPECÍFICAS 1.8.2.1 Grúa flotante Según la ASME la define como “una superestructura giratoria, con una planta de potencia y una pluma montada sobre una barcaza, su función es el manejo de cargas a diferentes radios.” 13 Figura 1.11 Esquema de la grúa flotante Fuente: (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007) La norma que se aplica para este tipo de grúas es la norma ASME B30.8 (Grúas y torres flotantes), donde se detalla toda la información concerniente al mantenimiento, pruebas necesarias a realizar para establecer su operatividad, construcción e instalación, la operación y seguridad que se deben de tener en cuenta antes, durante y después de realizar las operaciones con la grúa. 1.8.2.2 Bases La tasa de carga de una grúa depende directamente de su capacidad estructural, la capacidad del cable, la capacidad del levantamiento y de la estabilidad de la barcaza o plataforma a la cual la grúa está montada. 1.8.2.3 Carga permitida Es la carga a la que se somete la pluma de la grúa en función de las condiciones de trabajo, son datos que vienen directamente de fábrica o pueden determinarse por un profesional calificado, estos valores dependen de la desviación del ángulo entre la vertical y el nivel del mar según sea la instalación. La grúa barcaza Smith Rice esta provista de dos sistemas de izaje de carga de 12 [Tn] llamado secundario y otro de 30[Tn] llamado principal, el mismo que sufre una variabilidad de su capacidad en función del ángulo de operación. 14 Tabla 1.3 Carga máxima del sistema de izaje principal de la grúa barcaza "Smith Rice" Radio [m] 22,8 22,45 21,42 19,74 17,46 14,65 11,4 7,79 3,95 Ángulo [grados] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Carga Máxima [Tn] 11,58 12,64 13,98 15,32 16,89 18,2 21,08 25,12 30,15 Fuente: Propia 1.8.2.4 Registro de cargas Es una tabla que incluye letras y figuras de cada grúa reparada, esta debe ser visible para el operador mientras opera la grúa desde la torre de control, dicho registro debe contener los siguientes datos. · El rango de cargas permitidas con sus respectivos radios de operación. · La condición de desviación del ángulo en el cual el cuadro de tasas de carga está basado. · Todas las precauciones y recomendaciones a seguir para evitar cualquier peligro, las limitaciones del equipo, los procedimientos de operación, factores de estabilidad, condiciones climáticas, toda esta información debe ser mostrada en el cuadro de cargo o en el manual de operación. 1.8.2.5 Parte estructural · Debe ser capaz de resistir la carga establecida en todos los componentes bajo condiciones normales de operación cuando las cargas instaladas no excedan las recomendadas por el fabricante. Los esfuerzos creados por aquellas cargas no deben exceder las limitaciones especificadas en el código y normas que gobiernan el diseño de grúas. 15 · Las barcazas deben ser capaces de resistir la operación de cargas impuestas bajo condiciones especificadas por el fabricante de la grúa. Los esfuerzos creados por esas cargas no deben exceder las limitaciones especificadas en el código o norma que gobierna el diseño de barcazas. · Las soldaduras de la parte estructural deben cumplir lo citado por la AWS y establecido en ANSI/AWS D1.1 o ANSI/AWS D14.3 como aplicable. 1.8.2.6 Operación de la grúa El sistema de izaje es un sistema complejo que consta de la grúa montada sobre la barcaza, y que debe realizarse por una persona calificada para determinar la desviación del ángulo de la barcaza, de manera que la ejecución de la misma no exceda los siguientes casos. Figura 1.12 Ángulo de inclinación de la grúa flotante Fuente: (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007) · Grúas de 25 Tn de capacidad o menos, la desviación máxima debe ser de 5 grados. · Para grúas sobre las 25 Tn, la desviación máxima permitida debe ser de 7 grados; sin embargo 5 grados es lo recomendado por la norma ASME B 30.8 16 1.8.3 CARGAS Es importante determinar las cargas a las que estará sometida la grúa en parada y en condiciones de trabajo, determinando las condiciones críticas de manera que se pueda diseñar la grúa para cualquier caso eventual, de manera que esta no falle. 1.8.3.1 Cargas de Viento La carga de viento influye en el diseño de la estructura, ya que influye en la capacidad de carga de la grúa, cuando se presenta una carga excesiva de viento se convierte en un limitante en la maniobrabilidad y estabilidad de la grúa, por ello a mayor carga de viento es mayor la probabilidad que falle la misma. Para el cálculo de la carga de viento se puede utilizar la siguiente fórmula: = !" Dónde: F: Carga de viento expresada en N q: Presión ejercida por el viento sobre la superficie de la grúa expresada en N/m2 A: Área lateral de la grúa que soporta la fuerza del viento expresado en m2 En el caso particular estudiado se puede utilizar una presión de viento de 500N/m2, este valor se especifica en la norma ASME B30.8. Sin embargo este valor resulta despreciable en comparación con la carga de operación. Figura 1.13 Dirección y velocidad del viento predominante en Esmeraldas Fuente: (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007) 17 Tabla 1.4 Presion del viento para gruas en servicio Presión de viento Velocidad del viento Tipo de aplicación en servicio en servicio [N/m^2] [N/m^2] 125 14 250 20 500 28 Cargas protegidas contra el viento o diseñadas para uso exclusivo en viento suave Todas las grúas normales instaladas en campos abiertos con vientos moderados Aplicaciones con trabajo continuo en vientos fuertes Fuente: (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007) 1.8.4 ELEMENTOS PRINCIPALES DE LA GRÚA BARCAZA SMITH RICE 1.8.4.1 Aparejo de izaje Consiste en un dispositivo compuesto por un gancho principal y un polipasto, que es encargado de elevar la carga a la altura requerida. Figura 1.14 Aparejo de izaje Fuente: Propia 18 1.8.4.2 Armadura de la pluma Son todos los miembros de la armazón estructural de perfil en “L” que soportan la pluma tipo celosía. Figura 1.15 Armadura de la pluma Fuente: Propia 1.8.4.3 Arnés flotante o estribo Es un marco equipado con poleas y conectado a la pluma por cables fijos llamado generalmente pendientes Figura 1.16 Arnés flotante o estribo Fuente: Propia 19 1.8.4.4 Base Es la parte donde se asienta toda la parte de mando y maquinaria que controla la grúa. Figura 1.17 Base o soporte Fuente: Propia 1.8.4.5 Cabina de operación Es el lugar donde se encuentran los controles necesarios para operar la grúa, este lugar es destinado únicamente para un operador calificado. Figura 1.18 Cabina de operación de la grúa Fuente: Propia 20 1.8.4.6 Cable de izaje de la pluma Es un cable de acero que está conectado al sistema de izaje y a los tambores y permiten cambiar el posicionamiento de la pluma a diferentes ángulos. 1.8.4.7 Cojinete de giro Es un cojinete que puede soportar cargas radiales, axiales y momentos, encargado de direccionar la posición de la grúa. Figura 1.19 Cojinete de giro Fuente: Propia 1.8.4.8 Contrapeso El contrapeso es una de las partes más importantes del sistema de la grúa, ya que ayuda a equilibrar el peso de la carga, de esta manera se reduce el esfuerzo realizado por el motor, ya que llevaría solo una parte del peso y el de la carga, este va situado de manera general en la parte trasera de la superestructura (Romero, 2014). En este proyecto se considerará el contrapeso es de 55 Tn. 1.8.4.9 Eje de rotación Es el eje vertical respecto al cual gira la superestructura de la grúa. 21 1.8.4.10 Embrague Es una parte del sistema de potencia, que permite realizar la transmisión de potencia según las exigencias de trabajo. 1.8.4.11 Empalmes de la pluma de la grúa Son las conexiones que permiten unir las diferentes secciones de la grúa de manera que sea continua, además sirve de refuerzo entre las partes enlazadas. Figura 1.20 Empalmes de la pluma Fuente: Propia 1.8.4.12 Gancho auxiliar Es un gancho dispuesto libremente, que ayuda a la sujeción del objeto a izar, es maniobrable por el operador ya que no presenta demasiada rigidez al momento de moverlo, una vez ya sujetado con la carga funciona igual que el sistema principal. 1.8.4.13 Mecanismo de giro Consiste de una rueda dentada de gran diámetro, con engranes en la parte interna y externa, que permite el acople entre las partes, permitiendo así el movimiento rotacional de la superestructura 22 Figura 1.21 Mecanismo de giro de la superestructura Fuente: Propia 1.8.4.14 Mecanismo de izaje de la carga El mecanismo de izaje de carga consiste en un motor de combustión interna, así como de un motor eléctrico, son los encargados de dotar de potencia al sistema, cada uno de ellos se conecta a su respectivo sistema de transmisión. 1.8.4.15 Mecanismo de izaje de la pluma El mecanismo de izaje es el encargado de controlar el ángulo de la pluma así como la rotación respecto al eje vertical, los dispositivos que se relacionan de manera directa con el sistema de izaje de la pluma son los tambores y el cable de acero. 1.8.4.16 Pivote de la pluma Es el pin de la pluma, donde la pluma rota respecto a la superestructura. 23 Figura 1.22 Pivote de la pluma Fuente: Propia 1.8.4.17 Pluma Es la estructura principal tipo celosía, que gira respecto a un eje dispuesto en la base, cambiando de esa manera su altura de elevación, su ángulo y su radio. Figura 1.23 Pluma de la grúa Fuente: Propia 24 1.8.4.18 Puente o mástil El puente o mástil es un bastidor que se extiende por encima de la superestructura en la cual pasan los cables soporte de la pluma. Figura 1.24 Puente o mástil de la grúa Fuente: Propia 1.8.5 ZONAS DE LA GRÚA BARCAZA “SMITH RICE” Todo el sistema de la grúa barcaza Smith Rice es un sistema complejo conjuntamente interrelacionado e interconectado, para ello se ha dividido a toda la grúa en 5 zonas con el fin de detallar cada una de forma más profunda, para realizar un estudio específico en cada zona se implementará un código en las mismas, de manera que sean rápidamente identificables. Se especifican los pesos de cada grupo de elementos, los mismos que se calculan multiplicando la longitud de cada elemento por el área de cada perfil, además tomando en cuenta la densidad del material, las áreas de cada perfil se especifica en el manual de la AISC, las cuales se adjuntan en el anexo 2. 1.8.5.1 Puente Los elementos que forman parte del puente presentan un buen estado, es por eso que se conservará esta estructura. 25 1.8.5.2 Primer Cuerpo – E1 El primer cuerpo constituye la parte más robusta de la pluma, tiene mayor longitud en comparación del segundo cuerpo y tercer cuerpo, ocupa una mayor área, lo perfiles son más largos y con mayor área, en esta parte se incluye parte inicial donde se encuentra el refuerzo y donde pivotea la pluma. 1.8.5.3 Segundo Cuerpo – E2 El segundo cuerpo, va a continuación del primero, y esta interconectado entre el primer cuerpo y tercer cuerpo, es una transición entre ambas partes, y es donde se acoplan las partes con juntas empernadas. 1.8.5.4. Tercer Cuerpo – E3 El tercer cuerpo es la antepenúltima parte de la pluma, y es la que sostiene al penol. 1.8.5.5 Penol – P El penol es la parte extrema de la grúa, aquí se disponen los ganchos que permitirán el levantamiento de la carga, en esta parte se conectan también los cables del sistema de izaje Figura 1.25 Zona de la grua Barcaza Smith Rice Fuente: Propia 26 Tabla 1.5 Pesos de la grúa por zonas Peso Zona Aproximado [Kg] Primer cuerpo 3201,9 Segundo cuerpo 993,2 Tercer cuerpo 1218,9 Penol 1888,9 TOTAL Fuente: Propia 7302,9 27 CAPÍTULO 2 PROCESOS DE FABRICACIÓN Los procesos de fabricación consisten en todas las operaciones realizadas dentro de las fábricas para transformar la materia prima en un producto terminado o elaborado, que sea apto para desempeñar funciones específicas en un sistema determinado. Para obtener el producto final completamente elaborado es necesario realizar una o más operaciones que se deben planificar de forma ordenada y anticipada, con el fin de ahorrar tiempo y dinero al momento de ejecutar un proyecto. Normalmente la fabricación de estructuras metálicas se las realiza en plantas que cuentan con instalaciones y equipos adecuados, que permitan la cómoda y fácil aplicación de los procesos para así garantizar la mayor confianza en el proceso. El personal que interviene en la fabricación de estructuras metálicas debe estar sometido a constante vigilancia, capacitación y evaluación de desempeño para garantizar una buena calidad de trabajo. Gracias a los grandes avances de la tecnología, se han desarrollado maquinas, equipos y programas de computadora que nos permite garantizar, que el adecuado uso de estos nos dé como resultado un producto de muy alta calidad. Para la fabricación de la Pluma de la Barcaza Smith Rice se divide el análisis de la estructura en: la pluma tipo celosía, pin y poleas. 28 2.1 PIN PIVOTE Se analiza a que esfuerzos está sometido el pin de conexión para posteriormente comprobar que el material recomendado por los distribuidores soporte dichos esfuerzos. Figura 2.1 Pin pivote Fuente: Propia El estudio del pin se va a basar en el análisis estático del sistema estructural realizado en la tesis anterior (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007), en la cual se calculan las diferentes fuerzas que actúan sobre el pin. Figura 2.2 Modelo de la pluma de la grúa Fuente: (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007) Dependiendo de la carga que se va a utilizar, la grúa opera de dos formas diferentes. 29 Cuando la capacidad máxima es de 30 Tn a 22.8 m. Figura 2.3 Modelo estático con 30 Tn a 22.8 m Fuente: (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007) Cuando la capacidad máxima es de 12 Tn a 28.6 m. Figura 2.4 Modelo estático con 12 Tn a 28.6 m. Fuente: (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007) Tabla 2.1 Resultados de la fuerza 0° V2 [Tn] H2 [Tn] R2 [Tn] 30 Tn a 22.8 m 2.26 105.8 105.82 12 Tn a 28.6 m -0.79 60.09 60.1 Fuente: (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007) De acuerdo con el análisis realizado en la tesis de Repotenciación de la grúa Smith Rice, la posición en la que la grúa está sometida a mayor esfuerzo es cuando se encuentra a 0° con una carga de 30 Tn. 30 Para el análisis tenemos que utilizar las mayores fuerzas que actúan sobre los pasadores, V2 y H2 o su resultante R2 #$ = 105.82 [&'] = 1037.74 [()] Como se tiene que la grúa se apoya sobre dos pies, que contiene cada uno un pin, entonces la fuerza resultante R2 se divide para 2. *= #$ = 52.91 [&'] = 518.87 [kN] 2 Figura 2.5 Pines de los pies de la Pluma Fuente: Propia Cada pie de la pluma se apoya en dos partes del pin, por lo que la fuerza P se divide para dos. * = 26.455 [&'] = 259.435 [kN] 2 31 Figura 2.6 Esquema de la acción de las fuerzas sobre el pin Fuente: Propia Figura 2.7 Diagrama de cuerpo libre del pin Fuente: Propia Para la distribución de los esfuerzos de carga se supone que se encuentra distribuido uniformemente. Con base a esta hipótesis se puede calcular un esfuerzo de carga promedio entre el pin y las placas. +, = Donde: , ", Ecuación 2.1 32 +, .- Esfuerzo de carga promedio , .- Fuerza total de carga ", .- Área proyectada sobre la cual actúa la fuerza. Es un rectángulo cuya altura es el espesor de las placas y el ancho es el espesor del pin. 2.1.1 ESFUERZO ENTRE EL PIN Y LA PLACA 1 Se va a analizar una de las dos placas 1. Por lo cual la fuerza a utilizar es la mitad de la fuerza P, el espesor de la placa medida es de 27 mm y el diámetro del pin de 130 mm, estas medidas son tomadas de la pluma actual. +- = 259.435 () 27// : 130// +- = 73.91 [;*<] 2.1.2 ESFUERZO ENTRE EL PIN Y LA PLACA 2 En busca de un mejor rendimiento de la grúa y para evitar el desgaste del material por rozamiento directo es recomendable el uso de diferentes instrumentos que ayuden a mejorar la movilidad. Para esta junta se utilizara rodamientos. Por el uso de rodamientos el contacto entre la placa 2 y el pin no es directo. El contacto real es entre el pin y el rodamiento. Para la selección de un rodamiento se debe tomar en consideración los factores de influencia. Luego según el requerimiento se elige el tipo, la dimensión y el tamaño de los rodamientos. El rodamiento va colocado en la parte central que conecta al pin con la placa 2 y está sometido a la fuerza P como se puede ver en la fig. 2.5. * = 52.91 [&'] = 518.87 [kN] 2.1.2.1 Selección del tipo de rodamiento El rodamiento va a estar sometido principalmente a la carga radial P se debe escoger un rodamiento que soporte esta carga. 33 Para este análisis se utiliza las dimensiones de la pluma actual. El diámetro del pin que es de 130 mm y la fuerza que soporta es P. Figura 2.8 Tipos de rodamientos y cargas que soportan Fuente: (FAG, 2000) La mejor opción es los rodamientos de rodillos cilíndricos NU. Se utiliza un rodamiento de rodillos cilíndricos NU que soporte como mínimo la carga estática P, que tenga el diámetro interior de 130 mm y que entre en un ancho de placa de 90 mm. Utilizando los datos anteriores, se encuentra en el catálogo de rodamientos cilíndricos de FAG en el ANEXO 3, la mejor opción es un rodamiento NU326E. Tabla 2.2 Rodamiento NU326E Diámetro interior Diámetro exterior Ancho Carga estática 130mm 230mm 64mm 735kN Fuente: (FAG, 2000) 34 2.1.2.2 Diseño de las partes adyacentes al rodamiento Para el diseño de las partes adyacentes se debe seguir los siguientes criterios: · Los aros de los rodamientos deben asentarse bien a lo largo de toda su periferia para aprovechar totalmente la capacidad de carga. · Debido a la variación longitudinal del eje y alojamiento producido por la dilatación térmica causado por el uso excesivo, uno de los aros del rodamiento debe adaptarse a estas variaciones. Aunque para los rodamientos cilíndricos NU este desplazamiento tiene lugar dentro del rodamiento. Los principales ajustes para los ejes y alojamientos se presentan a continuación. Figura 2.9 Ajustes principales para rodamientos Fuente: (FAG, 2000) Para poder escoger que tipo de ajuste es el más adecuado para el eje y el alojamiento se tiene que saber a qué tipo de carga está sometido tanto el aro interior como el aro exterior. 35 Figura 2.10 Diferencias entre carga circunferencial y carga puntual Fuente: (FAG, 2000) La pluma está diseñada para moverse con el eje, consecuentemente el aro interior gira en sentido de la carga mientras que el aro exterior permanece inmóvil. Debido a esto el aro interior está sometido a carga puntual mientras que el aro exterior está sometido a carga circunferencial. A continuación se verá recomendaciones de tolerancia para ejes y alojamientos dependiendo de la carga que soporta. 36 Figura 2.11 Tolerancias según cargas para ejes Fuente: (FAG, 2000) Figura 2.12 Tolerancias según cargas para alojamientos Fuente: (FAG, 2000) 37 Tabla 2.3 Tolerancias para eje y alojamiento Tolerancia Eje g5 Alojamiento P7 Fuente: (FAG, 2000) Para este análisis de esfuerzo se utiliza el diámetro del pin que es de 130mm, la fuerza que soporta y el ancho del rodamiento. +- = 518.87 () 64// : 130// +- = 65.97 [;*<] 2.1.3 ESFUERZO CORTANTE Por la acción de la fuerza P las placas tienden a cortar o cizallar el pin, y los esfuerzos cortantes resisten esta tendencia. Figura 2.13 Diagrama de cuerpo libre de la parte mnpq del pin Fuente: Propia En el diagrama de cuerpo libre de la parte mnpq se obtiene que sobre la superficie del corte del pin actúan fuerzas de corte V. Debido a estas fuerzas V el pin se encuentra a doble cortante. 38 Las fuerzas cortantes V son el resultado de los esfuerzos cortantes distribuidos sobre el área transversal del pin. >= * 52.91 = 2 2 > = 26.455 [&'] = 259.435 [kN] El esfuerzo cortante es la fuerza cortante sobre el área de la sección trasversal en la que actúa dicha fuerza. ?= > " Ecuación 2.2 Donde: ?: Esfuerzo cortante V: Fuerza total de corte A: Área de la sección transversal sobre la cual actúa la fuerza V. Figura 2.14 Esfuerzo cortante sobre el área trasversal mn Fuente: Propia ?= > 259.435 () = $ @(130//)$ @A 4 4 ? = 19.547 [;*<] Para la mayoría de los aceros el esfuerzo de fluencia en cortante es 0.5 a 0.7 veces el esfuerzo de fluencia en tensión. ? = 0.5 + 19.547 [;*<] = 0.5 + 39 + = 39.094 [;*<] El esfuerzo admisible a la tensión a la que trabaja el pin es de 39.094 [MPa] cuando la grúa se encuentra con la mayor carga. Para garantizar que el pin no falle se utiliza un factor de seguridad que varía desde un valor un poco mayor a 1.0 hasta 10. El factor de seguridad es la relación entre el esfuerzo de fluencia del material y el esfuerzo admisible. Utilizamos el acero más común en el mercado para el cálculo del factor de seguridad. '= +D >1 +EFG Ecuación 2.3 Donde: ': Factor de seguridad. +D : Esfuerzo de fluencia del material. +EFG : Esfuerzo de fluencia Admisible El acero que se recomienda para ejes o pines es el acero de transmisión AISI 1018 que tiene un esfuerzo de fluencia de 235 Mpa (Tabla 2.4). '= 235 >1 39.094 ' = 6.01 > 1 '≈6 Tenemos un factor de seguridad de 6, que es bien justificado tomando en cuenta varios factores como: la junta es principal y soporta toda la pluma, probabilidad de sobrecarga accidental, variabilidad en la calidad del acero de construcción, y la más importante es que está sometido a un medio ambiente agresivo en donde el material reduce sus dimensiones debido a corrosión u otros efectos causados por el ambiente húmedo y salino. Se ha comprobado que el acero recomendado a utilizar para el pin es un AISI 1018 que tiene las siguientes propiedades. 40 Tabla 2.4 Propiedades mecánicas del acero AISI 1018 AISI 1018 Esfuerzo de Esfuerzo ltimo a fluencia la tracción [235 MPa] [450 MPa] Dureza 60 HRC Fuente: (DIPAC, 2014) 2.1.4 PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL PIN Figura 2.15 Procesos de fabricación del pin pivote Fuente: Propia 2.1.4.1 Refrentado y centrado Se debe centrar el eje antes de realizar el Refrentado que también es conocido como fronteado y es la operación mediante la cual se mecaniza el extremo del eje, en el plano perpendicular al eje de giro. Para esta operación se recomienda colocar la herramienta en un ángulo de 60° aproximadamente respecto al porta herramientas. 2.1.4.2 Cilindrado Operación en la cual se reduce el diámetro del eje. La diferencia entre el cilindrado de desbaste y de semi-acabado es la velocidad de avance de la 41 herramienta con la que se trabaja, siendo la de desbaste la que avanza a mayor velocidad. Para el cilindrado es necesario que la herramienta forme un ángulo de 90° respecto al carro transversal. Este carro se desplaza en paralelo a la pieza. 2.1.4.3 Biselado El bisel es la eliminación de los bordes o esquinas que se lo realiza con un corte inclinado u oblicuo, para dar un efecto de suavización de las esquinas. 2.1.4.1 Rectificado Esta operación de mecanizado se la lleva a cabo con una herramienta abrasiva llamada Muela en la maquina rectificadora. Es mayormente utilizada en la etapa final de fabricación, para mejorar la tolerancia dimensional y el acabado superficial. 2.2 POLEAS El análisis se realiza a la polea que soporta la mayor carga que es de 30Tn. Figura 2. 2.16 Polea que soporta 30 Tn Fuente: Propia La polea cumple el objetivo de cambiar la dirección de la fuerza soportada por el cable. Existen dos tipos de poleas las de radios o las de alma central. Sus partes principales se muestran en la siguiente figura. 42 Figura 2.17 Partes principales de una polea Fuente: (Miravete, Larrodé, Castejón, & Cuartero, 1998) En la actualidad las poleas de acero pueden realizarse partiendo de: fundiciones, aceros soldados, aceros laminados. Figura 2.18 Tipos de polea por fabricación. Fuente: (Miravete, Larrodé, Castejón, & Cuartero, 1998) Las poleas de fundición son las más fáciles de fabricar, se las realiza en un solo molde y por lo general las poleas de menor diámetro tienen alma llena y las de 43 mayor diámetro tienen entre cuatro y seis radios, la desventaja es que no resisten bien el desgaste. En el proceso de fabricación de las poleas soldadas, los radios son pletinas o varillas y en caso de existir alma esta se compone de una o dos placa, que se encuentran en función de los esfuerzos existentes. La llanta es un angular o pletina perfilada y plegada en forma semicircular. El cubo se lo realiza por operaciones de torneado. Para el proceso de fabricación de poleas laminadas es necesario una maquinaria especial. Se la realiza con una placa de forma circular que es trabajada en frio o en caliente en su línea exterior hasta conformar el perfil de garganta de la polea. El cubo se lo realiza igualmente que en la polea soldada y se la une por medio de soldadura. Las poleas fundidas no tienen mucha resistencia al desgaste, y en caso de servicio duro se debe utilizar poleas de acero moldeado, cuyo valor en muy elevado. En la actualidad se emplean con mayor frecuencia las poleas soldadas que son menos pesadas, de menos costo que las de acero moldeado. La ligereza de las poleas soldadas es ventajoso en las plumas de las grúas. A continuación se muestra una tabla que refleja la diferencia de peso entre las poleas de fundición y las construidas mediante soldadura. Tabla 2.5 Relación de peso entre diferentes tipos de poleas Fuente: (Miravete, Larrodé, Castejón, & Cuartero, 1998) Uno de los principales requisitos para una polea en una grúa es que no tenga mucho peso por lo que la mejor opción es la polea soldada. 44 2.2.1 CALCULO DE UNA POLEA SOLDADA El acoplamiento entre polea y eje se lo realiza mediante casquillos de bronce o rodamientos. Por facilidad de diseño la mejor opción es la polea con casquillos de bronce. Figura 2.19 Modelos y variables de poleas de casquillos de bronce Fuente: (Miravete, Larrodé, Castejón, & Cuartero, 1998) De los datos tomados de la polea actual de la pluma Smith Rice se tiene que el diámetro primitivo de la polea es de 600mm. Nos aproximamos a la polea más cercana que se encuentra en la tabla del Anexo 4, donde los datos de las dimensiones principales son. Tabla 2.6 Dimensiones de polea con casquillo de bronce. D1 Ø de cable r d2 b d3 d4 d5 l1 Peso en Kg 630 29 16 710 70 110 125 165 160 65 Fuente: (Miravete, Larrodé, Castejón, & Cuartero, 1998) 45 La polea seleccionada para la fabricación es el modelo B, en el cual los radios son pletinas de acero. Desarrollando el cubo de la polea se calcula que se puede dejar ocho radios a 45° de separación con una sección rectangular de 60mm x 30mm. Figura 2.20 Esquema de la acción de las fuerzas sobre la polea. Fuente: (Miravete, Larrodé, Castejón, & Cuartero, 1998) Cada radio está solicitado a compresión por una fuerza P. Realizando los respectivos cálculos, la resultante de la componente radial P es: * = 2J sin K 2 * = 2(30) sin 45 2 * = 22.96 [&'] = 225.16 [()] La tensión en los brazos será: += Donde: A.- Sección del brazo 2J sin " K 2L Ecuación 2.4 46 w.- Factor de pandeo. 0.5 += 225.16 [()] ∗ 0.5 1800 //$ + = 62.5 [MPa] Se utilizará el acero ASTM A 588 que por sus propiedades de resistencia al desgaste y gran resistencia a esfuerzos. En el análisis de la estructura de la pluma se amplía las propiedades de este acero. 2.2.1.1 Garganta El material de la garganta de la polea es un factor determinante para el tiempo de vida del cable. Por lo cual a veces, con el fin de aumentar el tiempo de vida del cable, se forra la garganta de la polea con otro material, por ejemplo aluminio, goma, plástico o grasa para evitar el desgaste. Figura 2.21 Tipos de garganta de polea Fuente: (Miravete, Larrodé, Castejón, & Cuartero, 1998) Según la norma DIN 15020 se toma en cuenta en la construcción una desviación máxima admisible del cable con respecto al sentido de la garganta de 4°. 47 Figura 2.22 Definición de variables Fuente: (DIN, 1977) En la norma DIN 15061 Anexo 5, se definen los perfiles de garganta. La opción tomada es un perfil laminado y soldado a tope. Tabla 2.7 Definiciones de perfil de garganta m r1 16 Precisión H i +0.8 40 59 Diámetro nominal del cable d1 8 110 Fuente: (DIN, 1977) Se utilizara un acero ASTM A588 para la garganta y los radios de la polea a ser fabricada. El cubo será de un eje de acero AISI 1018. 2.2.2 SELECCIÓN DEL MATERIAL DEL EJE QUE SOSTIENE LA POLEA Para escoger el material adecuado para el eje que sostiene la polea se analiza a que esfuerzos está sometido el eje. Para lo cual se va a suponer que el cable realiza una fuerza puntual sobre la polea. 48 Figura 2.23 Esquema de la acción de las fuerzas sobre la polea Fuente: Propia Se realiza las sumatorias de fuerza tanto para el eje X como para el eje Y. ∑ ∑ D R = = D R − 30 cos(18.5) = 0 R = 28.39 [&'] + 30 sen(18.5) − 30 = 0 D = 20.49 [&'] #=U $ R + $ D # = 35 [&'] = 343.23 [()] Por la acción de la fuerza R las placas tienden a cortar o cizallar el eje, y los esfuerzos cortantes resisten esta tendencia. El eje se encuentra a doble cortante debido a la fuerza V esto se puede ver en la figura 2.7 en donde el diagrama es el mismo aplicada la fuerza R. >= * 225.16 = 2 2 > = 171.615 [kN] Para el cálculo del esfuerzo se utiliza la ecuación 2.2. 49 ?= > 171.615 () = $ @(110//)$ @A 4 4 ? = 18.1 [;*<] Se sabe que en los aceros estructurales el esfuerzo de fluencia en cortante es 0.5 a 0.6 veces el esfuerzo de fluencia en tensión. ? = 0.5 + 18.1 [;*<] = 0.5 + + = 36.2 [;*<] El esfuerzo admisible a la tensión a la que trabaja el eje es de 36.2 [MPa] cuando la grúa se encuentra con la mayor carga. Para garantizar que el eje no falle se utiliza un factor de seguridad que varía desde un valor un poco mayor a 1.0 hasta 10. El acero que se recomienda para ejes o pines es el acero de transmisión AISI 1018 que tiene un esfuerzo de fluencia de 235 MPa. '= 235 >1 36.2 ' = 6.5 > 1 '≈7 El acero a utilizar para el eje que sostiene la polea es un acero de transmisión AISI 1018. 2.3 ESTRUCTURA DE LA PLUMA Para la fabricación de la estructura de la Pluma se sigue las siguientes operaciones: Determinación de materiales a utilizar, Modelado de la Pluma, Creación de los planos, Procesos de corte, Marcado de pieza, Liberación dimensional de cada pieza, Armado de la estructura, Liberación dimensional de las estructuras, Soldadura, Pre-Montaje de las estructuras, Limpieza, Inspección de las soldaduras, Pintado. 50 Figura 2.24 Procesos de Fabricación Fuente: Propia 51 2.3.1 MATERIALES UTILIZADOS El material más utilizado en la construcción de la pluma de la grúa es el acero ASTM A-36, debido a sus buenas propiedades de tensión y bajos costos, además por su excelente soldabilidad y su buena tenacidad. Sin embargo comparando las propiedades del acero ASTM A-36 con el acero ASTM A-588 el segundo presenta mejores propiedades de resistencia a la fluencia y a la rotura, además está considerado entre las aplicaciones específicas para usarlo en ambientes libres y salubres. Se tienen diferentes elementos elaborados de fábrica como ganchos, poleas, polipastos, cables, pernos, tuercas, cadenas, entre otros que tienen sus especificaciones de fábrica, y semielaborados o materia prima como perfiles, placas, entre otros. En este trabajo se detallarán los procesos de fabricación concernientes a la conversión de la materia prima con respecto a la obtención de la pluma de la grúa. 2.3.1.1 ASTM La ASTM o Sociedad Americana de Ensayos y Materiales en español, es la institución que se encarga de normalizar las especificaciones de aceros usados en diseños específicos, teniéndose una extensión para los remaches, tornillos de alta resistencia, conectores de cortante para sistemas de piso compuestos aceroconcreto, metales de aportación y fundentes para soldadura. La ASTM toma el término de “acero estructural” para referirse a todos los elementos que forman parte de la estructura, y que son indispensables para el soporte de las cargas de diseño. Los aceros estructurales laminados en caliente, se producen en forma de placas, barras y perfiles de diversas formas, las normas aprobadas por la ASTM para placas y perfiles laminados en caliente son: A36, A529, A572, A242, A588, A709, A514, A852, A913 Y A992. 52 2.3.1.1.1 Norma ASTM A-588 Es una norma que se aplica a perfiles estructurales de aceros laminados en caliente que están disponibles en el mercado. Entre sus principales características tiene un esfuerzo a la fluencia de 50 [ksi] y un esfuerzo mínimo a la ruptura en tensión de 70 [ksi], tiene buena soldabilidad. En sus inicios fue creado para la fabricación de estructuras remachadas, atornilladas y soldadas, pero con el pasar de los años fue evolucionando e innovándose, de manera que las conexiones soldadas reemplazaron a las remachadas (Ahmsa, 2013). 2.3.1.1.2 Acero ASTM A-588 Este tipo de aceros se utiliza en la fabricación de puentes y edificios en los que la disminución del peso o mayor durabilidad son importantes. La resistencia a la corrosión atmosférica de este acero en la mayoría de los ambientes es sustancialmente mejor que la de los aceros al carbono estructurales con o sin adición de cobre. Cuando es debidamente expuesto a la atmósfera, este acero es adecuado para muchas aplicaciones. Tabla 2.8 Composición química del acero ASTM A588 Composición química del acero A588 Grado A Grado B Grado C Grado K 0,19 0,2 0,15 0,17 0,18-1,25 0,75-1,35 0,80-1,35 0,50-1,20 Fósforo máx 0,04 0,04 0,04 0,04 Azufre máx 0,05 0,05 0,05 0,05 0,30-0,65 0,15-0,50 0,15-0,40 0,25-0,50 0,4 0,5 0,25-0,50 0,4 0,40-0,65 0,40-0,70 0,30-0,50 0,40-0,70 ---- ---- ---- 0,1 Cobre 0,25-0,40 0,20-0,40 0,20-0,50 0,30-0,50 Vanadio 0,02-0,10 0,01-0,10 0,01-0,10 ---- Columbio ---- ---- ---- 0,005-0,05 Carbono máx Manganeso máx Silicio Níquel máx Cromo Molibdeno máx Fuente: (ASTM, 2016) 53 Para cada reducción de 0,01% por debajo del máximo especificado de carbono, un aumento del 0,06% de manganeso por encima de la cantidad máxima prevista será permitido hasta el máximo de 1,35%. 2.3.1.1.3 Propiedades mecánicas del acero A588 Tabla 2.9 Propiedades mecánicas del acero ASTM A588 Para espesores Para espesores Para espesores inferiores a 4" entre 4" y 5" sobre 8" 70000 psi 67000 psi 63000 psi [485 Mpa] [460 Mpa] [435 Mpa] 50000 psi 46000 psi 42000 psi [345 Mpa] [315 Mpa] [290 Mpa] Elongación en 8" 18% min ---- ---- Elongación en 2" 21% min 21% min 21% min Resistencia a la tracción Min. Punto de fluencia Fuente: (ASTM, 2016) Presentan una alta soldabilidad, los procesos más usados son los menos costosos, ya que se adaptan a cualquier tipo de soldadura, se tiene el SMAW (Shielded metal arc welding) soldadura por arco metálico protegido, el GMAW (Gas metal arc welding) soldadura con arco metálico y gas y la soldadura oxiacetilénica. 2.3.2 SELECCIÓN DE PERNOS. Las uniones empernadas son de manera general las más económicas en comparación a las uniones soldadas. Los pernos son elementos compuestos por un vástago roscado en parte de su longitud, para recibir una tuerca. El montaje de estructuras por medio de tornillos es un proceso que además de ser muy rápido requiere mano de obra menos especializada que cuando se trabaja con soldadura. Se realizan a menudo a través de ángulos de conexión o placas que se deforman debido a las cargas de transferencia, haciendo más flexible la estructura completa. Según la ASTM los pernos utilizados se encuentran en una de estas tres calidades: A307, A325 y A490, siendo el A307 los más usados, estos 54 normalmente no se aprietan con un torque especificado, simplemente se aprietan hasta sentir una resistencia alta al giro. Por otra parte los pernos A325 y A490 son de alta resistencia y estos son apretados con una carga igual al 70% de la carga de falla 2.3.2.1 Pernos en tensión De acuerdo a la NSR-98 un perno en tensión tiene una resistencia de diseño: & = V ∗ #W = V ∗ W ∗ ", Ecuación 2.5 Dónde: V= factor de resistencia, igual a 0,75. W =resistencia nominal a la tensión (Tablas) Mpa. ", = área nominal del vástago sin roscas, mm2. El área crítica por la que se transmite la carga del perno a la tuerca, es menor que el área nominal del vástago debido a la rosca, de tal manera se ve disminuida el área, la tensión no se calcula en la raíz de la rosca. Para compensar esta reducción de áreas se fija un valor de esfuerzo de diseño menor que el de falla real, con esta compensación la ecuación anterior es confiable. Tabla 2.10 Resistencia de diseño de sujetadores a la tensión Fuente: (Valencia, 2006) 55 2.3.2.2 Pernos en cortante De acuerdo con las NSR-98, un perno solicitado por fuerza cortante tiene una resistencia de diseño: & = V ∗ #W = V ∗ W ∗ ", Ecuación 2.6 Dónde: V= factor de resistencia, igual a 0,75. W =resistencia nominal a la tensión (Tablas) Mpa. ", = área nominal del vástago sin roscas, mm2. El área ", puede considerarse como el área del vástago si no hay roscas en el plano de corte, o el área efectiva donde hay roscas, si el plano de corte pasa por estas, sin embargo, para efectos de diseño las NRS-98 proponen usar el área nominal del vástago sin roscas, y para compensarlo, si existe rosca en el área de corte, el esfuerzo de diseño especificado es menor que el aceptado si en el plano de corte no hay roscas, se toman los valores especificados en la Tabla. Figura 2.25 Uniones con pernos a) Corte simple b) Doble corte, zona 1 el vastago sin rosca, zona 2 vastagos con rosca en el plano de corte Fuente: (Valencia, 2006) 56 Tabla 2.11 Resistencia de diseño de sujetadoresa cortante Fuente: (Valencia, 2006) 2.3.2.3 Pernos en tensión y cortante Cuando las uniones son por aplastamiento, los pernos estén sometidos a tensión y cortante, los esfuerzos reales resultan una combinación de aquellos calculados por el círculo de Mohr, con las ecuaciones de Von Misses, o un procedimiento alternativo, no deben superar la resistencia del material. Cabe recalcar que siempre es necesario comprobar que el esfuerzo cortante no superen los valores establecidos. Las ecuaciones utilizadas son el resultado de varias simplificaciones de curvas halladas con métodos especiales para la determinación de los esfuerzos reales del material. Tabla 2.12 Esfuerzo limite a tension, para sujetadores en conexiones tipo aplastamiento cuando hay tension y cortante combinados, MPa Fuente: (Valencia, 2006) 57 2.3.2.4 Aplastamiento La resistencia al aplastamiento es función del material que se conecta, el tipo de agujero y el espaciamiento y la distancia a los bordes; es independiente del tipo de perno y la presencia o ausencia de la rosca en el área de aplastamiento (Valencia, 2006, pág. 41). Para agujeros estándar, agujeros de ranura corta o larga perpendicular a la línea de fuerza, agujeros agrandados en conexiones críticas a deslizamiento cuando la línea de fuerza es paralela al eje del agujero: Cuando la deformación alrededor de los agujeros de los pernos es una consideración de diseño: Rn = 2.4 d t Fu 2.3.2.5 Bloque de cortante Es la zona de conexión del miembro, definida por un plano de falla a cortante y uno transversal a tensión (Valencia, 2006, pág. 44). Si la zona en tensión tiene una resistencia última mayor que la zona en cortante, es decir, si, X ∙ "WZ ≥ 0.6 X ∙ "W^ : ∅#W = ∅ ∙ (0.6 D ∙ "b^ + X ∙ "WZ ) Si la zona en tensión tiene una resistencia última menor que la zona en cortante, es decir, si, X ∙ "WZ < 0.6 X ∙ "W^ : ∅#W = ∅ ∙ (0.6 X ∙ "W^ + Dónde: ∅ = 0.75 "b^ = <fg< hfjl< mpqrtrl<A< upf tpflg, //$ "bZ = <fg< hfjl< mpqrtrl<A< upf lg'mrp', //$ "W^ = <fg< 'gl< mpqrtrl<A< upf tpflg, //$ "WZ = <fg< 'gl< mpqrtrl<A< upf lg'mrp', //$ D ∙ "bZ ) 58 Figura 2.26 Zona de tension Fuente: (Granados, 2010) La falla ocurre cuando la mayor fuerza alcanza la resistencia de ruptura, la fuerza menor puede provocar fluencia o ruptura. 2.3.2.6 Tipo de uniones empernadas 2.3.2.6.1 Uniones por aplastamiento Son aquellas en las cuales los pernos no son apretados con torques especificados, es decir, aunque halla cierta fricción entre los elementos unidos, se desprecia, y la superficie en contacto con los miembros puede deslizare mutuamente, al producirse ese desplazamiento, las caras de los pernos y los de los huecos entran en contacto generándose aplastamiento y fuerzas cortantes en la sección transversal de los pernos. 2.3.2.6.2 Uniones por deslizamiento crítico Cuando se utiliza pernos de alta resistencia apretados con el torque especificado, se desarrolla una fricción entre la superficie de los elementos unidos la cual permite trasmitir las cargas, la hipótesis en la que se basa este tipo de diseño de juntas, es que las cargas de servicio, es decir, sin ser afectados por los coeficientes de carga, deben ser transmitidas por la fricción sin que se presente deslizamiento, sin embargo, para cargas mayores, puede presentarse deslizamiento, en tal caso los pernos entran a trabajar a aplastamiento y a cortante (Valencia, 2006, págs. 45, 46). 59 Tabla 2.13 Mínima tension que debe aplicarse a pernos de alta resistencia Fuente: (Valencia, 2006) La tensión de los pernos se induce mediante el apriete de las tuercas. 2.3.2.7 Ejemplo de diseños de uniones empernadas Calcular la resistencia de diseño a la tensión de los pernos de diámetros usuales comprendidos entre 3/8 y 1pg, de calidades A307, A 325 y A 490. - El área nominal de la sección transversal es " = @(A/2)$ . - De acuerdo con las NRS- 98, los esfuerzos de diseño son: Pernos A307 ∅ W = 0.75 × 310 = 232;*< Pernos A325 ∅ W = 0.75 × 620 = 465;*< Pernos A490 ∅ W = 0.75 × 780 = 585;*< 60 Tabla 2.14 Resistencia a la tension de los pernos de uso corriente Fuente: (Valencia, 2006) Para un perno de ½ pg A325, por ejemplo, la resistencia de diseño será: ∅&W = " ∙ ∅ W = 127 × 465 = 59,065) = 59.1(). Determinar la resistencia de diseño cortante de los pernos de diámetros usuales comprendidos entre 3/8 y 1 pg, de calidades A307, A325-N, A325-X, A490-N y A490-X, trabajando a) a corte simple, b) a corte doble. Las letras que rematan la referencia del perno, se refieren a: N: Pernos con roscas en el plano del corte X: Pernos sin roscas en el plano del corte La resistencia del diseño es: ∅>W , tp' ∅ = 0.75, x >W = " ∙ nominal del perno y W W siendo A, el área el esfuerzo resistente. Por ejemplo, para un perno de 1/2pg A325-N, la resistencia a corte simple será: ∅>W = ∅ ∙ " ∙ W = 0.75 × 127 × 330 = 31,433) = 31.4 (). A corte doble, ∅>W = 2 × 31.4 = 62.8 () 61 Tabla 2.15 Resistencia al corte de los pernos de uso corriente Fuente: (Valencia, 2006) En primer lugar se comprueba que resiste el cortante solo en que ∅>W = 121() valor mayor que 70, cumple El esfuerzo cortante será ^ De acuerdo con la tensión, Z = 70 × Z -,yyy z{{ = 180;*< = 807 − 1,5|^ ≤ 620, luego: = 807 − 1.5 × 180 = 537 Menor que 620, luego Z = 537;*<. ∅&W = 0.75 × 537 × 388 = 156,267 ) = 156 () 2.3.3 MODELADO DE LA PLUMA Para los procesos de fabricación de modelos que contienen una cantidad considerable de piezas individuales es necesario hacer un modelado en un programa especializado en 3D, esto sirve para tener una visión más realista ya que se puede ver que volumen ocupa cada pieza y si se encuentran bien distribuidas para que en el momento del montaje no se choquen las piezas. En la industria se utiliza programas que facilitan el proceso de fabricación y montaje de estructuras tales como Tekla Structures o Autocad Advance Steel en los cuales se realiza el modelado en 3D en donde se debe especificar el material a utilizar, las dimensiones, la soldadura, el recubrimiento del material y otros parámetros necesarios para la fabricación de la estructura. 62 Figura 2.27 Tekla Structure Fuente: (Propia) Figura 2.28 AutoCAD Advance Steel Fuente: Propia) 63 2.3.4 CREACIÓN DE PLANOS Los planos de parte contienen todas las cotas necesarias para la fabricación sin excepción y con un estilo de cota que varía según la máquina que se vaya a utilizar. Cada plano debe tener su respectivo código, con el cual se marcará cada pieza para su posterior armado. En los planos de conjunto se muestra todas las piezas que están unidas con soldadura, las cotas generales y la disposición de cada pieza según su código. Todos los planos de conjunto y de parte se adjuntan en el Anexo 6. 2.3.5 PROCESOS DE CORTE El corte es un proceso mecánico mediante el cual se desprende material de forma continua o discontinua de un objeto físico, utilizando una herramienta de corte que aplica una fuerza direccionada de forma aguda, para obtener una mayor cantidad de porciones de menores dimensiones. Existen varias herramientas utilizadas en el proceso de corte, las mismas varían según el campo de aplicación, estas pueden ser: cuchillos, sierras, bisturí, entre otros. El principio de corte parte del hecho que un material lo suficientemente agudo o con la suficiente dureza puede cortar a otro con características inferiores, los líquidos son un ejemplo claro de esta premisa, ya que con la suficiente presión pueden cortar varios objetos de grandes espesores. Los procesos más usados en la industria metalmecánica son: corte por oxicorte y corte por plasma, estos procesos difieren del tipo de material a cortar, del espesor a cortar, de la disponibilidad de la maquinaria, de los costos y en algunos casos del acabado superficial de corte. 2.3.5.1 Optimización del material La optimización del material en la industria es uno de los procesos con mayor importancia en la fabricación de estructuras metálicas, debido a que con este proceso se garantiza el menor desperdicio de material. 64 2.3.5.1.1 Optimización de cortes rectos Para la optimización de perfiles, pletinas o planchas largas donde los cortes se realizaran a lo largo de la longitud del material se utiliza el programa CUTMASTER 2D PRO. Los primeros datos a introducir en el programa cutmaster son la longitud el ancho y la cantidad del material a ser cortado. La cantidad de material a ser cortado es un estimado, normalmente por defecto el programa nos recomienda un numero de 99 piezas a ser cortadas. Figura 2.29 Datos del material a ser cortado Fuente: Propia Posteriormente se introduce las dimensiones y marcas de las piezas cortadas. Es muy importante ya tener una marca para las piezas desde la realización de los planos, para así saber claramente la pieza que es cortada. 65 Figura 2.30 Datos de los cortes Fuente: Propia Una vez terminado de ingresar todos los datos de las piezas a cortar, el programa nos distribuye como se tiene que cortar de mejor manera el material y así obtener el menor desperdicio posible. Los resultados de Cutmaster son tanto gráficos como tablas de datos de corte. Estos resultados se adjunta en el Anexo 7. Figura 2.31 Resultados gráficos de los cortes a realizar Fuente: Propia 66 2.3.5.1.2 Optimización de cortes en planchas Para la optimización de planchas donde los cortes a realizar son especiales así como rectos, inclinados, circulares y otros. El programa que nos ayuda para la optimización de estos cortes en planchas es NESTMASTER. Para este programa lo primero que se hace es clasificar las piezas a ser cortadas en función de su espesor y después se introduce los planos de las piezas realizadas en AutoCAD con una extensión DWG, sin nada de cotas ni líneas auxiliares debido a que el programa realiza los cortes por todas las líneas que se encuentran dibujadas en el plano. Figura 2.32 Ingreso de los planos de las piezas Fuente: Propia Las dimensiones de las planchas van de acuerdo a la disponibilidad de los proveedores del material. 67 Figura 2.33 Dimensiones de la placa a cortar Fuente: Propia Un vez que se verifica que los cortes entran en la plancha se procede a escoger el proceso de corte que es entre oxicorte y plasma. Figura 2.34 Procesos a utilizar Fuente: Propia Nestmaster nos permite exportar los cortes a un formato CNC para realizar los cortes automáticamente. 68 Figura 2.35 Salida a CNC Fuente: Propia Figura 2.36 Corte con plasma de plancha de 38 mm Fuente: Propia 2.3.6 MARCADO DE PIEZAS Para llevar un orden en el proyecto y en el armado y saber que pieza cortada va en cada parte, es necesario realizar una señalización como referencia en las piezas, para poder armar correctamente la estructura. Por eso es necesario realizar un proceso de marcado de piezas con un código específico según se especifique en el plano. 2.3.7 LIBERACIÓN DIMENSIONAL DE LAS PIEZAS La persona responsable de la producción o el inspector de calidad tiene que verificar dimensionalmente cada pieza para no tener problemas en el momento del armado de la estructura de la pluma. 69 2.3.8 ARMADO DE LA ESTRUCTURA Una vez liberado el material se procede al armado de la pluma. El armado solo se realiza punteando la estructura hasta pasar la liberación dimensional de la estructura. 2.3.9 LIBERACIÓN DIMENSIONAL DE LA ESTRUCTURA Una vez armada la estructura el inspector encargado revisa que la estructura de la pluma se encuentre dimensionalmente de acuerdo con los planos. Posteriormente verificado las dimensiones el inspector da la orden de soldar toda la estructura. 2.3.10 PROCESOS DE SOLDADURA Existe un sin número de procedimientos de soldaduras con sus respectivas variantes que se aplican según el tipo de material, el espesor de material, la posición de soldadura, el ambiente de trabajo de la pieza, el acabado requerido, el mantenimiento, y el costo. Estos procesos se los puede clasificar de la siguiente manera: 70 Figura 2.37 Clasificación de procedimientos de soldadura Fuente: (Melera Solà, 1992) Cada proceso de soldadura se ajusta a las necesidades requeridas de un problema en particular, aunque en ciertas ocasiones es necesario ajustar un procedimiento diferente a un caso específico, bien sea por falta de presupuesto o por falta de maquinaria, obteniéndose resultados similares como si se realizara con el procedimiento correcto. A continuación se hablará de manera particular de los procesos de soldadura que se utilizarán en la unión de los miembros de la estructura de la pluma. 71 2.3.10.1 Soldadura eléctrica con electrodo revestido SMAW Este tipo de soldadura es uno de los métodos más utilizados para la unión de chapas de acero, proporciona una alta temperatura y concentración de calor, formándose rápidamente un baño de fusión de soldadura. Es muy ventajoso ya que al aportar el metal desde el electrodo incrementa la resistencia de la soldadura, además se pueden soldar espesores mayores a 3 mm y el equipo puede ser portátil haciendo más práctico su uso en diferentes tipos de trabajos. Se pueden soldar en cualquier tipo de posición obteniéndose buenos resultados en el cordón de soldadura, la calidad de la soldadura depende en mayor parte de la destreza del soldador, es por eso que para cualquier tipo de construcción o trabajo donde se requiera un alto grado de calidad, es necesaria la participación de soldadores expertos y calificados. Además no hay que caer en el error de realizar cordones sucesivos sin el debido control, es necesario realizar evaluaciones periódicas, con el fin de mejorar la técnica de soldadura en cada nuevo cordón. Figura 2.38 Soldadura de arco eléctrico con electrodo revestido Fuente: (Dreamstime, 2015) 2.3.10.1.1 Equipo El equipo de soldadura del proceso SMAW es muy sencillo, consta de una fuente de poder, un porta electrodo y un cable de fuerza. La fuente de poder es la que suministra la energía eléctrica necesaria para que se produzca la soldadura, el porta electrodo es donde se coloca el electrodo para realizar la soldadura, y el cable de fuerza se conecta a la masa que va a ser soldada (Flores, 2000, pág. 4). 72 Figura 2.39 Equipo de soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido Fuente: (Correa, 2014) 2.3.10.1.2 Electrodo Es una varilla mediante la cual se provoca el salto eléctrico para realizar la soldadura, además es el material de aporte empleado en el sistema de soldadura. El electrodo revestido consiste en una varilla metálica denominada alma, de composición similar a la del metal base, está recubierta de una capa de sustancias adecuadas al tipo de soldadura a realizar, llamadas recubrimiento o revestimiento. Las funciones del recubrimiento son las de favorecer el encendido del arco, mejorar las características del metal depositado en la soldadura, proteger la soldadura, permitir una mejor penetración y una soldadura de calidad. Figura 2.40 Electrodo revestido Fuente: (Lorca Maturana, 2009) La calidad y aplicación de los electrodos está en función de la clase de metal que forma la varilla y del tipo de recubrimiento. Al momento de seleccionar un tipo de electrodo es necesario tener en cuenta varios factores que influyen en la calidad del cordón de soldadura, entre estos factores se pueden citar los siguientes: 73 · El tipo de material a soldar (acero dulce, fundición, entre otros). · El tipo de trabajo al que va a estar sometida la pieza (flexión, corte, entre otras). · La posición de soldadura. Las casas fabricantes proveen a sus clientes una tabla como referencia para la elección de uno u otro tipo de electrodo considerando el material a trabajar y el tipo de solicitaciones mecánicas a las que estará sometido (Navarro, Morales, Garcia, Agueda, & Gonzalo, 2010). Tabla 2.18 Electrodos según los esfuerzos sometidos Fuente: (Navarro, Morales, Garcia, Agueda, & Gonzalo, 2010) Según la AWS y la ASTM clasifican a los electrodos con una serie de 5 dígitos, los dígitos representan una característica determinada según la posición en la que se ubican. La primera letra, “E” se utiliza en la soldadura eléctrica, los dígitos centrales que pueden ser dos o tres, corresponden a la resistencia mínima a la tensión del metal depositado en ksi, por ejemplo para un E60xx se tiene una resistencia a la tensión de 60 ksi y para un E110xx una resistencia de 110 ksi. El penúltimo dígito, corresponde a la posición de aplicación, 1 para todas las posiciones, 2 para posición horizontal y 3 para posición plana El último dígito está en función del tipo de energía, tipo de escoria, tipo de arco, magnitud de penetración etc., por ejemplo, un electrodo E6013 se usa con corriente alterna o directa, con cualquier polaridad y tiene mayor rapidez de avance que un E6010. 74 Figura 2.41 Nomenclatura de electrodos según la AWS Fuente: (Mecánica, s.f.) 2.3.10.1.3 Tamaño y calor del electrodo Respecto al tamaño del electrodo compete a la experiencia del soldador escoger un tamaño adecuado según el material a soldar y volumen, la dificultad de soldar se incrementa con el diámetro del electrodo. Los electrodos de diámetros grandes presentan muchas dificultades al momento de la soldadura ya que pueden sobrecalentar el material cuando es de un bajo espesor (Takeuchi, 2007). Para evitar disconformidades en la soldadura, es necesario tomar en cuenta algunas recomendaciones de maestros expertos en soldadura, es necesario bajar el amperaje cuando se lo requiera, utilizar un arco más corto, moverse a más velocidad, utilizar una placa disipadora, o a la vez utilizar un electrodo más pequeño con una asignación más baja. 2.3.10.1.4 Longitud de arco Es la distancia existente entre el arco desde el extremo del electrodo a la placa o a la superficie del baño de fusión de la soldadura. A medida que se va produciendo la soldadura, la longitud del electrodo va disminuyendo, de manera que es necesario llevar un control en la longitud del arco eléctrico para evitar saltos y discontinuidades en la soldadura, salpicaduras o cortocircuitos, es completamente responsabilidad del soldador llevar un control de la distancia del arco cuando el proceso es completamente manual, en el caso de la soldadura automática esta es controlada por máquinas robots o plc’s. 75 Figura 2.42 Longitud del arco a diferentes alturas Fuente: (Takeuchi, 2007) 2.3.10.1.5 Ángulo de electrodo Se mide tomando como referencia el electrodo a la superficie del material y considerando la dirección de avance del mismo, ya sea llevándolo o encarrilándolo, es importante conocer los beneficios del ángulo sobre todo los efectos del metal y el fundente del electrodo que provocan en la pieza a soldar. El ángulo de ataque del electrodo tiene la particularidad de empujar el metal fundido y la escoria por delante de la soldadura, en la posición plana es necesario precautelar el solape en frío y las inclusiones de escoria, por eso es recomendable utilizar un ángulo de ataque no muy pronunciado, verificar que el arco derrita al metal base completamente, utilizar un electrodo penetrante que cause poca concentración y mover el arco de lado a lado del baño de fusión de la soldadura para fundir los dos bordes. Por su parte el ángulo de arrastre empuja el metal fundido hacia atrás, fuera del borde delantero del baño de fusión de soldadura donde se solidifica, a medida que el material fundido se fuerza desde el fondo de la soldadura, el arco funde más metal base, produciendo una penetración más profunda. 76 Figura 2.43 Ángulo y dirección del electrodo Fuente: (Jeffus L. , 2009) 2.3.10.1.6 Manipulación del electrodo La oscilación del electrodo en el momento de la soldadura juega un rol importante en las características de la soldadura, es capaz de determinar la penetración, formación, anchura, porosidad, socavación, superposición e inclusiones de escoria. El tipo de oscilación llevado durante la soldadura es pura pericia del soldador, pero existen ciertos patrones definidos que dan buenos resultados en situaciones muy específicas. Figura 2.44 Tejido de soldadura Fuente: (Jeffus L. , 2009) 77 Figura 2.45 Patrones de tejido de la soldadura Fuente: (Jeffus L. , 2009) El patrón de ángulo recto y sin modificaciones es bien utilizado en cordones engordadores, soldaduras de pasada de raíz y de pasadas múltiples en todas las posiciones la soldadura se controla al paso y la longitud de arco aumenta para que ningún metal se deposite delante del baño de fusión de la soldadura. 2.3.10.1.7 Posicionamiento del soldador y la placa Es importante tener una posición cómoda del soldador durante el desarrollo de la soldadura, esto da como resultado un cordón de calidad y de buenas características, una buena posición implica una mejor maniobrabilidad del soldador con el porta electrodo, si se debe realizara algún movimiento por parte del soldador este deberá esperar a terminar de realizar el cordón de soldadura. Durante la soldadura se requiere el uso de protección visual, debido al arco que se genera durante el desarrollo de la operación, se debe asegurar de un objeto fijo de manera que el soldador permanezca estable, soldar sentado es una buena alternativa para permanecer estable. A continuación se presentan las diferentes posiciones del soldador respecto a la placa de soldadura (Jeffus L. , 2009). 78 Figura 2.46 Posiciones del soldador respecto a la placa Fuente: (Jeffus & Larry, 2008) 2.3.10.1.8 Juntas de la soldadura Son las diferentes posiciones de las piezas a ser soldadas en el momento de la unión, estás tienen una previa preparación. Se pueden realizar en varias etapas del proyecto, bien sea en los montajes o en el ensamble de la estructura. Se presentan en cuatro tipos de configuraciones básicas que son: a tope, de solape, en T y en ángulo. Figura 2.47 Juntas de piezas a ser soldadas Fuente: (Jeffus L. , 2009) 79 Las juntas a tope son aquellas donde los bordes de las chapas a soldar se tocan en toda su extensión, formando un ángulo de 180º entre sí, este tipo de juntas se efectúa en todas las posiciones, las juntas a tope a su vez, se subdividen en: bordes rectos, achaflanados en “V” y achaflanados en “X” Figura 2.48 Junta a tope de bordes rectos Fuente: (Jeffus L. , 2009) Figura 2.49 Junta a tope de bordes achaflanados en V Fuente: (Jeffus L. , 2009) Figura 2.50 Junta a tope de bordes achaflanados en X Fuente: (Jeffus L. , 2009) En las juntas a solape los bordes de las chapas, no requieren preparación mecánica ya que los mismos van superpuestos y el ancho de la solapa depende directamente del espesor del material. Cuando no se requiera someter las piezas a esfuerzos grandes simplemente se soldará a un solo lado, si la pieza va a ser sometida a grandes esfuerzos entonces será necesario realizar la soldadura en ambos lados. 80 Figura 2. 2.51 Junta a solape soldada a ambos lados Fuente: (Jeffus L. , 2009) Las juntas en ángulo y en T forman ángulos interiores y exteriores, en el punto a soldar, por esto no es necesario realizar preparación mecánica en los bordes (Gaxiola Angulo, 2004) Figura 2.52 Juntas en T y en ángulo Fuente: (Jeffus L. , 2009) Vale aclarar que existen un sin número de juntas ya que a estas juntas básicas se les realizan modificaciones para adaptarlas a casos particulares 2.3.10.2 Especificaciones del metal de aporte Los metales de aportación están disponibles en una variedad de metales, los más utilizados en la industria son los de especificación de la AWS A5.18 para aceros al carbono y la especificación de la AWS5.9 para acero inoxidable. Existen de varios diámetros que van desde 0,023 hasta 1/8 de pulgada, por cada diámetro del hilo es conveniente trabajar a un diferente amperaje según sea el espesor de del material base y el método de transferencia (Jeffus L. , 2009). 81 Tabla 2.19 Especificaciones de metal de aportación AWS para diferentes metales base Fuente: (Jeffus L. , 2009) Tabla 2.20 Diámetros de metal de aportación y rangos de amperaje Fuente: (Jeffus L. , 2009) 2.3.10.3 Especificación del procedimiento de soldadura (WELDING PROCEDURE SPEDIFICATION) WPS Es un documento que relaciona las variables a considerar en la realización de una soldadura específica, determina la ejecución de las pruebas de calificación tanto de proceso y procedimiento como del operario de soldadura (Petrolera, 2013). 82 Las consideraciones de un WPS son las siguientes: · Compatibilidad entre el metal de soldadura y los metales base seleccionados. · Propiedades metalúrgicas de los metales a soldar · Diseño de juntas y cargas · Propiedades mecánicas deseadas · Requerimientos de servicio a que va a someterse el equipo o elemento · Requerimientos de tratamiento térmico · Habilidad y disponibilidad de los soldadores · Disponibilidad de los equipos · Localización del trabajo 2.3.10.3.1 Dimensiones de la junta Debe indicarse el tipo de junta, las tolerancias dimensionales, material de refuerzo si aplica, y el tipo de material, si es una junta de bisel doble, el material de soldadura se considera refuerzo para el lado posterior. 2.3.10.3.2 Metal base Se refiere a las piezas de metal a unir, ya sea tubo o lámina, pueden ser del mismo tipo o de diferente tipo de material. El código divide los tipos de material en Números P y Grupos .En el WPS debe detallarse como mínimo el Número P, el Grupo, el espesor o rango de espesores, el diámetro si es tubería. 2.3.10.3.3 Metal de aporte Es necesario especificar la clasificación AWS del electrodo, la especificación SFA, el número A o el análisis químico, en número F, límite de depósito, diámetro, rango de amperaje y rango de voltaje, el tipo de corriente, la polaridad, el modo de transferencia, tamaño y tipo de la varilla de tungsteno, rango de velocidad del alambre. La información que se suministra depende del proceso de soldadura, ya que hay condiciones que son únicas para cada proceso. 83 2.3.10.3.4 Posición La posición en que se calificará el procedimiento, y por ende a los soldadores, especificando si es una junta en filete o a tope, y el sentido de progresión de la soldadura. 2.3.10.3.5 Precalentamiento y Temperatura entre pases Esta temperatura está en función del tipo de material, y en el WPS debe especificarse, en caso que se requiera, la temperatura mínima de precalentamiento, la máxima y la mínima temperatura entre pases. 2.3.10.3.6 Tratamiento Térmico Post-soldadura Está en función del material y es necesario describir en el WPS el rango de temperatura y el tiempo de mantenimiento de la misma. Debe tenerse en cuenta que el tiempo de mantenimiento está en función del espesor. 2.3.10.3.7 Gases Si aplica, debe especificarse el tipo de gas, la mezcla en porcentaje y la rata de flujo de salida. 2.3.10.3.8 Variables Durante el proceso de soldadura existen variables que se pueden modificar sin afectar la calificación del procedimiento estas se denominan variables no esenciales. Las variables esenciales son aquellas que si se modifican, el procedimiento debe ser recalificado; estas variables están directamente relacionadas con el proceso de soldadura seleccionado (Torres, 2007) EL procedimiento de soldadura se especifica en el anexo 8. 2.3.11 LIMPIEZA En el proceso de limpieza se retiran todas las escorias producidas por la soldadura, normalmente se la realiza la mayor parte con un cincel y la otra parte con la amoladora con grata. Si el cordón de soldadura se encuentra oxidado es necesario limpiar bien el óxido para no tener malos resultados en la inspección de 84 soldadura, sobre todo si posteriormente se realiza inspección con tintas penetrantes. 2.3.12 INSPECCIÓN DE SOLDADURA Después de realizar el proceso de soldadura es necesario verificar la calidad y confiabilidad de la soldadura, para eso se analizan parámetros como la forma y continuidad de la soldadura; el tamaño es muy influyente ya que se relaciona con la resistencia y desempeño de la misma. Es indispensables identificar las discontinuidades de la soldadura ya que estas zonas son propensas a generar concentradores de esfuerzos, que a la larga desembocan en la falla del material. Uno de los objetivos de la inspección de la soldadura es verificar su calidad para una determinada aplicación, se tienen parámetros establecidos en normas y códigos de soldadura, estas deben ser seleccionadas según el campo o industria que se involucra al proyecto (ESAB, 2004) 2.3.12.1 Inspector de soldadura El inspector de soldadura es el responsable de la determinación de la calidad de la soldadura según las normas o especificaciones determinadas. Por lo general todo el personal que participa en la elaboración del proyecto se involucra indirectamente con la calidad del producto; pero para elementos específicos que requieran mayores conocimientos, se tendrán personales particulares, ya sea especialistas en Inspección No Destructiva, especialistas en Pruebas Destructivas, Inspectores de códigos, etc. Un inspector de soldadura debe tener dentro de un buen perfil las siguientes características (Rodriguez & Flores, 2003): · Actitud profesional · Buena condición física · Habilidad para interpretar dibujos y especificaciones · Experiencia en Inspección · Conocimientos de soldadura 85 · Conocimientos en Métodos de Inspección · Habilidad para recibir entrenamiento · Habilidad para llenar y mantener registros de Inspección 2.3.12.2 Ensayos no destructivos Se utilizan para detectar discontinuidades en materiales metálicos y no metálicos, estas discontinuidades cuando son excesivas se convierten en defectos. Estos ensayos no ocasionan daños a los materiales ensayados, por lo que son más efectivos en relación a los ensayos destructivos. Las pruebas se efectúan con el fin de determinar si un elemento es apto o no para una aplicación determinada. Las posibles catástrofes de diferentes estructuras pueden ser evitadas mediante un ensayo no destructivo. Entre los ensayos no destructivos se pueden mencionar los siguientes: · Inspección por tintas penetrantes · Inspección por partículas magnéticas · Inspección por ultrasonido · Inspección por rayos x · Inspección por rayos gamma · Inspección por corrientes parásitas De toda la clasificación de ensayos no destructivos se hablará de manera específica de la inspección por tintas penetrantes, que es el método que se utilizará en este proyecto. 2.3.13 RECUBRIMIENTO El recubrimiento es una de las fases importantes en el proceso de construcción, ya que proveerá un sistema de protección para todos los materiales del medio ambiente en que estén funcionando. Unos de los problemas que se tienen en este ambiente es la salinidad, por eso es necesario dotar al sistema con un sistema adecuado de protección, para evitar la corrosión de los elementos. 86 2.3.13.1 Corrosión La corrosión es el ataque destructivo de un metal por reacción química o electroquímica con su medio ambiente, se pueden dar dos tipos de corrosión: la corrosión seca y la húmeda. 2.3.13.1.1 Corrosión seca Se produce cuando el ataque se produce por reacción química sin corriente eléctrica, es decir, se produce un proceso siguiendo las leyes físico-química, entre el oxígeno y el metal de forma directa. Las reacciones se presentan en condiciones específicas de presión y temperatura, en donde se varían uno o varios factores. Se deben de tener en cuenta los siguientes factores que intervienen en el proceso de corrosión (Gomez & Alcaraz, 2004): - Temperatura - Presión o concentración del agente corrosivo - Acción catalítica - Difusión Algunos ejemplos de corrosión son los siguientes: - Fe + 3/2 O2 - Fe + S FeS - Ag + S Ag2S Fe2O3 2.3.13.1.2 Corrosión húmeda Se da cuando el material se encuentra en medios acuosos, se produce a temperatura ambiente o no muy elevada, es bien extensa debido a la gran cantidad de estructuras de aceros, tales como tanques, tuberías, 87 intercambiadores, precalentadores, carcazas, etc. Para que se produzca se requiere las siguientes características: - Dos zonas con distinto potencial electródico - Un electrolito, conductor eléctrico líquido, que contiene los elementos característicos del medio corrosivo. - Una conducción eléctricamente conductora entre el ánodo y el cátodo. Figura 2.53 Tipos de corrosion Fuente: (Chile, 2007) 2.3.13.2 Sistemas de protección anticorrosiva Es necesario escoger un correcto sistema de protección con el fin de evitar deterioros en los elementos de la estructura, a continuación se presentan alternativas de solución para proteger el acero contra los efectos de la corrosión (HEMPEL). - Acero inoxidable en lugar de acero normal.- Debido a las propiedades que presenta el acero inoxidable en contra de la corrosión se lo puede aplicar, es acero inoxidable consiste en hacer común aleado con níquel y cromo, sin embargo, sus precios elevados se convierte en una de las principales desventajas al momento de seleccionar este tipo de alternativa. - Recubra el acero normal con zinc.- Consiste en recubrir los materiales a proteger con zinc, este procedimiento se lo conoce como galvanizado, mediante el sumergido de los materiales en zinc, sin embargo una vez 88 realizado el galvanizado no se deben realizar operaciones de soldaduras, cortes o taladrados ya que dañaría la protección en ese sector. - Recubrimiento con plásticos especiales.- Para asegurar la protección de las elementos se puede recubrir todos los materiales con plásticos especiales, sin embargo, - Pinte el acero normal con pinturas especiales.- Consiste en la protección de las superficies mediante la utilización de pinturas especiales, antes de realizar el pintado es necesario limpiar las superficies a tratar mediante cepillado o chorro de arena (sand basting) - Proteger el acero con ánodos de zinc.- Este proceso se lo conoce como protección catódica, los ánodos de zinc son utilizados con la finalidad de proteger a la estructura. En el desarrollo de este proyecto se utilizará la alternativa de recubrimiento por pinturas especiales, para eso es necesario realizar un proceso de limpieza profunda a continuación se detallan los procesos a realizar. 2.3.13.3 Selección del sistema de pintura Para la selección del sistema de pintura es necesario tener en cuenta varios factores, para garantizar que se logre la más económica solución técnica. Los factores más importantes a considerar son los siguientes: - Corrosión del medio ambiente - Tipo de superficie a ser protegida 2.3.13.3.1 Corrosión del medio ambiente Es necesario determinar las condiciones en las que va a estar la estructura, para determinar la corrosión del medio ambiente se deben tener en cuenta los factores: - Humedad y temperatura - Exposición a la radiación UV - Exposición a sustancias químicas - Daños mecánicos 89 Estos factores nos ayudan a determinar de una mejor manera lo siguiente: - La preparación de superficie requerida - El tipo de pintado utilizado para la protección - El espesor total del sistema de pintura - Intervalos de repintado mínimo y máximo Tabla 2.21 Categorias de corrosión atmosferica de acuerdo con la norma ISO 12944 Fuente: (HEMPEL) En la tabla anterior se detallan las diferentes categorías de corrosión producida en diferentes ambientes, se toma como referencia la categoría C4, que al ser un medio salubre se produce una alta corrosión. 2.3.13.3.2 Tipo de superficie a ser protegida Debe determinarse los materiales que se van a utilizar en la estructura, si son aceros comunes, aleados, galvanizados, por inmersión en caliente, etc.; con el fin 90 de preparar correctamente la superficie, el tipo de pintura a utilizar y el espesor total. 2.3.13.3.3 Durabilidad requerida para un sistema de pintado Se refiere al tiempo transcurrido desde el cual se realizará mantenimiento de pintura por primera vez. Según la ISO 12944 se especifican tres intervalos de durabilidad. - Baja – L de 2 a 5 años - Media – M de 5 a 15 años - Alta – H más de 15 años Para este proyecto se utilizará una durabilidad media de 5 a 15 años 2.3.13.3.4 Planificación del proceso de pintado Se incluye el tiempo de pintado en taller o en obra dependiendo del tipo de proyecto, es importante tener en cuenta los materiales a usarse. En esta etapa se definen las preparaciones de superficie y el tiempo de secado de las pinturas que están en función de la temperatura y la humedad. 2.3.13.4 Preparación de superficie Consiste en eliminar cualquier irregularidad en la superficie, así como, hollín, salpicaduras, moho, para esto se utiliza un método de chorreado abrasivo, conocido como sand blasting. 91 Tabla 2.22 Preparación de superficies por métodos de chorreado abrasivo Fuente: (HEMPEL) 2.3.13.4.1 Sand blasting Es una técnica abrasiva utilizada en la industria metálica y cerámica con el fin de alisar o dar forma a las superficies mediante la utilización de arena a presión. Por el hecho de que la arena posee sílice es importante seleccionar la arena con un porcentaje entre 0,5 y 1 % de sílice, para evitar riesgos en la salud. Figura 2.54 Proceso de sand- blasting para la preparación de superficies Fuente: Propia 92 2.3.13.5 Selección de recubrimiento Según las especificaciones dadas de material a utilizar, el ambiente en que va a trabajar, la durabilidad de la pintura, se puede escoger una de las opciones recomendadas por la casa fabricante HEMPEL Tabla 2.23 Sistemas de pinturas correspondientes a la categoria de corrosividad C4 Fuente: (HEMPEL) Es importante realizar los procedimientos de recubrimiento de una forma adecuada y ordenada, primeramente se necesita realizar la preparación de la superficie con un sandblasting, una vez preparada la superficie se pasa la primera capa de pintura BD Epoxy Zinc de 60 micras, posteriormente se recubre de Epoxy 80 micras, y finalmente se termina con BD Poliuretano en 60 micras. El proceso de pintado se lo realiza antes del montaje para mayor facilidad al momento de maniobrar con los equipos de pintura, pero esto implica dañar parte del material al momento del montaje por efectos de roces con los elementos, los aprietes de pernos y las soldaduras requeridas. Por eso es necesario corregir todas las fallas con un proceso llamado Touch Up (HEMPEL). 93 CAPÍTULO 3 PROCESO DE DESMONTAJE 3.1 INTRODUCCIÓN Este proceso, que se lleva a cabo con antelación a la llegada de la nueva estructura para su posterior montaje. Todo el proceso de desmontaje se calcula para terminar con un rango de tiempo de un día antes de la llegada del material para el montaje de la nueva pluma, este rango nos permite tener tiempo para superar posibles eventualidades y así no retrasar el montaje. El proceso de desmontaje consiste en ir desarmando ordenada y secuencialmente todas las partes que conforman la estructura que se encuentra previamente armada, siguiendo todas las normas de seguridad necesarias. Un desmontaje bien programado, con el personal y equipo adecuado, se debe desarrollar en un tiempo menor que el requerido. Se debe tomar en cuenta que la pluma de la grúa ya ha cumplido su ciclo de vida por lo que se debe someter a un proceso de fundición para posterior reutilización de la materia prima. Debido a esto, no es necesario la conservación de la estructura metálica intacta de la pluma. Por lo cual se puede destruir cualquier parte según se requiera. Hay que tener especial cuidado en no dañar el resto de la estructura de la grúa, debido a que esta estructura no presenta un deterioro considerable por lo que no amerita un cambio. 3.2 HERRAMIENTAS Para el desmontaje de la pluma de la grúa se va a utilizar varias herramientas tanto manuales como eléctricas. Entre las herramientas manuales que se utiliza en los desmontajes son (Disemaq, s.f.): · Llaves de torsión 94 · Llaves de apriete · Martillos · Destornilladores · Alicates · Grilletes, estrobos, ganchos giratorios. · Puntas metálicas · Otras herramientas que dependerá del requerimiento y habilidad del trabajador. Figura 3.1 Herramientas Manuales Fuente: (Disemaq, s.f.) 3.2.1 EQUIPO OXIACETILÉNICO DE CORTE El equipo oxiacetilénico nos ayuda para cortes de materiales que tienen grandes espesores. No se utiliza para cortes de materiales de pequeños espesores, debido a la limitada maniobrabilidad del equipo. El equipo completo de oxicorte requiere los siguientes elementos: · Tanque de oxígeno industrial · Tanque de acetileno · Manquera de oxigeno (color verde) 95 · Manguera de acetileno (color rojo) · Regulador de oxígeno · Regulador de acetileno · Manómetro de acetileno · Manómetro de oxígeno Figura 3.2 Equipo basico de oxiacetilenico Fuente: (CIMTEC, s.f.) Las herramientas eléctricas más utilizadas en el desmontaje son: 3.2.2 AMOLADORAS. Es una herramienta que tiene varios usos, tales como limpiadora o cortadora de material todo depende del disco que se utiliza. Para el desmontaje se utiliza para realizar cortes en los cordones de soldadura o directamente en el material dependiendo del requerimiento. 96 Figura 3.3 Amoladora Fuente: Propia 3.2.3 SOLDADORA En desmontajes es indispensable una maquina soldadora para soldadura SMAW debido la capacidad para realizar soldaduras en lugares de acceso restringido. A veces es necesario soldar una barra para hacer palanca y así poder desmontar algún elemento, también se le da otros usos a la soldadura dependiendo del requerimiento. Figura 3.4 Equipo soldador "SMAW" Fuente: Propia 3.2.4 TALADRO Cuando en un desmontaje existen partes empernadas y dichos pernos no han sido cambiados o movidos en un buen tiempo, al momento de desempernar las 97 cabezas se pueden salir en consecuencia el perno se aísla, y si no existe la posibilidad de engancharle al perno con alicate, lo más recomendable es perforarlo longitudinalmente. Figura 3.5 Taladro Fuente Propia 3.3 SUMINISTRO ELÉCTRICO Como se determinó en la sección anterior, es indispensable el uso de herramientas eléctricas en el proceso de desmontaje, para lo cual se necesita de una fuente de poder que puede ser la suministrada por la corporación nacional de electricidad (CNEL) o por una fuente propia de energía así como un generador eléctrico. En el caso de no contar con una conexión cercana a un suministro de la CNEL, se necesita utilizar generadores de energía que la propia barcaza puede suministrar ya que al ser una barcaza de mantenimiento cuenta con dichos generadores. Figura 3.6 Generador Eléctrico Fuente: Propia 98 3.4 SOPORTE Y TRASLADO DEL MATERIAL Todos los módulos de la pluma tienen un peso considerable, por esa razón no se puede realizar el proceso de desmontaje solo con el uso de la fuerza humana por lo cual es necesario el uso de una máquina que nos facilite el levantamiento de la pluma, para lo cual recurrimos a la utilización de una grúa que soporte mínimo 5 toneladas ya que toda la pluma pesa un poco más de 4.5 toneladas, y de preferencia que sea móvil, debido a que nos facilita el traslado de las diferentes partes de la pluma desmontada. Figura 3.7 Grua movil Telescopica Fuente: (Corsa, 2015) 3.5 ELEMENTOS DE SEGURIDAD El uso de elementos de seguridad industrial es obligatorio para todas las personas involucradas en el desmontaje. Entre los principales elementos de seguridad industrial tenemos. · Botas con punta de acero · Ropa industrial · Casco · Gafas industriales · Protectores para los oídos 99 · Guantes · Faciales · Otros accesorios de seguridad industrial que dependen de la operación que va a realizar el trabajador. Figura 3.8 Elementos de Seguridad Industrial Fuente: (Llanos, Elementos de protección de seguridad, 2015) 3.6 ZONA DE PELIGRO Para evitar accidentes con personas que no participan en el desmontaje, se crea una zona de peligro, limitada por una cinta que previene que existe peligro. Esta zona debe ser lo más grande posible pero sin llegar a la exageración, el criterio del área de peligro es tomada por la persona a cargo. La zona de peligro se marca con vallas, cintas, letreros, carteles que se encuentren claramente visibles. 100 Figura 3.9 Cinta de peligro Fuente: (General, s.f.) 3.7 DESMONTAJE Antes de empezar el desmontaje de la pluma, hay que delimitar la zona de seguridad y tener todas las herramientas y maquina listas para trabajar. También se debe preparar la zona en donde se va a dejar la pluma desmontada. El siguiente procedimiento está enfocado en un desmontaje que cuida la estructura principal de la pluma, para así poder utilizar este procedimiento cuando se necesite reemplazar cualquier cuerpo de la pluma. La pluma está dividida por zonas: · Primer Cuerpo · Segundo Cuerpo · Tercer Cuerpo · Penol Figura 3.10 Zonas de la grúa barcaza "Smith Rice" 101 El desmontaje de la pluma se va a realizar desde la parte exterior que es el Penol, hasta la parte donde nace la pluma que es el primer cuerpo. Figura 3.11 Dirección de desmontaje Fuente: Propia Antes de iniciar el desmontaje es necesario la utilización de un contrapeso de unas cuatro toneladas para el equilibrio de la barcaza al momento del retiro del desmontaje 3.7.1 UBICACIÓN DE LA GRÚA BARCAZA SMITH RICE EN EL SITIO DE DESMONTAJE Después de que se prepara la zona de trabajo, se procede a la movilizar la grúa con ayuda de dos lanchas que remolcan la barcaza al lugar donde se va a realizar el desmontaje en tierra. 102 Figura 3.12 Movilización de Barcaza "Smith Rice" Fuente: Propia 3.7.2 UBICACIÓN DE LA PLUMA La pluma se ubica con dirección a tierra y en posición extrema inferior, asentando el penol en un soporte que facilite la operación de desmontaje. Figura 3.13 Posición extrema inferior de la pluma Fuente: Propia 3.7.3 SUJECIÓN DE PLUMA Se fija provisionalmente la pluma en varias partes con cuerdas, cadenas, ejes soldados, tecles, pórticos móviles y cualquier otro instrumento que nos permita fijar la pluma para que quede bien sujeta. 103 Figura 3.14 Pórtico móvil Fuente: (INDUSTRY, s.f.) El penol es la primera parte a ser desmontada por lo cual a este se lo sujeta con la grúa móvil que se encuentra en tierra. 3.7.4 INICIO DEL DESMONTAJE Una vez que se encuentra bien asegurada la pluma, se procede a retirar los accesorios, ganchos y cables de toda la pluma con las herramientas necesarias pero procurando no dañar estos, debido a que serán reutilizados para la nueva pluma. Figura 3.15 Accesorios, ganchos, cables 104 Si un accesorio, gancho o cable ya se encuentra muy desgastado o es dañado en el desmontaje, es necesario su remplazo por uno nuevo. 3.7.5 DESMONTAJE DEL PENOL Una vez que se desmonta todo los cables y accesorios que se encuentran ubicados en el penol, se procede a realizar los cortes de los perfiles con la amoladora y la máquina de oxicorte. Figura 3.16 Pluma sin el Penol Fuente: Propia 3.7.6 MOVILIZACIÓN DEL PENOL El penol ya desmontado queda totalmente sujeto por la grúa con la cual movilizaremos al penol hasta el área asignada para el almacenamiento de la pluma desmontada. 3.7.7 SUJECIÓN DEL SEGUNDO Y TERCER CUERPO Si la capacidad de la grúa nos permite, se desmonta el segundo y tercer cuerpo conjuntamente. Pero si no es así, se debe seguir los mismos pasos pero para cada cuerpo individualmente. 105 Figura 3.17 Segundo y tercer cuerpo Fuente: Propia El siguiente paso a seguir es la sujeción con la grúa móvil del segundo y tercer cuerpo y quitar los sujetadores provisionales de estos cuerpos. 3.7.8 DESMONTAJE DEL SEGUNDO Y TERCER CUERPO Estos cuerpos tienen juntas empernadas y juntas soldadas. Por lo que tenemos que utilizar las herramientas adecuadas para cada caso. Primero se retira todos los pernos utilizando llaves de torsión o llaves de apriete. Si un perno llega a romperse en la parte de la cabeza, es necesario la utilización de un alicate para poder girar el perno. Si con el alicate no se logra dar vuelta al perno, la forma más fácil de retirarlo es destruyéndolo. Utilizando un taladro con una broca de diámetro un poco menor que el perno, se procese a taladrar en el medio del perno en sentido longitudinal a dicho perno. 106 Figura 3.18 Juntas empernadas Fuente: propia Posteriormente se procede a romper la suelda con la ayuda de la amoladora. Figura 3.19 Juntas soldadas Fuente: Propia 3.7.9 MOVILIZACIÓN DE LOS CUERPOS Los cuerpos ya desmontados y sujetados por la grúa, se trasladan al área de almacenamiento. 107 3.7.10 SUJECIÓN DEL PRIMER CUERPO Es el ultimo cuerpo a desmontar, se sujeta con la grúa móvil y se quita los últimos sujetadores provisionales al igual que con los otros cuerpos desmontados anteriormente. Figura 3.20 Primer cuerpo Fuente: Propia 3.7.11 DESMONTAJE DEL PRIMER CUERPO Para el desmontaje de este cuerpo se va a usar el equipo de oxiacetilénico debido a que se deben cortar placas de 27mm de espesor. Estas placas se deben cortar con mucho cuidado para no dañar el eje de movimiento de la pluma. 108 Figura 3.21 Eje móvil Fuente: Propia 3.7.12 LIMPIEZA Una vez terminado el desmontaje de las partes se procede a dejar la zona de trabajo en las mejores condiciones para el posterior montaje. El eje móvil debe quedar libre y limpio de escoria y residuos producidos en el desmontaje para el posterior montaje. 109 CAPÍTULO 4 PROCESO DE MONTAJE 4.1 INTRODUCCIÓN Este proceso, se va a llevar a cabo en el mismo sitio donde se realizó el desmontaje, y tiene mayor importancia que el desmontaje debido a que dependiendo de un buen montaje se tendrá un producto final de alta calidad. El proceso de montaje de la pluma de la barcaza consiste en el acomodo ordenado de los cuerpos construidos en el proceso de fabricación, en sentido opuesto al del desmontaje. La mano de obra para el montaje de la pluma, debe ser más calificada que el utilizado en el desmontaje debido que en este caso se requiere precisión y calidad para obtener la pluma armada en las mejores condiciones posibles. Los planos de montaje deben detallar claramente la secuencia de montaje, deben estar representados con todas sus cotas, especificando las disposiciones para el armado y con el listado de materiales (packing list) que contienen la lista de pernos, arandelas, accesorios y de la estructura con su peso. Todas las juntas soldadas a utilizar en el montaje deben tener su procedimiento adecuado y contar con el personal calificado para su ejecución. El suministro eléctrico, los elementos de sujeción provisional y la grúa utilizados en el desmontaje también se usa en el montaje. 4.2 HERRAMIENTAS Para el montaje de la pluma de la grúa se va a utilizar las herramientas empleadas en el desmontaje además de otras herramientas necesarias para el armado de la estructura de la pluma. Entre las herramientas adicionales a las utilizadas en el desmontaje están: · Mazos 110 · Flexómetros · Niveles · Escuadras · Puntas de montaje metálicas · Otras herramientas que dependerá del requerimiento y habilidad del trabajador. Figura 4.1 Escuadra digital y nivel Fuente: (Ferrovicmar, s.f.) 4.3 ELEMENTOS DE SEGURIDAD El uso de elementos de seguridad industrial es obligatorio para todas las personas involucradas en el montaje. Entre los principales elementos de seguridad industrial necesarios para el montaje de la pluma tenemos: · Arneses de cuerpo entero · Estrobos o líneas de sujeción.- También denominada tirante, cola de seguridad, es una línea de sujeción que sirve para limitar o detener una caída. 111 · Botas con punta de acero · Ropa industrial · Casco · Gafas industriales · Protectores para los oídos · Guantes · Mascarillas industriales. · Faciales · Otros accesorios de seguridad industrial que dependen de la operación que va a realizar el trabajador. Figura 4.2 Elementos de seguridad industrial Fuente: (Llanos, Elementos de proteccion de seguridad, 2015) 112 4.4 CONTROL DE CALIDAD El aseguramiento de la calidad y el control de calidad (QA/QC, quality assurance and quality control) están a cargo de la persona responsable del montaje que verificara las medidas, soldaduras y procedimientos seguidos en el montaje de la pluma para así garantizar el producto terminado. Figura 4.3 Inspección visual a los cordones de soldadura Fuente: Propia 4.5 EMBARQUE DE LAS PIEZAS AL LUGAR DEL MONTAJE Una vez que todos los procesos de fabricación han sido terminados exitosamente, el jefe de taller es la persona encargada en despachar la pluma y el mismo verifica que la carga este bien sujeta para así garantizar la seguridad en el viaje desde la planta de fabricación a la zona en donde se realiza el montaje. Para garantizar la seguridad en el transporte siempre es necesario el uso de fajas, cadenas y tablones para la sujeción de la carga a transportar. 113 Figura 4.4 Fajas de sujeción de carga Fuente: (TRAXCO, 2009) Para el transporte de la pluma es necesario una guía de remisión para tener constancia de envío y recepción de la misma, también tener los datos del transportista. Se presenta un modelo de la guía de remisión que debe tener 3 copias, las cuales, una se queda en la fábrica con los datos del transportista, las otras dos se lleva el transportista para hacer firmar la entrega de la pluma, una debe regresar a la empresa con la firma de recepción de la pluma, esta se especifica en el anexo 9. 4.6 RECEPCIÓN Y MANEJO DE LA PLUMA EN OBRA El jefe de montaje o la persona encargada tiene que revisar la guía de remisión enviada con el transportista desde la planta de fabricación y verificar que todo este correcto y completo. Una vez verificado que todo este correcto y completo, se debe firmar una guía, que es para la empresa y la otra que es para la persona que recibió el material. Una zona destinada para la descarga de la pluma debe ser asignada con anticipación. Esta zona es provisional debido a que se procederá al montaje inmediatamente se preparen las piezas y maquinarias a utilizar. 114 4.7 PREPARACIÓN DE PIEZAS EN EL LUGAR DEL MONTAJE Se tiene que tener mucho cuidado con las marcas de las piezas que nos indica los planos de montaje para evitar confusión de la gente en el montaje. Para que el proceso de montaje sea más eficiente es necesario colocar las piezas en un lugar cercano al montaje, para así evitar el traslado de las piezas debido a que solo se cuenta con una grúa que es un equipo de izaje y no de movilización de piezas. Figura 4.5 Izaje de carga Fuente: (Arlin, s.f.) 4.8 MONTAJE En el montaje de la pluma se tiene juntas soldadas por lo cual se va a soldar en campo. Estas soldaduras se deben realizar con especial cuidado y se tendrán que revisar y supervisar por la persona responsable del montaje. Antes de soldar tenemos que tomar en cuenta algunos aspectos fundamentales: · Las marcas de las piezas a ser soldadas coincidan con los planos de montaje. · Las piezas se encuentren en la posición y distancia correcta, siguiendo los planos de montaje. 115 · Las partes a ser soldadas deben estar limpias, sin pintura, sin polvo y con la preparación adecuada. El montaje de la pluma se va a realizar desde el primer cuerpo hasta la parte exterior que es el penol. Figura 4.6 Dirección de montaje Fuente: Propia 4.8.1 IZAJE Y UBICACIÓN DEL PRIMER CUERPO Como primer paso para el montaje, se sujeta bien el primer cuerpo en la grúa móvil que se utilizó para el desmontaje. 116 Figura 4.7 Primer cuerpo sin placas Fuente: Propia Posteriormente se coloca en una posición adecuada para el montaje y se fija provisionalmente el primer cuerpo para restringir el movimiento, después se realizara la unión de las placas de 27mm con el primer cuerpo. 4.8.2 UBICACIÓN Y SOLDADURA DE LAS PLACAS Una vez ubicado y restringido el movimiento del primer cuerpo, se procede a colocar las placas de acuerdo al plano de montaje. Posteriormente a la ubicación de las placas y verificación de las medidas, se procede a soldar las placas según el procedimiento respectivo. 117 Figura 4.8 Montaje placas de 27mm Fuente: Propia 4.8.3 IZAJE Y UBICACIÓN DEL SEGUNDO CUERPO Una vez bien asegurado el primer cuerpo se procede al Izaje y ubicación adecuada del segundo cuerpo. Figura 4.9 Ubicación del segundo cuerpo sin piezas de unión Fuente: Propia 4.8.4 UBICACIÓN Y ENSAMBLE DE PIEZAS DE UNIÓN Para la unión del segundo cuerpo se utilizara pernos, perfiles y placas de unión. Las uniones donde no se utilizan pernos, se las suelda según el procedimiento adecuado. 118 Para la unión del segundo cuerpo se utilizara: · Placas E2 – PL13 · Placas E2 – PL21 · Placas E1 – PL67 · Perfiles E1 – PS 17 · Perfiles E1 – M39 · Perfiles E2 – PS7 · Perfiles E1 – PP12 · Pernos ASTM A325 de 55 y 65mm. Figura 4.10 Unión del segundo cuerpo Fuente: Propia 4.8.5 IZAJE Y UBICACIÓN DEL TERCER CUERPO Después de asegurar los cuerpos ya montados se procede al Izaje y ubicación adecuada del tercer cuerpo. 119 Figura 4.11 Ubicación del tercer cuerpo sin piezas de unión Fuente: Propia 4.8.6 UBICACIÓN Y ENSAMBLE DE PIEZAS DE UNIÓN Para la unión del tercer cuerpo se utilizara pernos, perfiles y placas de unión. Las uniones donde no se utilizan pernos, se las suelda según el procedimiento adecuado. Para la unión del tercer cuerpo se utilizara: · Placas E3 – PL26 · Placas E3 – PL27 · Placas E3 – PL66 · Perfiles E3 – PP40 · Perfiles E3 – PS42 · Perfiles E3 – PS41 · Perfiles E2 – PS22 · Pernos ASTM A325 de 65mm. 120 Figura 4.12 Unión del tercer cuerpo Fuente: Propia 4.8.7 IZAJE Y UBICACIÓN DEL PENOL Después de asegurar los cuerpos ya montados se procede al Izaje y ubicación adecuada del penol. Figura 4.13 Ubicación del tercer cuerpo sin piezas de unión Fuente: Propia 4.8.8 UBICACIÓN Y ENSAMBLE DE PIEZAS DE UNIÓN Para la unión del penol se utilizara placas de unión que serán soldadas según el procedimiento adecuado. Para la unión del tercer cuerpo se utilizara: 121 · Placas P – PL21 · Placas P – PL22 · Placas P – PL1 · Placa E3 – PL69 Figura 4.14 Unión del tercer cuerpo Fuente: Propia Antes de soldar las placas se debe posicionar y alinear todas las poleas en su respectivo lugar, este procedimiento se tiene que realizar con la supervisión de la persona encargada del montaje para así garantizar un buen montaje de las poleas. Figura 4.15 Penol con poleas Fuente: Propia 122 Después de colocar todo el penol y alinear las poleas se colocan los ganchos y cables de toda la pluma. Figura 4.16 Pluma con gancho y cables Fuente: Propia) 4.8.9 RETIRO DEL CONTRAPESO Una vez terminado el montaje de la pluma es necesario retirar el contrapeso colocado en el desmontaje que fue utilizada para dar estabilidad a la barcaza, este proceso se lo realiza con ayuda de la grúa móvil que se encuentra en tierra. 4.9 INSPECCIÓN Y LIBERACIÓN Un inspector de Petroecuador realiza la inspección dimensional de toda la estructura basándose en los planos respectivos. Una vez que el inspector libere dimensionalmente la pluma se procede a dar una limpieza a todos los cordones de soldadura realizados en campo, esto se realiza para evitar errores en la inspección debido a las impurezas o salpicaduras de la suelda en el cordón. Un inspector de soldadura calificado verificara todos los cordones de soldadura realizadas en campo, después de la aprobación de todos los cordones, se procede al pintado. 123 4.10 PINTURA Una vez realizado el correcto montaje en la grúa es necesario realizar los retoques donde hubo alguna manipulación o intervención de soldaduras, este proceso es conocido como Touch up, y consiste en corregir las fallas productos del montaje. 4.11 ENTREGA DE LA PLUMA TERMINADA Al finalizar con todo el proceso de montaje y verificación de funcionalidad de la pluma, la empresa o empresas a cargo de la fabricación y el montaje de la pluma de la barcaza Smith Rice, proceden a la entrega del Manual del Vendedor (Dossier de calidad). 4.11.1 MANUAL DEL VENDEDOR (MDV) Es un informe que garantiza al cliente que el producto entregado está hecho con calidad tanto en los materiales utilizados como en el procedimiento seguido. El manual del vendedor debe contener: · Documentos administrativos.- Orden de trabajo, Cronogramas, Garantía técnica, etc. · Documentos de Ingeniería.- Planos. · Documentos de Fabricación.- Registro de soldadura. · Documentos de ensamblaje.- Procedimientos de soldadura. Se entrega documentos físicos y digitales de acuerdo al requerimiento del cliente. 124 CAPÍTULO 5 SIMULACIÓN DE LA PLUMA Con el fin de asegurar la confiabilidad del diseño de la estructura de la pluma de grúa barcaza, se realizará una simulación en el programa ANSYS 16.1, el cual pretende facilitar el cálculo de la misma y asegurar su confiablidad en el funcionamiento, además se podrá conocer el comportamiento de las deformaciones producidas, así como también los esfuerzos generados en cada tramo de la estructura El uso de un programa de simulación presenta la ventaja de poder prever el comportamiento de una estructura o un cuerpo sometido a condiciones de cargas y esfuerzos en diferentes localizaciones, pudiéndose observar el comportamiento del objeto de estudio y tomar medidas preventivas con el fin de salvaguardar el elemento en condiciones seguras de funcionamiento. 5.1 ANSYS 16.1 Ansys es un programa de simulación que utiliza el método de elementos finitos, que es un método numérico que facilita la aproximación de soluciones de ecuaciones diferenciales parciales que se presentan en problemas físicos y de ingeniería de geometrías complicadas, es por esto es necesario conocer de primera instancia las ecuaciones que rigen el problema. Figura 5.1 Programa de Simulación Ansys 16.1 Fuente: (Express, 2010) 125 Normalmente el uso de estas herramientas se utiliza simultáneamente logrando mezclar problemas de estructuras junto a problemas de transferencia de calor como un todo. Este software es usado también en ingeniería civil y eléctrica, física y química. 5.1.1 CARACTERÍSTICAS 5.1.1.1 Integrado Permite la asociación de distintas tecnologías para el desarrollo de un producto sin abandonar una única plataforma. Además su integración permite la asociación con el software más avanzado de CAD. Por último, su sistema de integración permite incluirse sin dificultad en sistemas de documentación propios de cada empresa. 5.1.1.2 Modular Permite que los usuarios instalen una única aplicación para la solución de un problema específico. A medida que el usuario avanza en la solución, este puede necesitar análisis más complejos, hasta llegar al proceso de validación. Los distintos módulos de ANSYS permiten solucionar los problemas por partes. 5.1.1.3 Extensible Propone las conocidas "aplicaciones verticales" o adaptaciones más específicas según las requiera el usuario. Estas adaptaciones pueden automatizar procesos que realiza normalmente un usuario hasta aplicaciones más complejas que se adaptan a determinados sectores industriales. 5.1.2 DESVENTAJAS Y LIMITACIONES A pesar de ser un programa muy inteligente, el ANSYS presenta desventajas, convirtiéndose en limitaciones para el usuario, estos errores se basan en el método de cálculo de los elementos finitos, entre los principales errores se pueden citar los siguientes: · La solución que presenta el programa es una mezcla de cálculos discretos, mientras que algunas variables se comportan como parámetros continuos, 126 es decir, el resultado obtenido es el fruto del número de elementos utilizados. · Cuando se tienen geometrías complejas es necesario definir correctamente el mallado, ya que en las curvas suavizadas o en las aristas de las mismas es necesario controlar los puntos exactos de cálculo, caso contrario afecta la convergencia del sistema. · La densidad de elementos utilizados es uno de los más grandes problemas, ya que al momento de realizar cualquier cálculo consume mucho recurso computacional que se refleja en el tiempo perdido para el usuario. · A causa del uso de un rango discreto en cuanto a las propiedades de la materia, se deben aumentar la cantidad de puntos en el mallado del objeto en los puntos en el que el gradiente de la propiedad analizada sea muy grande para obtener resultados más precisos. · La cantidad de datos ingresados manualmente puede provocar un error de cálculo, como es una entrada manual, esta no es alertada por el programa, lo que se considera más como un error humano. 5.1.3 INTERFAZ La interfaz de Ansys 16.1 es muy amigable y consta de las siguientes partes: · Barra de herramientas · Barra de menú · Caja de Herramientas · Esquema del proyecto 5.1.3.1 Toolbox La toolbox o más conocida como caja de herramientas en español, se ubica por defecto en la parte izquierda del interfaz del programa, aquí se encuentran las diferentes plantillas de sistemas que se pueden utilizar para resolver un problema específico de ingeniería, siendo las más utilizadas las siguientes: 127 · Fluid Flow (CFX) · Fluid Flow (Fluent) · Static Structural · Steady-State Thermal · Throughflow Figura 5.2 Toolbox de Ansys 16.1 Fuente: (Programa Ansys 16.1) 5.1.3.2 Project Schematic También conocido como esquema del proyecto, es aquí donde se edita y controla el proyecto en sí, comenzando por su geometría, luego colocando las restricciones de movimientos, y aplicando condiciones de borde, además se realiza un mallado adecuado para finalmente obtener buenos resultados, los cuales dependen en mayor parte de un buen mallado y de definir correctamente las condiciones de borde. 128 Figura 5.3 Esquema del proyecto de Ansys 16.1 Fuente: (Programa Ansys 16.1) 5.1.4 PRODUCTOS RELACIONADOS A ANSYS Existen diferentes módulos en ANSYS para la solución de problemas específicos en diferentes áreas. · ANSYS: Análisis estructural, transferencia de calor, dinámica de fluidos, electromagnética, campos acoplados. · ANSYS Workbench: Análisis estructural, térmico, de fluidos, electromagnético. · ANSYS CFX: Procesos con fluidos, flujos, transferencias de calor o reacciones químicas en CFD. · Soluciones ANSYS AUTODYN: Software explícito para análisis de cargas extremas de corta duración. · Soluciones ANSYS de mallado: ANSYS ICEM CFD/AI*Environment es una herramienta para el pre-proceso y post-proceso · CivilFEM con ANSYS: Análisis estructural y aplicaciones de Ingeniería civil. 129 5.1.5 PROCESO DE REALIZACIÓN DE CÁLCULO 5.1.5.1 Pre-proceso Se establece la geometría del problema, este puede ser realizado en el mismo ANSYS o en un programa CAD para su posterior importación. Es preferible realizar curvas suaves y cambios no tan bruscos de sección con el propósito de evitar la divergencia en el cálculo posterior. Se definen las propiedades de los materiales a utilizarse, sin ninguna excepción todos los elementos deben ser asignados por un material en particular. Se realiza el mallado con una aproximación discreta del problema sobre la base de los puntos y nodos; estos nodos al conectarse forman elementos finitos que juntos forman el volumen del material. El mallado puede realizarse de manera automática obteniéndose un mallado por defecto, o se puede realizar una malla más refinada de manera manual. 5.1.5.2 Proceso En esta parte se restringen los movimientos y se dotan de grados de libertad a los nodos, este proceso debe realizarse manualmente ya que se definen los grados de traslación y rotación en el eje que se desee. Además se aplican las cargas y momentos en los miembros correspondientes y en la dirección requerida, se pueden aplicar también cargas distribuidas. Una vez que todas las cargas y restricciones están correctamente establecidas, se obtiene la solución. 5.1.5.3 Post-proceso Una vez obtenidos los resultados, se los interpreta, además se pueden observar visualmente mediante una escala donde se encuentran los puntos críticos, ya sea de deformación, esfuerzos, entre otros. Estos datos obtenidos se los puede imprimir para cualquier reporte. 130 5.2 SIMULACIÓN DE LA ESTRUCTURA Para realizar la simulación de la estructura se utilizará la plantilla Static Structural la misma que consta de 6 células que deben ser desarrolladas de manera secuencial con el fin de realizar correctamente el proyecto. Cada célula indica el estado de desarrollo, por ello es imposible pasar a la siguiente opción si no se ha completado correctamente una célula, un signo de visto de color verde indicará cuando este bien realizada la operación para poder continuar a la siguiente. Figura 5.4 Plantilla Static Structural Fuente: (Programa Ansys 16.1) 5.2.1 ENGINEERING DATA En esta célula se encuentran los datos técnicos del problema, tales como tipo del material, módulo de elasticidad, temperatura de trabajo, entre otros. Estos datos vienen cargados en la librería del programa, pero si es necesaria su modificación debido a requerimientos específicos, se lo puede realizar sin ningún problema desde el mismo módulo. Figura 5.5 Célula de datos de Ingeniería Fuente: (Programa Ansys 16.1) 131 5.2.2 GEOMETRY Se dibuja la geometría del fenómeno a analizar, para esto es necesario realizar varias consideraciones y aproximaciones de manera que se pueda simplificar el problema y resolverlo de una manera más práctica, sin salirse de los parámetros esenciales. Se dibuja el esqueleto o armazón de la estructura con líneas, de esta manera se ahorra memoria computacional que es muy importante al momento de realizar los cálculos de simulación Figura 5.6 Esqueleto de la pluma de la estructura de la grúa Fuente: Propia Luego de esto es necesario definir los perfiles de las líneas realizadas, en este caso seleccionamos perfiles en “L” correspondiente a cada zona de la pluma, los perfiles son modificados en una ventana de manera específica, configurando su espesor, y longitud por lado. Esto permitirá obtener resultados más confiables en los miembros a instalar, ya que el análisis que se realiza es para cada elemento. 132 Figura 5.7 Creación de perfiles en L Fuente: Propia Figura 5.8 Definición de perfiles por cada zona correspondiente Fuente: Propia Es importante que cada elemento sea definido con una forma y un material, una vez establecidos los diferentes perfiles es necesario revisar que estén completamente alineados evitando que los perfiles se encuentren al azar. 133 Figura 5.9 Elementos definidos por ANSYS 16.1 Fuente: Propia Una vez corregida esta parte es más factible a que el sistema converja en relación a la continuidad de los perfiles, y se podrá seguir a la siguiente célula. Figura 5.10 Elementos alineados y continuos de la estructura Fuente: Propia 5.2.3 MODEL En esta opción se define un modelo matemático que se ajuste con el fenómeno a estudiar, que consiste en un buen mallado y la selección de los materiales a considerar. 134 Se va a efectuar un mallado que realice divisiones de cada miembro en un número determinado de partes, estos pueden ser de 5, 10 o 20 partes, dependiendo la longitud de cada miembro y de las solicitaciones mecánicas que se presenten en el mismo, de esta manera los resultados serán más confiables a los que se presentan cuando se toma un mallado por defecto. Una vez configurado cada elemento para un determinado número de divisiones se prosigue a generar la malla. Figura 5.11 Mallado de la pluma Fuente: Propia 5.2.4 SETUP Es aquí donde se definen las condiciones de borde y de contactos, ya sea para restringir movimientos o para aplicar fuerzas o momentos en miembros o en planos específicos, que actúan en el sistema. 5.2.5. SOLUTION Es donde más trabaja el programa, ya que es aquí donde se producen los procesos de cálculo y donde se solucionan las ecuaciones lineales y no lineales del proyecto que se ha realizado. Se seleccionan los efectos que se desean analizar. 5.2.6 RESULTS Para obtener los resultados es necesario identificar la zona donde se encuentran los esfuerzos máximos, de esta zona se selecciona el elemento crítico a partir del cual se van a analizar todos los esfuerzos y deformaciones correspondientes. 135 Primeramente, se analiza el esfuerzo equivalente en toda la estructura para identificar el área crítica donde se encuentran los esfuerzos máximos. Figura 5.12 Zona crìtica de esfuerzos Fuente: Propia La zona con esfuerzos críticos se encuentra en la parte donde va montado el sistema de poleas, es decir, donde se concentra la fuerza al momento de la manipulación de la carga. Ansys muestra los resultados en una escala de colores, siendo azul el valor más bajo y rojo el valor más alto. El valor más alto es de 130 [MPa], este valor es menor al del material que es de 485 [MPa], por lo tanto, la estructura soportará la carga máxima de 30 Tn, y se da por válido el análisis realizado, A partir de estos resultados se pueden escoger los elementos más críticos y realizar un análisis más profundo. 136 Figura 5.13 Momento máximo de la estructura Fuente: Propia Figura 5.14 Diagrama de momento de del elemento crítico Fuente: Propia 137 El momento máximo es de 1399,4 [Nm], este valor se lo compara con el esfuerzo admisible, con la siguiente relación += ;/<: ∗ x ~ Donde: +: Esfuerzo normal por flexión Mmáx: Momento máximo (1399,4 [Nm]) y: Distancia al centro (0,0252 [m]) I: Inercia del elemento (0,0000003910 [m4]) += 1399,4)/ ∗ 0,0252/ 0,000000391/ += 1399,4)/ ∗ 0,0252/ 0,000000391/ + = 90 191 508,95 ) /$ + = 90 191 508,95 [*<] + = 90,2 [;u<] Este valor se compara con las propiedades del acero a utilizar que se especifica en la tabla 2.9, este valor se encuentra en un rango menor, por lo tanto, la estructura es válida. Para un análisis más detallado de toda la estructura se adjunta el reporte de la simulación en el anexo 11. 138 CAPÍTULO 6 COSTOS Una de las partes más importantes en un proyecto es la realización de los costos este determinará qué tan rentable es la realización de una obra bajo estándares específicos y según el capital se pueden elegir materiales de mayor o menor calidad. En esta sección se analizarán costos de materiales, costos de mano de obra, costos administrativos, costos de transporte, costos financieros, etc. 6.1 CLASIFICACIÓN DE LOS COSTOS Los costos pueden clasificarse de diferentes maneras, dependiendo del uso o aplicación que tengan, es indispensable establecer una correcta clasificación para determinar el método más adecuado de acumulación y asignación. 6.1.1 COSTOS SEGÚN LA FUNCIÓN · Costos de administrar · Costos de fabricar · Costos financieros · Costos de vender 6.1.2 COSTOS SEGÚN LA ACTIVIDAD · Costos Directos · Costos Indirectos 6.1.3 COSTOS POR EL TIEMPO · Costos históricos · Costos predeterminados 6.1.4 COSTOS POR EL TIEMPO DE CARGA DE INGRESOS · Costos del periódico · Costos del producto 139 6.1.5 COSTOS SEGÚN EL GRADO DE CONTROL · Costos controlables · Costos no controlables 6.1.6 COSTOS SEGÚN EL COMPORTAMIENTO · Costos fijos · Costos variables · Costos semi-variables o semifijo 6.1.7 COSTOS SEGÚN LA TOMA DE DECISIONES · Costos relevantes · Costos irrelevantes 6.1.8 COSTOS SEGÚN EL COSTO DE SACRIFICIO INCURRIDO · Costos desembolsables · Costos de oportunidad 6.1.9 COSTOS SEGÚN EL CAMBIO ORIGINADO POR EL AUMENTO O DISMINUCIÓN DE ACTIVIDAD. · Costos diferenciales · Costos sumergidos 6.1.10 COSTOS CON RELACIÓN A LA DISMINUCIÓN DE ACTIVIDADES. · Costos evitables · Costos inevitables 140 6.2 COSTOS DIRECTOS Son los costos de los recursos empleados en la elaboración del producto, por ejemplo gastos de materias primas, insumos, sueldos, salarios, gratificaciones, indemnizaciones, pensiones, entre otros. Además incluye los costos de operación y transformación de la materia prima, es por eso que dependen del volumen de producción, de esta manera al aumentar la demanda aumentan los costos y el margen de utilidad. Se pueden tomar como costos directos los siguientes: · Costos de mano de obra · Costos de equipos · Costo de materiales 6.2.1 COSTO DE MANO DE OBRA La mano de obra se considera de manera implícita en el costo total de producción y comprende al valor agregado del personal que interviene en las fases de análisis, desmontaje, construcción, montaje, ensamblaje, verificación y recubrimiento de la estructura de la grúa 6.2.2 COSTO DE EQUIPOS Es importante determinar los equipos que se van a utilizar en la realización del proyecto esto debe incluirse en la planificación, cada equipo tiene su respectivo costo de utilización por hora, en caso que se requiere un equipo o maquinaria en el proyecto es necesario determinar los tiempos reales de uso con el fin de evitar desperdicios en costos de alquiler. 6.2.3 COSTOS DE MATERIALES Los costos de los materiales dependen del volumen de producción, de la calidad de los elementos y de los adictivos necesarios para ambientes y condiciones específicas. Los costos y elección del material dependen además de la disponibilidad del mercado. 141 6.3 COSTOS INDIRECTOS En los costos indirectos se tienen todos aquellos gastos que no son identificados con la producción, pero que tienen una forma indirecta de relación; de manera específica se puede hablar de los costos relacionados con las áreas organizativas en apoyo a las acciones de la empresa. Se pueden citar los siguientes costos como costos indirectos: · Costos administrativos y financieros · Costos por imprevistos · Costos de transporte 6.3.1 COSTOS ADMINISTRATIVOS Y FINANCIEROS Estos costos no dependen del volumen de producción, ni del tipo o duración del proyecto, ya que estos valores se incluyen de manera constante todos los meses dentro de la empresa. 6.3.2 COSTOS POR IMPREVISTOS Los costos por imprevistos o de contingencia son un respaldo ante cualquier eventualidad que se puede presentar durante el desarrollo del proyecto, se lo puede incluir en la utilidad o a su vez en los propios costos. 6.3.4 COSTOS DE TRANSPORTE El costo de transporte es un costo que depende de la trayectoria del recorrido y del tipo de automotor que se esté utilizando. Para este proyecto se considerarán los siguientes costos: · Costos de mano de obra · Costos de insumos · Costos de materiales · Costo de personal 142 6.4 DETALLE DE COSTOS Se detallan los costos unitarios incluidos en este proyecto tales como costos de personal, insumos y materiales según las operaciones realizadas. 6.4.1 COSTOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y TOMA DE DATOS En esta sección se toma en consideración los costos asociados en el estudio de la estructura, para determinar las condiciones de trabajo, las dimensiones de los elementos y sus respectivas funcionalidades. Tabla 6.1 Costos de análisis estructural y toma de datos Rubro Tiempo Peso K Descripción Computador Herramientas menor EPP Descripción Ingenieros Ayudantes COSTOS DIRECTOS Analisis estructural y toma de datos 120 Horas 7302,9 Kg 60,86 Equipos Tarifa Costo por hora Cantidad Costo unitario [USD/hora] [USD/hora] 2 0,6 1,2 0,0197 1 0,5 0,5 0,0082 4 1 4 0,0657 TOTAL 0,0937 Personal Jornal Costo por hora Cantidad Costo unitario [USD/hora] [USD/hora] 2 10 20 0,3286 2 2,4 4,8 0,0789 TOTAL 0,4075 SUBTOTAL 0,5012 COSTO INDIRECTO (10%) 0,0501 UTILIDAD (15%) 0,0752 COSTO TOTAL 0,6265 CANTIDAD 7302,9 PRECIO 4575,00 143 6.4.2 COSTOS DE CONSTRUCCIÓN Y ENSAMBLAJE Corresponde a todos los costos involucrados en la fabricación, tales como: cortes, soldaduras, suavizado de superficies, entre otros; además incluye el ensamble entre las diferentes partes. Tabla 6.2 Costos de construcción y montaje Rubro Tiempo Peso K Descripción Amoladoras Oxicorte Equipo de izaje Herramienta menor EPP COSTOS DIRECTOS Construcción y ensamblaje 192 Horas 7302,9 Kg 38,04 Equipos Tarifa Costo/hora Cantidad [USD/hora] [USD/hora] 2 1,5 3 2 3 6 2 4 8 2 2 4 4 1 4 TOTAL Costo unitario 0,0789 0,1577 0,2103 0,1052 0,1052 0,6573 Personal Descripción Soldadores calificados Armadores Ayudantes Cantidad Jornal [USD/hora] Costo/hora [USD/hora] Costo unitario 2 2 2 8 5 2,5 16 10 5 0,4207 0,2629 0,1315 0,8150 TOTAL Material Descripción Cilindro de oxígeno Cilindro de acetileno Discos de corte Discos de desbastes Electrodo E6010 Electrodo E7013 Costo u. [USD] 35 35 1,92 2,08 25,00 28,00 TOTAL Costo unitario 0,0276 0,0276 0,0126 0,0137 0,1643 0,1840 0,4299 Costo u. [USD] 12 137,68 34 54,88 1 227,88 2 703,20 TOTAL SUBTOTAL COSTO INDIRECTO (10%) UTILIDAD (15%) COSTO TOTAL CANTIDAD PRECIO Costo unitario 0,23 0,26 0,03 0,19 0,71 2,6077 0,2608 0,3912 3,2596 7302,9 23804,45 Unidad Cantidad 20 kg 20 kg Unidad Unidad Kg Kg 0,03 0,03 0,25 0,25 0,25 0,25 Materia Prima Descripción Perfiles 150x150x10 Perfiles 75x75x8 Planchas 10mm Planchas 27mm Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad Cantidad 144 6.4.3 DESMONTAJE DE LA PLUMA. Incluye todas las operaciones necesarias para el desmontaje de la pluma de la grúa, así como todas las herramientas y el personal necesario para realizar las maniobras con seguridad. Tabla 6.3 Desmontaje de elementos estructurales de la pluma de la grúa COSTOS DIRECTOS Rubro Tiempo Peso K Descripción Grúa capacidad 5 TN Amoladoras Oxicorte Herramientas menores EPP Desmontaje 16 Horas 7302,9 Kg 456,43125 Equipos Tarifa Costo/hora Cantidad [USD/hora] [USD/hora] 1 30 30 2 1,5 3 2 3 6 2 2 4 4 1 4 TOTAL Costo unitario 0,0657 0,0066 0,0131 0,0088 0,0088 0,1030 Personal Descripción Soldadores calificados Operador de grúa 5TN Operador de la grúa barcaza Operarios Ayudantes Cantidad 2 1 1 2 2 Jornal [USD/hora] 8 5 5 3 2,5 Costo/hora [USD/hora] 16 5 5 6 5 TOTAL Costo unitario 0,0351 0,0110 0,0110 0,0131 0,0110 0,0811 Material Descripción Cilindro de oxígeno Cilindro de acetileno Discos de corte Discos de desbastes Unidad 20 kg 20 kg Unidad Unidad Costo u. [USD] 0,03 35 0,03 35 0,25 1,92 0,25 2,08 TOTAL SUBTOTAL COSTO INDIRECTO (10%) UTILIDAD (15%) COSTO TOTAL CANTIDAD PRECIO Cantidad Costo unitario 0,0023 0,0023 0,0010 0,0011 0,0068 0,1908 0,0191 0,0286 0,2385 7302,9 1742 145 6.4.4 MONTAJE DE LA PLUMA Se incluyen el personal, las herramientas y procesos necesarios para el montaje de la pluma, esto incluye la colocación y correcta calibración. Tabla 6.4 Costo de montaje de la pluma COSTOS DIRECTOS Rubro Tiempo Peso K Montaje 24 7302,9 304,29 Horas Kg Equipos Descripción Grúa capacidad 5 TN Amoladora Soldadoras 300 A Equipo de Oxicorte Herramienta menor Descripción Soldadores calificados Operador de grúa 5 TN Operador de grúa barcaza Supervisor Armadores Ayudantes Cantidad 1 1 2 1 1 Tarifa [USD/hora] 30 1,5 8 4 2 Personal Jornal Cantidad [USD/hora] 2 8 1 5 1 5 1 10 2 5 4 2,5 Costo/hora [USD/hora] 30 1,5 16 4 2 TOTAL Costo unitario 0,0986 0,0049 0,0526 0,0131 0,0066 0,1758 Costo/hora [USD/hora] 16 5 5 10 10 10 TOTAL Costo unitario 0,0526 0,0164 0,0164 0,0329 0,0329 0,0329 0,1840 Material Descripción Electrodos 7018 Discos de desbastes Discos de corte Unidad Cantidad Costo u. [USD] Costo unitario Kg Unidad Unidad 0,03 0,041666667 0,041666667 18 2,08 1,92 0,0018 0,0003 0,0003 0,0023 0,3622 0,0362 0,0543 0,4527 7302,9 3306,20 TOTAL SUBTOTAL COSTO INDIRECTO (10%) UTILIDAD (15%) COSTO TOTAL CANTIDAD PRECIO 146 6.4.5 COMPROBACIÓN FUNCIONAL Y DIMENSIONAL Una vez realizado el montaje y ensamblaje respectivo es necesario realizar una verificación tanto de las dimensiones como de la funcionalidad de la grúa. Tabla 6.5 Costos de comprobación funcional y dimensional Rubro Tiempo Peso K Descripción Equipo de medición Equipo de ultrasonido Descripción Operador de grúa barcaza Ayudantes Tecnico de ultrasonido COSTOS DIRECTOS Comprobación funcional y dimensional 24 Horas 7302,9 Kg 304,29 Equipos Tarifa Costo por hora Cantidad Costo unitario [USD/hora] [USD/hora] 1 8 8 0,0263 1 30 30 0,0986 TOTAL 0,1249 Cantidad 1 2 1 Personal Jornal [USD/hora] 5 2,5 10 Costo por hora [USD/hora] 5 5 10 TOTAL SUBTOTAL COSTO INDIRECTO (10%) UTILIDAD (15%) COSTO TOTAL CANTIDAD PRECIO Costo unitario 0,0164 0,0164 0,0329 0,0657 0,1906 0,0191 0,0286 0,2383 7302,9 1740,00 147 6.4.6 RECUBRIMIENTO DE LA PLUMA En el recubrimiento de la pluma se incluyen los procesos y materiales necesarios que se necesitan para la protección del sistema. Tabla 6.6 Costos de recubrimiento de la pluma de la grúa Rubro Tiempo Peso K Descripción Equipo de Sand Blasting Equipo de pintura Compresor soplete COSTOS DIRECTOS Recubrimiento 40 Horas 7302,9 Kg 182,57 Equipos Tarifa Costo/hora Cantidad [USD/hora] [USD/hora] 2 4 8 1 6 6 1 4 4 TOTAL Costo unitario 0,0438 0,0329 0,0219 0,0986 Personal Descripción Operario (Sand Blasting) Operarios (pintores) Ayudantes Operador de grúa Cantidad 1 2 2 1 Jornal [USD/hora] 7 4 2,5 5 Costo/hora [USD/hora] 7 8 5 5 TOTAL Costo unitario 0,0383 0,0438 0,0274 0,0274 0,1369 Material Descripción Diluyente Pintura (fondo, int, acabado) Unidad Kg L Costo u [USD] 0,008 13 0,001 15 TOTAL SUBTOTAL COSTO INDIRECTO (10%) UTILIDAD (15%) COSTO TOTAL CANTIDAD PRECIO Cantidad Costo unitario 0,0006 0,0001 0,0007 0,2362 0,0236 0,0354 0,2952 7302,9 2155,95 1 Análisis estructural y toma de datos 2 Construcción y ensamble de elementos 3 Desmontaje de elementos 4 Montaje de conjunto de elementos 5 Comprobación funcional y dimensional 6 Recubrimiento Actividades kg kg kg kg kg kg Unidad 0,5012 2,6077 0,1908 0,3622 0,1906 0,2362 0,0501 0,2608 0,0191 0,0362 0,0191 0,0236 C Ind. 0,0752 0,3912 0,0286 0,0543 0,0286 0,0354 Utilidad Total 0,6265 3,2596 0,2385 0,4527 0,2383 0,2952 TOTAL Inversión (USD) Inversión acumulada (USD) Avance (%) Avance acumulado(%) 7302,9 7302,9 7302,9 7302,9 7302,9 7302,9 Costo Cantidad Cronograma valorado 4575,0 23804,5 1742,0 3306,2 1740,0 2156,0 37323,6 Precio S1 1830 1830 12,5 12,5 S1 Tabla 6.7 Cronograma valorado de actividades S7 S8 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 1830 6866 5951 5951 8771 4176 1948 3660 10526 16477 22428 31199 35375 37323 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 25,0 37,5 50,0 62,5 75,0 87,5 100,0 S2 Tiempo (semanal) S3 S4 S5 S6 total del mismo. Se ha considerado un 10% para los costos indirectos y una utilidad de 15% del valor de los costos directos. Una vez realizado el análisis de todos los costos involucrados en el proyecto, se suman todos los costos para obtener el costo 6.4.7 COSTOS TOTALES 148 149 CAPÍTULO 7 . CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 7.1 CONCLUSIONES · Se han especificado los procesos de fabricación y montaje de los elementos de la pluma de la grúa mediante el análisis estructural y dimensional. · La estructura de la pluma es un sistema constituido por varios elementos que incluyen diferentes perfiles y espesores, un mismo sistema puede estar provisto por diferentes materiales, en este sistema se encontraron 2 diferentes clases de perfiles en L y 2 tipos de placas con diferentes espesores. · Mediante la utilización de programas CAD se pudieron obtener los planos de los elementos estructurales, los mismos que sirvieron para la construcción de los elementos y para una mejor determinación del ensamble de las partes. · La simulación de la estructura en condiciones estáticas nos permite visualizar de una mejor manera el comportamiento de los elementos de la estructura, pudiéndose determinar qué elementos sufren una mayor deformación y en donde se tiene un elemento crítico, así se puede tomar decisiones para colocar refuerzo en determinadas zonas. · Un cambio total de la estructura es más conveniente que una repotenciación ya que se eliminan costos de análisis de la situación actual de la estructura y además se tiene un mayor tiempo funcional de la nueva estructura 150 7.2 RECOMENDACIONES · Realizar un análisis profundo de toda la grúa y barcaza determinando el estado físico y funcional de todo el conjunto debido a que ya cumplió su tiempo de vida útil, y puede fallar en el momento menos pensado, determinando si es necesaria su recuperación total o dada de baja definitivamente. · Realizar mantenimientos preventivos periódicos en todos los elementos de la estructura, esto ayuda a prolongar la vida útil de los elementos manteniendo los mismos en perfectas condiciones · Implementar un sistema del control electrónico en la grúa para controlar el peso del elemento izado, con la finalidad de evitar sobrepasar la carga máxima permitida y evitar posibles catástrofes. · Realizar inspecciones previas del material a utilizar y de los procesos de fabricación para asegurar la confiabilidad de los mismos. · Cumplir con los protocolos de seguridad antes, durante y después de la realización de cualquier maniobra a realizar en la estructura. · Realizar una previa actualización de los valores de costos al momento de la implementación, ya que se pueden ver afectados por reformas gubernamentales. 151 BIBLIOGRAFÍA Ahmsa. 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Obtenido de http://www.towercrane-china.com/html/htm_520.htm 154 ANEXO 1 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LA GRÚA BARCAZA SMITH RICE 155 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LA GRÚA BARCAZA SMITH RICE GENERAL Nombre de la Grúa Smith Rice Capacidad o Carga nominal 30 Tn Radio máximo desde el pedestal a la línea de centro de la carga Radio mínimo desde el pedestal a la línea de centro de la carga 28 m 4,86 m Washington Iron Marca Works Modelo 28H-120BA Peso de la grúa 7,2 Tn Material ASTM A-36 Año de construcción 1938 Contrapeso 55 Tn PLUMA Tipo Celosía Longitud 28 m Longitud de la extensión 6m Ángulo mínimo de operación con respecto a la horizontal 10º Ángulo máximo de operación con respecto a la horizontal 75º Mecanismo de izaje de la pluma Tambor Motor de Tipo de motor Combustión interna Marca Cummis 6 cilindros Combustible Diesel Torque máximo(Lb-pie) 1010 a 1500 rpm GANCHO PRINCIPAL Capacidad 30 Tn 156 Velocidad de izaje No Especifica Motor de Tipo de motor combustión interna Cum mis 6 cilindros Marca Combustible Diesel Torque máximo (Lb - pie) 1010 a 1500 rpm Número de líneas 6 GANCHO AUXILIAR Capacidad 12 Tn Velocidad de izaje No Especifica Motor de Tipo de motor combustión interna Marca Cummis 6 cilindros Combustible Diesel Torque máximo (Lb - pie) 1010 a 1500 rpm Número de líneas 1 UNIDAD DE GIRO Motor Combustion Tipo de motor Interna Marca Cummis 6 cilindros Combustible Diesel Torque máximo (Lb - pie) 1010 a 1500 rpm Tipo de freno Hidráulico Velocidad de giro 0,5 rpm CONTROL E INSTRUMENTACIÓN Indicador del ángulo y radio de la pluma: No existe CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS Velocidad máxima del viento en operación N/A 157 ANEXO 2 LISTA DE MATERIALES 158 ANEXO 3 RODAMIENTOS CILÍNDRICOS FAG 159 ANEXO 4 POLEAS NORMALIZADAS 160 ANEXO 5.NORMA DIN 15061 161 ANEXO 6.PLANOS 162 ANEXO 7.OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE CORTE 163 ANEXO 8 ESPECIFICACIONES PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURAS WPS 164 ANEXO 9.GUÍA DE REMISIÓN DE TRANSPORTE 165 ANEXO 10 MANUAL DE SEGURIDAD DE SOLDADURA 166 Las reglas básicas de seguridad al momento de realizar la soldadura son: 1. Asegúrese que siempre exista una buena circulación de aire puro para respirar. Evite la asfixia y enfermedades derivadas de la inhalación de humos generados durante la aplicación de soldadura. 2. Evite riesgos de fuego, removiendo los materiales combustibles que existan en su área de trabajo. 3. Las chispas generadas durante la aplicación de soldadura tienen un alcance mayor al que se pueda imaginar, especialmente cuando la aplicación se realiza en partes elevadas. 4. Nunca suelde en un área en la que existan líquidos combustibles, papel, tela, grasas. 5. Utilice lentes de seguridad aprobados por Norma ANSI, para prevenir daños a los ojos. En muchas ocasiones las chispas de soldadura saltan al interior de la careta protectora. 6. Nunca ingrese a espacios cerrados sin la vigilancia de otra (s) persona (s). La aplicación de soldadura en espacios cerrados genera peligros como: fuego, explosión, asfixia o choque eléctrico. 7. Siempre tenga presente las rutas de salida en caso de emergencia. 8. Nunca suelde material galvanizado sin la adecuada extracción de humos o ventilación, los humos de zinc son tóxicos. 9. Los humos producidos durante la aplicación de soldadura afectan la salud. Mantenga su cabeza alejada de la corriente de humos. Así mismo, utilice el equipo de respiración adecuado. 10. Poliéster y otras fibras sintéticas no son recomendadas para realizar actividades de soldadura por su alto grado de inflamabilidad. Utilice siempre ropa de algodón natural. 167 ANEXO 11 REPORTE DE LA SIMULACIÓN EN ANSYS 16.1 168 CAPÍTULO 8 PROJECT First Saved Wednesday, January 6, 2016 Last Saved Product Version Thursday, June 2, 2016 16.1 Release Save Project Before Solution No Save Project After Solution No 169 Units TABLE 1 Unit System Metric (m, kg, N, s, V, A) Degrees rad/s Celsius Angle Degrees Rotational Velocity rad/s Temperature Celsius Model (A4) Geometry Object Name State TABLE 2 Model (A4) > Geometry Geometry Fully Defined Definition Source Type C:\Users\GABRIEL\Desktop\Simulacion Corregida\Simulacion_smith_rice_files\dp0\SYS\DM\SYS.agdb DesignModeler Length Unit Element Control Meters Program Controlled Display Style Body Color Bounding Box Length X 3,3964 m Length Y 27,71 m Length Z 1,3837 m Properties Volume 0,65863 m³ Mass 5170,2 kg Scale Factor Value 1, Statistics Bodies 280 Active Bodies 280 Nodes 9698 170 Elements 5550 Mesh Metric None Basic Geometry Options Parameters Yes Parameter Key DS Attributes No Named Selections No Material Properties No Advanced Geometry Options Use Associativity Yes Coordinate Systems No Reader Mode Saves Updated File No Use Instances Yes Smart CAD Update No Compare Parts On Update No Attach File Via Temp File Yes Temporary Directory C:\Users\GABRIEL\AppData\Roaming\Ansys\v161 Analysis Type 3-D Decompose Disjoint Geometry Yes Enclosure and Symmetry Processing Yes TABLE 3 Model (A4) > Geometry > Body Groups Object Name Part State Meshed Graphics Properties Visible Definition Yes 171 Suppressed No Assignment Structural Steel Coordinate System Default Coordinate System Bounding Box Length X 3,3964 m Length Y 27,71 m Length Z 1,3837 m Properties Volume 0,65779 m³ Mass 5163,6 kg Statistics Object Line Name Body State Line Body Nodes 9636 Elements 5520 Mesh Metric None TABLE 4 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat By Environment Line Body Line Body Line Body 172 ure Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 0, m 0,74 m 0, m 0,74 m 8,4189 3,9314 1,8071 0,333 e-016 m m 54 m m 0, m 8,8105 6,072 3,9314 e-016 m m m Length Y 6,072 m Length Z 7,436e 0,3117 0,3945 0,246 -016 0,83 m 0,37 m 7m 3m 29 m m 0, m 0, m 0, m 1,1369 7,4361 0,3117 0,37 m e-016 e-016 7m m m Properties 6,8978 9,4288 4,2032 4,4801 2,1012 4,71e 8,4064 4,2032 8,4064 6,8978 4,4801 Volume e-003 e-004 e-004 e-003 e-003 -004 e-004 e-004 e-004 e-003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 54,148 7,4016 3,2995 35,169 16,494 3,697 6,599 3,2995 6,599 54,148 35,169 kg kg kg kg kg 4 kg kg kg kg kg kg Length 6,072 3,9437 1,8496 0,414 6,072 3,9437 0,83 m 0,37 m 0,74 m 0,37 m 0,74 m m m m 62 m m m Cross Section Lpequeñas Cross Section Area 1,136e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² 173 Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 95 27 5 53 27 13 9 5 9 95 53 Elements 47 13 2 26 13 6 4 2 4 47 26 Mesh Metric None TABLE 5 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Object Line Name Body State Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppresse d No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperatu re By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Line Body Lin Lin e e Bod Bod y y Line Body 174 Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 4,5043 e-002 m 0, m 4,5043 6,284e e-002 -003 m m 0, m 4,5043 e-002 m Length Y 1,8071 0,333 0,4979 m 54 m 7m 0, m 0,1437 0,4979 7m 7m 0, m 0,4979 7m Length Z 0,3945 0,246 3m 29 m Length X 0, m 3,3478 e-002 m 3,3478 1,3837 0,2997 e-002 1,38 m m 5m m 8,4128 e-015 m 0, m 2,1299 m 0, m 1,3465 m 8,2525 e-015 m Properties 2,1012 4,71e- 1,4532 1,3312 1,4532 6,1768 1,5719e 1,5677e 1,45e- 1,5296ee-003 e-003 e-003 Volume e-003 004 e-003 -003 m³ -003 m³ 003 m³ 003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 16,494 3,697 11,408 kg 4 kg kg 12,339 kg 10,45 11,408 12,306 kg kg kg 11,382 kg 12,008 kg 48,487 kg Length 1,8496 0,414 0,5011 m 62 m 2m 1,3837 0,4590 0,5011 1,38 m 4m 2m m 0,5 m 1,3465 m 2,1299 m Cross Section Lpequeñas Lgrand Lpequeñ es as Lgrandes Lpequeñ Lgrand Lpequeñ Lgrand as es as es Cross Section Area 1,136e-003 m² 2,9e- 1,136e003 m² 003 m² 2,9e-003 m² 1,136e- 2,9e- 1,136e- 2,9e003 m² 003 m² 003 m² 003 m² Cross 6,0182e-007 Section m²·m² IYY 6,3724 6,0182e e-006 -007 m²·m² m²·m² 6,3724e-006 m²·m² 6,0182e 6,3724 6,0182e- 6,3724 e-006 007 e-006 -007 m²·m² m²·m² m²·m² m²·m² Cross 6,0182e-007 Section m²·m² IZZ 6,3724 6,0182e e-006 -007 m²·m² m²·m² 6,3724e-006 m²·m² 6,0182e 6,3724 6,0182e- 6,3724 e-006 007 e-006 -007 m²·m² m²·m² m²·m² m²·m² Statistics Nodes 27 13 31 Elements 13 6 15 175 Mesh Metric Object Name State None Line Body TABLE 6 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Lin Lin Line Line Line Line Line e e Body Body Body Body Body Bod Bod y y Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularity 1 Definition Suppresse d No Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperatu re By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignmen t Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Line Body Line Body Line Body 176 Bounding Box Length X 2,1299 m Length Y Length Z 0, m 4,5043 6,4411 8,0537ee-002 0,74 m e-002 002 m m m 0, m 1,4786 e-002 m 0, m 0, m 6,4611 e-004 m 0,4979 0,89036 0,7120 m 7m 9m 0, m 5,797e-002 m 0,64088 m 1,1368 3,6795 2,3133 4,1606 1,2254 0,3645 0,3639 2,9748e0,83 m e-016 e-003 e-016 e-018 e-014 1m m 016 m m m m m m Properties 6,1768 4,1408 4,1374 9,4288 8,4064 2,0735 1,8662 1,8661 1,45e- 2,5926eVolume e-003 e-004 e-004 e-004 e-004 e-003 e-003 e-003 003 m³ 003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass Length 48,487 3,2505 3,2478 7,4016 6,599 11,383 kg kg kg kg kg kg 20,352 kg 16,277 kg 14,649 kg 2,1299 0,3645 0,3642 0,5000 0,83 m 0,74 m 0,894 m m 1m m 1m 0,715 m 0,6435 m Cross Lgrand Section es Lpequeñas Lgrandes Cross 2,9eSection 003 m² Area 1,136e-003 m² 2,9e-003 m² Cross 6,3724 Section e-006 IYY m²·m² 6,0182e-007 m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Cross 6,3724 Section e-006 IZZ m²·m² 6,0182e-007 m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Statistics Nodes 31 27 31 Elements 15 13 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 7 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Line Body Line Body Line Body 177 Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 5,0754 Length X e-002 m Length Y 0,5611 1m 8,0537e-002 m 7,0852e-002 m 6,4411e-002 m 5,797e-002 m 4,8331e-002 m 0,89036 m 0,7833 m 0,71209 m 0,64088 m 0,53432 m 1,226 Length Z 3,1518 8m e-015 1,346 5m 1,121 5m 1,226 8m 1,025 7m 1,121 5m 0,939 57 m 1,025 7m 0,867 72 m 0,939 57 m 178 m Properties 1,724 4e003 m³ 1,836 1e003 m³ 1,556 1e003 m³ 1,655 5e003 m³ 1,420 4e003 m³ 1,510 9e003 m³ 1,293 7e003 m³ 1,375 6e003 m³ 1,158 9e003 m³ 1,229 1e003 m³ Mass 12,826 13,53 kg 7 kg 14,41 3 kg 12,21 5 kg 12,99 5 kg 11,15 kg 11,86 1 kg 10,15 5 kg 10,79 8 kg 9,097 6 kg 9,648 4 kg Length 0,5634 1,518 m m 1,616 3m 1,369 8m 1,457 3m 1,250 3m 1,33 m 1,138 8m 1,210 9m 1,020 2m 1,082 m Line Body Line Body Line Body 1,6339 Volume e-003 m³ Cross Lgrand Section es Lpequeñas Cross 2,9eSection 003 m² Area 1,136e-003 m² Cross 6,3724 Section e-006 IYY m²·m² 6,0182e-007 m²·m² Cross 6,3724 Section e-006 IZZ m²·m² 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 8 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 179 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 5,0754 2,0494 1,8883 1,7369 1,5952 1,4599 1,3311 1,2087 1,0928 0,9865 0,8898 Length X e-002 m m m m m m m m m 4m m Length Y 0,5611 1m Length Z 7,2771 6,6822 4,8486 4,0833 5,6933 4,5329 3,8666 7,7948 8,0658 1,9771 0,8677 e-015 e-015 e-015 e-015 e-015 e-015 e-015 e-015 e-015 e-015 2m m m m m m m m m m m 0,89036 m 0,7833 m 0,71209 m 0,64088 m 0,53432 m Properties 1,1753 2,5383 2,3716 2,1645 2,0188 1,8453 1,7149 1,5542 1,4392 1,2745 1,1791 Volume e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 9,226 19,926 18,617 16,991 15,848 14,485 13,462 kg kg kg kg kg kg kg 12,2 kg 11,297 10,005 9,2559 kg kg kg 180 Length 1,0346 2,2344 2,0877 1,9054 1,7771 1,6244 1,5096 1,3681 1,2669 1,1219 1,0379 m m m m m m m m m m m Cross Section Lpequeñas Cross Section Area 1,136e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 9 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppresse d No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperatu By Environment Line Body Line Body 181 re Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 0,7907 2,0494 1,8883 1,7369 1,5952 1,4599 1,3311 1,208 1,09 0,9865 0,8898 5m m m m m m m 7 m 28 m m 4m Length Y 0,5611 1m 0,89036 m 0,7833 m 0,71209 m 0,64088 m 0,53432 m 4,1392 4,3086e-002 Length Z e-015 5,9858e-002 m 5,2661e-002 m 4,7873e-002 m 3,5922e-002 m m m Properties 1,44 1,1015 2,5392 2,3726 2,1653 2,0197 1,8461 1,7158 1,555 1,2751 1,1798 eVolume e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 8,6466 19,933 18,625 16,998 15,855 14,492 13,469 12,20 kg kg kg kg kg kg kg 7 kg 11,3 04 kg 10,01 9,2614 kg kg Length 0,9696 2,2352 2,0885 1,9061 1,7779 1,6251 1,5104 1,368 1,26 1,1225 1,0386 1m m m m m m m 8 m 76 m m m Cross Section Lpequeñas Cross Section Area 1,136e-003 m² Cross Section 6,0182e-007 m²·m² 182 IYY Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Name State None Line Body TABLE 10 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transparency 1 Specularity 1 Definition Suppressed No Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperature By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignment Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Yes Line Body 183 Strain Effects Bounding Box Length X 0,79075 5,0754em 002 m 4,8331e002 m 5,797e-002 m 6,4411e002 m 7,0852e002 m 8,0537e002 m Length Y 0,56111 m 0,53432 m 0,64088 m 0,71209 m 0,7833 m 0,89036 m 0,90364 m 0,98265 m 1,0736 m 1,1741 m 1,2867 m Length Z 3,7723e002 m 0,83 m Properties Volume Mass Length 1,1023e- 1,1396e003 m³ 003 m³ 8,6531 kg 8,9457 kg 0,97034 1,0032 m m 1,1938e003 m³ 1,3344e003 m³ 1,4653e003 m³ 1,6054e003 m³ 1,7798e003 m³ 9,3716 kg 10,475 kg 11,503 kg 12,603 kg 13,972 kg 1,0509 m 1,1746 m 1,2899 m 1,4132 m 1,5668 m Cross Section Lpequeñas Cross Section Area 1,136e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Name State None Line Body TABLE 11 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Line Line Line Bod Bod Bod Bod Body Body Body Body Body y y y y Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Line Body 184 Transparen cy 1 Specularity 1 Definition Suppressed No Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperatur e By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignment Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 8,0537e002 m 7,0852e-002 m 6,4411 e-002 m 4,8331e-002 m 8,0537e002 m 7,0852e002 m 6,4411 e-002 m Length Y 0,89036 m 0,7833 m 0,7120 9m 0,53432 m 0,89036 m 0,7833 m 0,7120 9m 9,2909 1,1701 1,6579 5,9858ee-016 e-014 e-015 002 m m m m 5,2661e002 m 4,7873 e-002 m 2,286e003 m³ 2,0781 e-003 m³ Length Z 1,2867 m 3,8267e-016 m Properties Volume Mass 1,7798e003 m³ 13,972 kg Length 1,5668 m 2,2808 2,2809 2,0735 1,5558 1,5559 2,5984ee-003 e-003 e-003 e-003 e-003 003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ 17,905 kg 16,277 kg 12,213 kg 0,7865 m 0,715 m 0,5365 m 20,397 kg 17,945 kg 0,896 m 0,78826 m 16,313 kg 0,7166 m 185 Cross Lpequeñ Section as Lgrandes Cross 1,136eSection 003 m² Area 2,9e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e007 m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e007 m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Name State None Line Body TABLE 12 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transparency 1 Specularity 1 Definition Suppressed No Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperature By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Line Body 186 Material Assignment Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 6,4411e- 5,797e-002 002 m m 4,8331e002 m 5,0754e002 m 8,0537e002 m 7,0852e002 m 6,4411e002 m Length Y 0,71209 m 0,64088 m 0,53432 m 0,56111 m 0,89036 m 0,7833 m 0,71209 m Length Z 4,7873e002 m 4,3086e002 m 3,5922e002 m 3,7723e002 m 5,9858e002 m 5,2661e002 m 4,7873e002 m Properties 2,0781e003 m³ 1,8703e003 m³ 1,5593e003 m³ 1,6375e003 m³ 2,5984e003 m³ 16,313 kg 14,682 kg 12,241 kg 12,855 kg 20,397 kg Length 0,7166 m 0,64494 m 0,5377 m 0,56466 m 0,896 m Volume Mass Cross Section Lgrandes Cross Section Area 2,9e-003 m² Cross Section IYY 6,3724e-006 m²·m² Cross Section IZZ 6,3724e-006 m²·m² 2,286e-003 2,0781em³ 003 m³ 17,945 kg 16,313 kg 0,78826 m 0,7166 m Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Name None Line Body TABLE 13 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Line Bod Bod Bod Bod Body Body Body y y y y Line Body Line Body Line Body 187 State Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transparen cy 1 Specularity 1 Definition Suppressed No Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperatur e By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignment Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 6,4411 Length X e-002 m 5,797e002 m 4,8331e002 m 5,0754 e-002 8,0537e-002 m m 0,7120 9m 0,64088 m 0,53432 m 0,5611 1m 4,7873 Length Z e-002 m 4,3086e002 m 3,5922e002 m 3,7723 e-002 m Length Y 0,89036 m 7,0852e-002 m 6,4411 e-002 m 0,7833 m 0,7120 9m 9,0834 9,754e 8,5812 e-016 -016 e-016 m m m 1,8229 e-015 m 2,1293 e-016 m 1,6375 2,5926e-003 m³ 2,2808 e-003 e-003 2,2809 e-003 2,0735 e-003 Properties Volume 2,0781 e-003 1,8703e- 1,5593e- 188 m³ Mass Length 003 m³ 003 m³ m³ m³ 16,313 12,855 14,682 kg 12,241 kg kg kg 0,7166 m 0,64494 m 0,5377 m m³ m³ 20,352 kg 17,905 kg 16,277 kg 0,894 m 0,7865 m 0,715 m 0,5646 6m Cross Section Lgrandes Cross Section Area 2,9e-003 m² Cross Section IYY 6,3724e-006 m²·m² Cross Section IZZ 6,3724e-006 m²·m² Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 14 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Lin Line Line Line Line e Line Body Body Body Body Bod Body y Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppresse d No Line Body Line Body Line Body 189 Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperatu re By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 6,4411 5,0754 Length X e-002 5,797e-002 m 4,8331e-002 m e-002 m m Length Y 0,7120 9m 0,64088 m 2,22 m 0,5611 1m 0,53432 m 2,1293 4,5337 1,1804 1,2075 1,4819 2,0935 Length Z e-016 e-016 e-014 e-014 e-014 e-014 m m m m m m 0,3483 9m 0, m 0,7506 6m 3,6795 1,4182 e-003 e-002 m m 0, m 3,0558 e-002 m 0, m 0, m 1,5228 3,2811 2,274 e-002 e-002 m m m Properties 2,0735 1,8662 1,8661 Volume e-003 e-003 e-003 m³ m³ m³ 1,5558e-003 m³ 1,6339 1,0121 6,5946 2,1808 6,438e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ Mass 16,277 kg 14,649 kg 12,213 kg 12,826 kg 50,538 kg Length 0,715 m 0,6435 m 0,5365 m 0,5634 m 2,22 m Cross Section Lgrandes Cross Section 2,9e-003 m² 7,9453 51,768 17,119 kg kg kg 0,3490 2,274 1m m 0,752 m 190 Area Cross Section IYY 6,3724e-006 m²·m² Cross Section IZZ 6,3724e-006 m²·m² Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 15 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpar ency 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Referenc e Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Origin Line Body Line Body Line Body 191 Type Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 2,7365 Length X e-002 m 0, m 2,274 7,3117e m -004 m 1,953 1,255 5,097 3,391 8,173 5,241 3,583 6e2e5e6e- e-002 3e3e002 m 002 m 002 m 002 m m 002 m 002 m 0,6096 1,8406e 8 m -004 m 0, m 6,9046e 0,446 0,315 1,089 0,775 1,869 1,199 0,790 -004 m 95 m 19 m 5 m 95 m 8 m 1 m 07 m 2,4819 1,3305 Length Z e-002 m m 0, m 1,331 m Length Y 1,819 1,283 4,435 3,158 7,611 4,881 3,216 4e1e1e7e8e4e2e002 m 002 m 002 m 002 m 002 m 002 m 002 m Properties 1,7713 6,5946 1,5115e 1,512eVolume e-003 e-003 -003 m³ 003 m³ m³ m³ 1,298 9,155 3,165 2,254 5,432 3,483 2,295 5e3e6e3e2e6e5e003 004 003 003 003 003 003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ 13,905 11,865 51,768 11,869 kg kg kg kg 10,19 7,186 24,85 17,69 42,64 27,34 18,01 3 kg 9 kg kg 6 kg 3 kg 7 kg 9 kg Mass Length 0,6108 1,3305 m m 2,274 0,447 0,315 1,091 0,777 1,873 1,201 0,791 1,331 m m 74 m 7 m 6 m 33 m 2 m 3 m 54 m Cross Lgran Lpeque Lgran Lpeque Section des ñas des ñas Cross 2,9eSection 003 Area m² 1,136e003 m² 2,9e003 m² 1,136e003 m² Lgrandes 2,9e-003 m² Cross 6,3724 6,0182e 6,3724 6,0182e Section e-006 -007 e-006 -007 IYY m²·m² m²·m² m²·m² m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Cross 6,3724 6,0182e 6,3724 6,0182e Section e-006 -007 e-006 -007 IZZ m²·m² m²·m² m²·m² m²·m² 6,3724e-006 m²·m² 192 Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 16 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Yes Line Body Line Body Line Body 193 Effects Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 2,3369 5,8778 2,738e 1,1372 1,2648 1,1368 1,265 1,2646 1,366 1,2652 1,3656 Length X e-002 e-002 -002 m m m m m m m m m m m Length Y 0,5261 1,3871 0,6088 1,3863 1,5419 1,3863 1,5417 1,1105 1,199 1,1106 1,1991 9m m 1m m m m m m m m m Length Z 2,142e 5,6898 2,4353 5,6432 6,2767 5,6432 6,276e 4,5205 4,8809 4,5212 4,8814 -002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 -002 e-002 e-002 e-002 e-002 m m m m m m m m m m m Properties 1,5287 4,0297 1,7687 2,0379 2,2666 2,0376 2,2666 1,9126 2,0655 1,9131 2,0652 Volume e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 12, kg Length 31,633 13,885 15,997 17,793 15,995 17,793 15,014 16,214 15,018 16,212 kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg 0,5271 1,3895 0,6099 1,7939 1,9953 1,7936 1,9952 1,6836 1,8182 1,6841 1,818 5m m 1m m m m m m m m m Cross Section Lgrandes Lpequeñas Cross Section Area 2,9e-003 m² 1,136e-003 m² Cross Section IYY 6,3724e-006 m²·m² 6,0182e-007 m²·m² Cross Section IZZ 6,3724e-006 m²·m² 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 31 41 Elements 15 20 Mesh Metric None TABLE 17 Model (A4) > Geometry > Part > Parts 194 Object Line Name Body Line Body State Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppresse d No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X Length Y 1,3136 1,3132 1,3646 1,5393 1,366 1,5393 1,4473 1,446 1,5393 1,6767 1,5393 m m m m m m m 3m m m m 0, m 1,8698 2,1048 1,87 m 2,1048 0, m 1,5044 1,6386 1,5044 195 m Length Z 0, m m m 7,6118 8,5682 7,6123 8,5682 e-002 e-002 e-002 e-002 m m m m m 0, m m m 6,124e 6,6705 6,124e -002 e-002 -002 m m m Properties 1,4923 1,4918 2,6311 2,9638 2,6321 2,9638 1,6442 1,643 2,4461 2,6644 2,4461 Volume e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass Length 11,714 11,71 20,654 23,266 20,662 23,266 12,907 12,89 19,201 20,915 19,201 kg kg kg kg kg kg kg 8 kg kg kg kg 1,3136 1,3132 2,3161 2,609 m m m m 2,317 m 2,609 1,4473 1,446 2,1532 2,3454 2,1532 m m 3m m m m Cross Section Lpequeñas Cross Section Area 1,136e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 41 Elements 20 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 18 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Line Body Line Body Line Body 196 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 1,5228 1,3738 4,6651 3,2775 8,173e 5,0586 1,2628 4,0591 1,6767 1,6051 1,6097 e-002 e-002 e-002 e-002 -002 e-002 e-002 e-002 m m m m m m m m m m m Length Y 1,6386 m 0, m 0,3483 0,3143 1,0673 0,7498 1,8699 1,1991 0,2784 0,9683 9m 2m m 4m m m 4m 2m 6,6705 Length Z e-002 m 0, m 1,4086 1,2646 4,3153 3,0317 7,5601 4,8482 1,1258 3,915e e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 -002 m m m m m m m m Properties 2,6644 1,8234 1,8286 1,0121 9,1312 3,1007 2,1784 5,4322 3,4834 8,0897 2,8129 Volume e-003 e-003 e-003 e-003 e-004 e-003 e-003 e-003 e-003 e-004 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ 197 Mass Length 20,915 14,313 14,355 7,9453 7,168 kg kg kg kg kg 24,34 kg 17,1 kg 42,643 27,345 6,3504 22,081 kg kg kg kg 2,3454 1,6051 1,6097 0,3490 0,3148 1,0692 0,7511 1,8732 1,2012 0,2789 0,9699 m m m 1m 7m m 7m m m 5m 6m Cross Section Lpequeñas Lgrandes Cross Section Area 1,136e-003 m² 2,9e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Statistics Nodes 41 31 Elements 20 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 19 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat Default Coordinate System Line Body Line Body Line Body 198 e System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 5,8865 1,889e 1,1372 1,2648 1,1368 1,2644 1,2646 1,3656 1,2646 1,364 Length X e-002 -002 m m m m m m m m m m 1,315 m 1,3863 0,4321 1,3863 1,5419 1,3863 1,5419 1,1105 1,1991 1,1105 1,2013 m 2m m m m m m m m m 0, m 5,6049 1,7467 5,6049 6,234e 5,6049 6,234e 4,4898 4,8482 4,4898 4,8571 Length Z e-002 e-002 e-002 -002 e-002 -002 e-002 e-002 e-002 e-002 m m m m m m m m m m 0, m Length Y Properties 4,0271 1,2554 2,0379 2,2666 2,0376 2,2663 1,9126 2,0652 1,9126 2,0655 1,4938 Volume e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 31,613 9,8547 15,997 17,793 15,995 17,791 15,014 16,212 15,014 16,214 11,727 kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg Length 1,3887 0,4328 1,7939 1,9953 1,7936 1,995 1,6836 1,818 1,6836 1,8182 1,315 m 9m m m m m m m m m m Cross Section Lgrandes Lpequeñas Cross Section Area 2,9e-003 m² 1,136e-003 m² 199 Cross 6,3724e-006 Section m²·m² IYY 6,0182e-007 m²·m² Cross 6,3724e-006 Section m²·m² IZZ 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 31 41 Elements 15 20 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 20 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppresse d No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Beam Line Body Line Body Line Body 200 Type Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 1,363 1,5393 1,3656 1,5393 1,4473 1,446 1,5393 1,6767 1,5393 1,6767 1,6051 m m m m m 3m m m m m m Length Y 1,8677 2,1048 1,8699 2,1048 m m m m 0, m 1,5044 1,6386 1,5044 1,6386 m m m m 0, m 7,5512 7,5601 8,51e8,51eLength Z e-002 e-002 002 m 002 m m m 0, m 6,0824 6,6252 6,0824 6,6252 e-002 e-002 e-002 e-002 m m m m 0, m Properties Volume 2,628e 2,9638 2,6317 2,9638 1,6442 1,643 2,4461 2,6644 2,4461 2,6644 1,8234 -003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 20,63 23,266 20,659 23,266 12,907 12,89 19,201 20,915 19,201 20,915 14,313 kg kg kg kg kg 8 kg kg kg kg kg kg Length 2,3134 2,609 2,3167 2,609 1,4473 1,446 2,1532 2,3454 2,1532 2,3454 1,6051 m m m m m 3m m m m m m Cross Section Lpequeñas Cross Section Area 1,136e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 41 Elements 20 201 Mesh Metric Object Name State None Line Body Line Body TABLE 21 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Line Body Line Body Line Body 202 Bounding Box Length X 1,6046 m Length Y 1,0189e -002 m Length Z 4,1193e -004 m 2,736 2,656 3,281 2,310 4,221 4,152 4,854 6,739 1,255 2,026 5e7e8e6e4e8e4e4e2e4e002 m 002 m 002 m 002 m 002 m 002 m 002 m 002 m 002 m 002 m 0,6095 m 0,750 0,528 0,965 0,880 1,110 1,541 0,315 0,435 72 m 56 m 65 m 41 m 4m 9m 14 m 53 m 2,465 2,833 3,035 2,137 3,904 3,559 4,489 6,234 0,377 0,407 1e- e-002 3e- e-002 2e6e6e- e-002 12 m 47 m 002 m m 002 m m 002 m 002 m 002 m m Properties 1,8229e Volume -003 m³ 1,770 1,771 2,180 1,535 2,805 2,558 4,479 5,584 6,779 3,226 8e1e9e6e3e1e4e8e2ee-003 003 003 003 003 003 003 003 004 004 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 14,31 kg 13,90 13,90 17,12 12,05 22,02 20,08 25,32 35,16 4,384 5,321 1 kg 3 kg kg 4 kg 2 kg 1 kg 4 kg 3 kg 1 kg 7 kg Length 1,6046 m 0,610 0,610 0,752 0,529 0,967 0,882 1,112 1,544 0,491 0,596 61 m 74 m 05 m 5m 36 m 11 m 4m 6m 62 m 76 m Cross Lpeque Section ñas Lgrandes Lpequeñas Cross 1,136eSection 003 m² Area 2,9e-003 m² 1,136e-003 m² Cross 6,0182e Section -007 IYY m²·m² 6,3724e-006 m²·m² 6,0182e-007 m²·m² Cross 6,0182e Section -007 IZZ m²·m² 6,3724e-006 m²·m² 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 41 31 Elements 20 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 22 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Line Body Line Body Line Body 203 Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 1,464e 2,8191 2,2784 1,943e 3,3897 3,0607 2,7475 4,1536 4,0194 2,8617 3,65e-002 e-002 e-002 -002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 002 m m m m m m m m m m m Length Y 0,4409 0,5388 0,5506 0,4149 0,7758 0,6996 0,6291 0,8807 0,9891 0,6359 0,8835 5m 2m 8m 7m 4m 8m 4m m 4m 8m 1m Length Z 0,4431 0,4827 0,5271 0,5661 0,6146 0,6742 0,7283 0,7894 0,8655 0,9312 0,9931 5m 6m 1m 6m 3m 9m 8m 3m 5m 9m 1m 204 Properties 7,1037 8,2246 8,6636 7,9772 1,1251 1,1044 1,0938 1,3444 1,4938 1,2815 1,5106 Volume e-004 e-004 e-004 e-004 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 5,5764 6,4563 6,8009 6,2621 8,8318 8,6696 8,5865 10,554 11,727 10,06 11,858 kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg Length 0,6253 0,724 0,7626 0,7022 0,9903 0,9721 0,9628 1,1834 1,315 1,1281 1,3297 2m m 4m 2m 8m 9m 7m m m m m Cross Section Lpequeñas Cross Section Area 1,136e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 23 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Line Body Line Body Line Body 205 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Centro id Origin Model Type Origin Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 3,5892 4,5049 4,0075 4,2072 1,309e 1,972e 1,9276 2,3507 2,3144 1,898e 3,3534 Length X e-002 e-002 e-002 e-002 -002 -002 e-002 e-002 e-002 -002 m m m m m m m m m m m Length Y 0,7901 1,0156 0,9325 0,9807 7m m 7m 5m 0, m 0,2995 0,4511 0,4410 0,5391 0,5281 0,4370 2m 5m 7m 8m 4m 1m Length Z 1,0608 1,1343 1,2131 1,2914 m m m m 0, m 0,3764 0,4071 0,4430 0,4829 0,5260 0,5653 m 1m 3m 3m 8m 7m Properties 1,5032 1,7303 1,7388 1,8427 3,8094 5,4665 6,9068 7,1051 8,2271 8,4724 8,1205 Volume e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-004 e-004 e-004 e-004 e-004 e-004 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 11,8 kg 13,583 13,649 14,465 29,904 4,2912 5,4219 5,5775 6,4582 6,6508 6,3746 kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg Length 1,3232 1,5232 1,5306 1,6221 3,3534 0,4812 0,608 0,6254 0,7242 0,7458 0,7148 m m m m m m m 5m 1m 1m 3m Cross Lpequeñas 206 Section Cross Section Area 1,136e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 31 41 31 Elements 15 20 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 24 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Refresh on Update Line Body Line Body Line Body 207 Mode Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 3,2898 3,172e 2,7504 3,8155 4,3574 2,7352 3,5862 3,7736 4,0591 4,3935 4,2744 Length X e-002 -002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 m m m m m m m m m m m Length Y 0,7498 0,7256 0,6293 0,8800 0,9898 0,6352 0,8422 0,8319 0,9684 0,9803 0,9795 9m 2m 4m 7m m 8m 9m m 7m 1m 4m Length Z 0,6133 0,6734 0,7282 0,7896 0,8652 0,9314 0,9911 1,0593 1,1321 1,2114 1,2907 6m 3m 1m 5m 5m 1m 5m m m m m Properties 1,1012 1,1252 1,0938 1,3439 1,4943 1,2811 1,4782 1,5307 1,6931 1,771e 1,8413 Volume e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 -003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 8,6442 8,8326 8,5865 10,55 kg kg kg kg 11,73 10,057 11,604 12,016 13,291 13,903 14,454 kg kg kg kg kg kg kg Length 0,9693 0,9904 0,9628 1,183 1,3154 1,1278 1,3012 1,3474 1,4904 1,559 1,6208 4m 7m 7m m m m m m m m m Cross Section Lpequeñas Cross Section Area 1,136e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² 208 Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 25 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Yes Line Body Line Body Line Body 209 Effects Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 1,1978 1,1962 1,196 1,1974 m m m m 6,284e 4,2744 1,9248 2,3535 4,2124 6,4278 2,7464 -003 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 m m m m m m m 6,6185 Length Y e-004 m 0, m 0,1437 0,9793 0,4410 0,5392 0,9651 1,4756 0,6292 7m 6m 1m 3m 5m m 6m 2,6941 Length Z e-005 m 0, m 3,9868 1,7953 2,1951 3,9289 6,0069 2,5616 0,2997 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 5m m m m m m m Properties 1,3607 1,3588 1,3587 1,3602 1,3312 2,8452 1,2812 1,5666 2,8039 4,2868 1,8281 Volume e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 10,682 10,667 10,666 10,678 10,45 22,335 10,058 12,297 22,011 33,652 14,351 kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg Length 1,1978 1,1962 1,196 1,1974 0,4590 0,9811 0,4418 0,5401 0,9668 1,4782 0,6303 m m m m 3m m m 9m 7m m 8m Cross Section Lpequeñas Lgrandes Cross Section Area 1,136e-003 m² 2,9e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Statistics Nodes 41 31 Elements 20 15 Mesh Metric None TABLE 26 Model (A4) > Geometry > Part > Parts 210 Object Line Name Body State Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 3,841 2,772 2,457 4,850 6,731 1,773 1,953 1,972 1,953 4,32e1,3131 1e7e6e1e7e- e-002 6e5e6e002 m m 002 m 002 m 002 m 002 m 002 m m 002 m 002 m 002 m 211 Length Y 0,880 0,989 0,635 09 m 8m 28 m 0, m 0,563 1,111 1,542 0,406 0,446 0,451 0,446 08 m 3m 4m 24 m 95 m 2m 95 m Length Z 3,582 4,029 2,586 7e3e1e002 m 002 m 002 m 0, m 2,292 4,523 6,278 1,653 1,819 1,824 1,807 2e8e7e7e4e3e1e002 m 002 m 002 m 002 m 002 m 002 m 002 m Properties 2,556 2,875 1,845 1,635 3,228 4,480 1,180 1,298 1,310 1,298 8e5e6e- 1,4917e 8e4e8e2e5e8e5eVolume 003 003 003 -003 m³ 003 003 003 003 003 003 003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 20,07 22,57 14,48 1 kg 3 kg 8 kg 11,71 kg 12,84 25,34 35,17 9,264 10,19 10,29 10,19 1 kg 3 kg 5 kg 5 kg 3 kg kg 3 kg Length 0,881 0,991 0,636 66 m 56 m 41 m 1,3131 m 0,564 1,113 1,545 0,406 0,447 0,452 0,447 08 m 2m 1m 96 m 74 m m 74 m Cross Section Lgrandes Lpeque ñas Lgrandes Cross Section Area 2,9e-003 m² 1,136e003 m² 2,9e-003 m² Cross Section IYY 6,3724e-006 m²·m² 6,0182e -007 m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Cross Section IZZ 6,3724e-006 m²·m² 6,0182e -007 m²·m² 6,3724e-006 m²·m² Statistics Nodes 31 41 31 Elements 15 20 15 Mesh Metric Object Line Name Body State None Line Body TABLE 27 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Line Line Line Line Line Line Body Body Body Body Body Body Meshed Graphics Properties Visible Glow Yes 0 Line Body Line Body Line Body 212 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppress ed No Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperat ure By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 4,1794 2,7017 2,3849 1,7755 4,2838 2,7498 6,4482 3,4904 1,941e 5,8082 1,2705 Length X e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 -002 e-002 e-002 m m m m m m m m m m m Length Y 0,9870 0,6380 0,5632 0,4062 0,9800 0,6292 1,4756 0,8764 0,4148 1,3288 0,3204 8m 8m 4m 1m 7m 6m m 8m 6m m 1m 3,9909 2,5798 2,2773 1,6424 3,9625 2,5442 5,9659 3,568e 1,6888 5,4094 1,3043 Length Z e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 -002 e-002 e-002 e-002 m m m m m m m m m m m Properties Volume 2,8674 1,8536 1,6362 1,1801 2,8472 1,8281 4,2867 2,5459 1,2054 3,8605 9,3068 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-004 213 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 22,509 14,551 12,844 9,2638 22,351 14,35 33,651 19,985 9,4625 30,305 7,3058 kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg Length 0,9887 0,6391 0,5642 0,4069 0,9818 0,6303 1,4782 0,8779 0,4156 1,3312 0,3209 7m 8m 1m 3m m 7m m m 6m m 2m Cross Section Lgrandes Cross Section Area 2,9e-003 m² Cross Section IYY 6,3724e-006 m²·m² Cross Section IZZ 6,3724e-006 m²·m² Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric None TABLE 28 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Object Line Name Body State Line Body Line Body Line Body Line Body Line Body Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transpare ncy 1 Specularit y 1 Definition Suppresse No Line Body Line Body Surfa Surfa Surfac ce ce e Body Body Body 214 d Coordinat e System Default Coordinate System Reference Temperatu re By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Middle Stiffness Behavior Flexible Thickness 1,e-002 m Thickness Mode Manual Material Assignme nt Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box 4,5108 3,8996 1,9103 5,9224 3,7736 2,4044 Length X e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 1,5228e-002 m m m m m m m 0, m 2,22 m 1,0157 0,8922 0,4370 1,355 0,8320 0,5735 0,3483 0,3484 m m 6m m 5m 7m 9m 4m 6,072 m 0,4979 7m 4,1346 3,5918 1,7671 5,4783 3,3641 1,4182 1,4088 2,319e Length Z e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 e-002 -002 m m m m m m m m 1,0763 m 3,3478 e-002 m Length Y Properties 2,9508 2,592e 1,2697 3,9364 2,4174 1,6662 1,0121 1,0123 1,0855 3,6204e-002 e-002 Volume e-003 -003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 e-003 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Mass 23,164 20,347 9,9673 30,9 18,976 13,079 7,9453 7,9462 284,2 kg 85,212 215 kg kg kg kg kg kg kg kg Length 1,0175 0,8937 0,4378 1,3574 0,8335 0,5745 0,3490 0,3490 m 8m 3m m 8m 4m 1m 5m Cross Section Lgrandes Cross Section Area 2,9e-003 m² Cross Section IYY 6,3724e-006 m²·m² Cross Section IZZ 6,3724e-006 m²·m² kg 0,74 m Centroid X 0, m 0,37 m Centroid Y 3,4497 m 14,006 m Centroid Z 0,36194 m 1,3634 m Moment of Inertia Ip1 883,55 kg·m² 1,7686 kg·m² Moment of Inertia Ip2 14,025 kg·m² 33,605 kg·m² Moment of Inertia Ip3 869,52 kg·m² 35,374 kg·m² Surface Area(appr ox.) 3,6204 m² 1,0855 m² Statistics Nodes 31 365 363 178 Elements 15 290 287 149 Mesh Metric None TABLE 29 Model (A4) > Geometry > Part > Parts Object Name Surface Body Surface Body State Meshed Surface Body 216 Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transparency 1 Specularity 1 Definition Suppressed No Stiffness Behavior Flexible Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperature By Environment Thickness 1,e-002 m Thickness Mode Manual Offset Type Middle Material Assignment Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 4,5043e-002 m Length Y Length Z 2,22 m 0,49797 m 1,38 m 1,3837 m 3,6795e-003 m Properties Volume 6,8163e-003 m³ 6,8255e-003 m³ 1,0831e-002 m³ Mass 53,508 kg 53,58 kg 85,021 kg Centroid X 1,4576 m -0,71758 m 0,37 m Centroid Y Centroid Z 14,005 m 14,006 m 0,68166 m 0,68074 m -1,0013e-003 m Moment of Inertia Ip1 9,4042 kg·m² 9,4393 kg·m² 1,7567 kg·m² Moment of Inertia Ip2 8,2897 kg·m² 8,3233 kg·m² 33,53 kg·m² 217 Moment of Inertia Ip3 1,1145 kg·m² 1,116 kg·m² 35,287 kg·m² Surface Area(approx.) 0,68163 m² 0,68255 m² 1,0831 m² Statistics Nodes 200 168 181 Elements 168 138 151 Mesh Metric None TABLE 30 Model (A4) > Geometry > Parts Object Name Line Body Line Body State Meshed Graphics Properties Visible Yes Glow 0 Shininess 1 Transparency 1 Specularity 1 Definition Suppressed No Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperature By Environment Offset Mode Refresh on Update Offset Type Origin Model Type Beam Material Assignment Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 0,37 m Length Y 0, m Length Z 0, m 218 Properties Volume 4,2032e-004 m³ Mass 3,2995 kg Length 0,37 m Cross Section Lpequeñas Cross Section Area 1,136e-003 m² Cross Section IYY 6,0182e-007 m²·m² Cross Section IZZ 6,0182e-007 m²·m² Statistics Nodes 31 Elements 15 Mesh Metric None TABLE 31 Model (A4) > Construction Geometry Object Name Construction Geometry State Fully Defined Display Show Mesh No TABLE 32 Model (A4) > Construction Geometry > Paths Object Name Path Path 2 Path 3 State Fully Defined Definition Path Type Edge Suppressed No Scope Geometry 1 Edge Coordinate Systems TABLE 33 Model (A4) > Coordinate Systems > Coordinate System Global Coordinate Coordinate System Object Name Coordinate System 2 System 219 State Fully Defined Definition Type Coordinate System ID Cartesian Cylindrical 0, Coordinate System Program Controlled Suppressed No Origin Origin X 0, m -1,3217 m 2,0682 m Origin Y 0, m 27,56 m 27,71 m Origin Z 0, m 0,68816 m 0,68822 m Define By Geometry Selection Geometry Defined Directional Vectors X Axis Data [ 1, 0, 0, ] Y Axis Data [ 0, 1, 0, ] Z Axis Data [ 0, 0, 1, ] Principal Axis Axis X Define By Global X Axis Orientation About Principal Axis Axis Y Define By Default Transformations Base Configuration Transformed Configuration Absolute [ -1,3217 27,56 0,68816 ] Remote Points TABLE 34 Model (A4) > Remote Points Object Name Remote Points State Fully Defined [ 2,0682 27,71 0,68822 ] 220 Display Show Connection Lines No TABLE 35 Model (A4) > Remote Points > Remote Point Object Name Remote Point State Fully Defined Scope Scoping Method Geometry Selection Geometry 2 Edges Coordinate System Global Coordinate System X Coordinate 0,37 m Y Coordinate 27,072 m Z Coordinate 6,83 m Location Defined Definition ID (Beta) 6916 Suppressed Behavior No Deformable Pinball Region All DOF Selection Program Controlled Connections TABLE 36 Model (A4) > Connections Object Name Connections State Fully Defined Auto Detection Generate Automatic Connection On Refresh Yes Transparency Enabled TABLE 37 Model (A4) > Connections > Contacts 2 Object Name Contacts 2 No 221 State Fully Defined Definition Connection Type Contact Scope Scoping Method Geometry Selection Geometry All Bodies Auto Detection Tolerance Type Slider Tolerance Slider 0, Tolerance Value 6,988e-002 m Use Range No Face/Face Yes Face/Edge No Edge/Edge No Priority Include All Group By Bodies Search Across Bodies Statistics Connections 2 Active Connections 2 TABLE 38 Model (A4) > Connections > Contacts 2 > Contact Regions Object Name Weld - Multiple To Line Body Weld - Multiple To Line Body State Fully Defined Scope Scoping Method Geometry Selection Contact 1 Vertex Target 1 Vertex Contact Bodies Multiple Target Bodies Line Body Shell Thickness Effect No 222 Definition Scope Mode Manual Suppressed No Advanced Penetration Tolerance Program Controlled TABLE 39 Model (A4) > Connections > Circular - Line Body To Multiple Object Name Circular - Line Body To Multiple State Fully Defined Graphics Properties Visible Yes Definition Material Structural Steel Cross Section Circular Radius 5,e-002 m Suppressed No Scope Scope Body-Body Reference Scoping Method Geometry Selection Applied By Remote Attachment Scope 1 Vertex Body Line Body Coordinate System Global Coordinate System Reference X Coordinate 0,37 m Reference Y Coordinate 6,072 m Reference Z Coordinate 0,83 m Behavior Rigid Pinball Region All Mobile Scoping Method Remote Point 223 Applied By Remote Attachment Remote Points Remote Point Body Multiple Coordinate System Global Coordinate System Mobile X Coordinate 0,37 m Mobile Y Coordinate 27,072 m Mobile Z Coordinate 6,83 m Mobile Location Defined Behavior Deformable Pinball Region All Mesh TABLE 40 Model (A4) > Mesh Object Name State Mesh Solved Display Display Style Body Color Defaults Physics Preference Relevance Mechanical 0 Sizing Use Advanced Size Function Use Fixed Size Function For Sheets Relevance Center Initial Size Seed On: Curvature No Coarse Active Assembly Smoothing Medium Span Angle Center Coarse Curvature Normal Angle Default (30,0 °) Min Size Default (3,3505e-002 m) Max Face Size Growth Rate Default (0,167530 m) Default 224 Minimum Edge Length 0,278950 m Inflation Use Automatic Inflation None Inflation Option Smooth Transition Transition Ratio 0,272 Maximum Layers 2 Growth Rate 1,2 Inflation Algorithm Pre View Advanced Options No Patch Conforming Options Triangle Surface Mesher Program Controlled Patch Independent Options Topology Checking No Advanced Number of CPUs for Parallel Part Meshing Shape Checking Program Controlled Standard Mechanical Element Midside Nodes Program Controlled Straight Sided Elements No Number of Retries Extra Retries For Assembly Default (4) Yes Rigid Body Behavior Dimensionally Reduced Mesh Morphing Disabled Defeaturing Use Sheet Thickness for Pinch No Pinch Tolerance Default (3,0155e-002 m) Generate Pinch on Refresh No Sheet Loop Removal No Automatic Mesh Based Defeaturing On Defeaturing Tolerance Default (2,5129e-002 m) Statistics 225 Nodes 9698 Elements 5550 Mesh Metric None TABLE 41 Model (A4) > Mesh > Mesh Controls Object Name Edge Sizing Edge Sizing 2 Edge Sizing 3 Edge Sizing 4 State Fully Defined Scope Scoping Method Geometry Geometry Selection 58 Edges 39 Edges 49 Edges 115 Edges Definition Suppressed No Type Number of Divisions Number of Divisions 15 20 Behavior Hard Bias Type No Bias Named Selections Static Structural (A5) TABLE 42 Model (A4) > Analysis Object Name Static Structural (A5) State Solved Definition Physics Type Structural Analysis Type Static Structural Solver Target Mechanical APDL Options Environment Temperature Generate Input Only 22, °C No TABLE 43 Model (A4) > Static Structural (A5) > Analysis Settings Object Name Analysis Settings 15 226 State Fully Defined Restart Analysis Restart Type Program Controlled Load Step 1 Substep 4 Time 1, s Step Controls Number Of Steps 1, Current Step Number 1, Step End Time Auto Time Stepping 1, s Program Controlled Solver Controls Solver Type Program Controlled Weak Springs On Spring Stiffness Program Controlled Solver Pivot Checking Program Controlled Large Deflection On Inertia Relief Off Restart Controls Generate Restart Points Manual Load Step Last Substep Last Retain Files After Full Solve Yes Nonlinear Controls Newton-Raphson Option Program Controlled Force Convergence Program Controlled Moment Convergence Program Controlled Displacement Convergence Program Controlled 227 Rotation Convergence Program Controlled Line Search Program Controlled Stabilization Off Output Controls Stress Yes Strain Yes Nodal Forces No Contact Miscellaneous No General Miscellaneous No Store Results At All Time Points Cache Results in Memory (Beta) Never Analysis Data Management Solver Files Directory C:\Users\GABRIEL\Desktop\Simulacion Corregida\Simulacion_smith_rice_files\dp0\SYS\MECH\ Future Analysis None Scratch Solver Files Directory Save MAPDL db No Delete Unneeded Files Yes Nonlinear Solution Yes Solver Units Active System Solver Unit System Object Name mks TABLE 44 Model (A4) > Static Structural (A5) > Loads Fixed Fixed Rotation Line Pressure Rotation 2 State Remote Displacement Fully Defined Scope Scoping Method Geometry Remote Points Geometry Selection Remote Point 1 Edge Remote Point 228 Coordinate System Global Coordinate System X Coordinate 0,37 m Y Coordinate 27,072 m Z Coordinate 6,83 m Location Defined Definition ID (Beta) 926 991 Type Line Pressure Define By Components Coordinate System 993 Fixed Rotation 3885 Remote Displacement Global Coordinate System X Component 0, N/m (ramped) 0, m (ramped) Y Component 0, N/m (ramped) 0, m (ramped) Z Component -3,e+005 N/m (ramped) 0, m (ramped) Suppressed No Rotation X Fixed Rotation Y Fixed Rotation Z Fixed Rotation X Fixed Rotation Y Fixed Rotation Z Fixed Rotation X 0, ° (ramped) Rotation Y 0, ° (ramped) Rotation Z 0, ° (ramped) Behavior Deformable Advanced Pinball Region All FIGURE 1 Model (A4) > Static Structural (A5) > Line Pressure 229 FIGURE 2 Model (A4) > Static Structural (A5) > Remote Displacement TABLE 45 Model (A4) > Static Structural (A5) > Loads 230 Object Name EndRelease EndRelease 2 State Suppressed Geometry Scoping Method Geometry Geometry Selection 1 Edge 2 Edges Definition Define on Both Sides Release Element Rotational X-Stiffness No Release Element Rotational Y-Stiffness No Release Element Rotational Z-Stiffness No Intermediate Location Number 0 Solution (A6) TABLE 46 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution Object Name Solution (A6) State Solved Adaptive Mesh Refinement Max Refinement Loops 1, Refinement Depth 2, Information Status Done Post Processing Mesh Source (Beta) Program Controlled Calculate Beam Section Results No TABLE 47 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Solution Information Object Name Solution Information State Solved Solution Information Solution Output Newton-Raphson Residuals Solver Output 0 231 Update Interval 2,5 s Display Points All FE Connection Visibility Activate Visibility Yes Display All FE Connectors Draw Connections Attached To Line Color All Nodes Connection Type Visible on Results No Line Thickness Single Display Type Lines TABLE 48 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Results Total Bending Total Bending Total Bending Object Name Equivalent Stress Moment Moment 2 Moment 3 State Solved Scope Scoping Method Geometry Layer Position Geometry Selection All Bodies 1 Edge Path Geometry Selection All Line Bodies 1 Body Entire Section Top/Bottom Path Path 3 Definition Type Equivalent (von-Mises) Stress Total Bending Moment By Time Display Time Last Calculate Time History Yes Identifier Suppressed No Integration Point Results 232 Display Option Averaged Average Across Bodies No Unaveraged Results Minimum 3149,2 Pa 1905,2 N·m 116,7 N·m Maximum 1,3052e+008 Pa 11140 N·m 3392,5 N·m Minimum Occurs On Surface Body Line Body Maximum Occurs On Surface Body Line Body Minimum Value Over Time Minimum 696,54 Pa 375,33 N·m 25,049 N·m Maximum 3149,2 Pa 1905,2 N·m 116,7 N·m Maximum Value Over Time Minimum 2,5676e+007 Pa 2214, N·m 683,5 N·m Maximum 1,3052e+008 Pa 11140 N·m 3392,5 N·m Information Time 1, s Load Step 1 Substep 4 Iteration Number 9 Graph Controls X-Axis S FIGURE 3 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Equivalent Stress 233 TABLE 49 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Equivalent Stress Time [s] Minimum [Pa] Maximum [Pa] 0,2 696,54 2,5676e+007 0,4 1331,6 5,1501e+007 0,7 2232,1 9,0663e+007 1, 3149,2 1,3052e+008 FIGURE 4 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Total Bending Moment 234 TABLE 50 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Total Bending Moment Time [s] Minimum [N·m] Maximum [N·m] 0,2 375,33 2214, 0,4 751,94 4432,5 0,7 1322,7 7774,4 1, 1905,2 11140 FIGURE 5 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Total Bending Moment 2 235 TABLE 51 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Total Bending Moment 2 Length [m] Value [N·m] 0, 10489 5584,7 4,9333e-002 5590,1 2088, 9,8667e-002 2094,4 3217,3 0,148 3215,7 5780,6 0,19733 5777,5 7816, 0,24667 7813,2 9172,5 0,296 9170,6 0,34533 9823,1 236 9822,4 9760,1 0,39467 9760,8 8981,6 0,444 8983,5 7489,6 0,49333 7492,5 5297,3 0,54267 5300,7 2504,8 0,592 2506,9 1911,9 0,64133 1905,2 6034,2 0,69067 6029,2 0,74 11140 FIGURE 6 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Total Bending Moment 3 237 TABLE 52 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Total Bending Moment 3 Time [s] Minimum [N·m] Maximum [N·m] 0,2 25,049 683,5 0,4 49,127 1363,5 0,7 83,687 2379,3 1, 116,7 3392,5 TABLE 53 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Command Snippet Object Name Commands (APDL) State Solved File File Name File Status File not found Definition Suppressed No Output Search Prefix my_ Invalidate Solution No 238 Target Mechanical APDL Input Arguments ARG1 ARG2 ARG3 ARG4 ARG5 ARG6 ARG7 ARG8 ARG9 Results Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Commands (APDL) /RGB,INDEX,100,100,100,0 ! cerrar color de fondo /RGB,INDEX,0,0,0,15 ! Activar Negro/Blanco color reverso /VIEW,1,0,0,1 ! configurar vista en el plano frontal (FRONT) set,last /view,,0,0,0 /plopt,info,3 /efact,2 /show,png ! enviar plots a archivo *.PNG /gfile,550 ! Ajustar tamaño de archivo allsel ESEL,S,ENAME,,188 ETABLE,Fx-i,SMISC,1 ! Historia de fuerza axial, nodo inicial-i ETABLE,Fx-j,SMISC,14 ! Historia de fuerza axial, nodo final-j ETABLE,SFz-i,SMISC,5 ! Historia de la fuerza cortante-z, nodo inicial-i ETABLE,SFz-j,SMISC,18 ! Historia de la fuerza cortante-z, nodo final-j ETABLE,SFy-i,SMISC, 6 ! Historia de la fuerza cortante-y, nodo inicial-i ETABLE,SFy-j,SMISC,19 ! Historia de la fuerza cortante-y, nodo final-j ETABLE,Mz-i,SMISC, 3 ! Historia del momento flector-z, nodo inicial-i ETABLE,Mz-j,SMISC,16 ! Historia del momento flector-z, nodo final-j ETABLE,My-i,SMISC,2 ! Historia del momento flector-y, nodo inicial-i ETABLE,My-j,SMISC,15 ! Historia del momento flector-y, nodo final-j PLLS,Fx-i,Fx-j ! Diagrama de fuerza axial PLLS,SFz-i,SFz-j ! Diagrama de fuerza cortante al lado de cada elemento PLLS,SFy-i,SFy-j ! Diagrama de fuerza cortante al lado de cada elemento PLLS,Mz-i,Mz-j ! Diagrama de momento flector al lado de cada elemento PLLS,My-i,My-j ! Diagrama de momento flector al lado de cada elemento allsel ! Seleccionar todo! Commands inserted into this file will be executed immediately after the ANSYS /POST1 command. 239 ! Active UNIT system in Workbench when this object was created: Metric (mm, kg, N, s, mV, mA) ! NOTE: Any data that requires units (such as mass) is assumed to be in the consistent solver unit system. ! See Solving Units in the help system for more information. FIGURE 7 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Commands (APDL) > Post Output FIGURE 8 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Commands (APDL) > Post Output 2 240 FIGURE 9 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Commands (APDL) > Post Output 3 241 FIGURE 10 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Commands (APDL) > Post Output 4 FIGURE 11 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Commands (APDL) > Post Output 5 242 TABLE 54 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Tool Object Name Beam Tool Beam Tool 2 Beam Tool 3 State Solved Scope Geometry All Line Bodies 1 Edge TABLE 55 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Tool > Results Object Name Direct Stress Minimum Combined Stress Maximum Combined Stress State Solved Definition Type Direct Stress Minimum Combined Stress Maximum Combined Stress By Time Display Time Last Calculate Time History Yes Identifier Suppressed No Integration Point Results Display Option Averaged Results Minimum -9,9586e+006 Pa -8,4635e+008 Pa -1,5146e+006 Pa Maximum 1,1763e+008 Pa 3,6408e+007 Pa 9,9771e+008 Pa Minimum Occurs On Line Body Maximum Occurs On Line Body Minimum Value Over Time Minimum -9,9586e+006 Pa -8,4635e+008 Pa -1,5146e+006 Pa Maximum -2,0008e+006 Pa -1,7171e+008 Pa -2,673e+005 Pa Maximum Value Over Time Minimum 2,3422e+007 Pa 7,0947e+006 Pa 1,9791e+008 Pa Maximum 1,1763e+008 Pa 3,6408e+007 Pa 9,9771e+008 Pa Information Time 1, s 243 Load Step 1 Substep 4 Iteration Number 9 FIGURE 12 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Tool > Direct Stress TABLE 56 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Tool > Direct Stress Time [s] Minimum [Pa] Maximum [Pa] 0,2 -2,0008e+006 2,3422e+007 0,4 -3,9963e+006 4,6876e+007 0,7 -6,9812e+006 8,2163e+007 1, -9,9586e+006 1,1763e+008 FIGURE 13 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Tool > Minimum Combined Stress 244 TABLE 57 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Tool > Minimum Combined Stress Time [s] Minimum [Pa] Maximum [Pa] 0,2 -1,7171e+008 7,0947e+006 0,4 -3,4237e+008 1,4286e+007 0,7 -5,9602e+008 2,5247e+007 1, -8,4635e+008 3,6408e+007 FIGURE 14 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Tool > Maximum Combined Stress 245 TABLE 58 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Tool > Maximum Combined Stress Time [s] Minimum [Pa] Maximum [Pa] 0,2 -2,673e+005 1,9791e+008 0,4 -5,5238e+005 3,9641e+008 0,7 -1,0133e+006 6,9578e+008 1, -1,5146e+006 9,9771e+008 TABLE 59 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Post 2 Object Name Beam Post 2 Beam Post State Solved Geometry Scoping Method Geometry Geometry Selection 2 Edges 1 Edge Definition Result Component BEAM_BENDING_M Y 246 Scale Autoscale Rotate Result (in degrees) 0 Intermediate Colors 3 By Time Display Time Last Results Minimum 0, Maximum 0, Minimum Occurs On Line Body Maximum Occurs On Line Body FIGURE 15 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Post 2 TABLE 60 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Post 2 Time [s] Minimum Maximum 0,2 0,4 0,7 0, 0, 247 1, FIGURE 16 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Post TABLE 61 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Beam Post Time [s] Minimum Maximum 0,2 0,4 0, 0, 0,7 1, Material Data Structural Steel TABLE 62 Structural Steel > Constants Density 7850, kg m^-3 Coefficient of Thermal Expansion 1,2e-005 C^-1 Specific Heat 434, J kg^-1 C^-1 248 Thermal Conductivity 60,5 W m^-1 C^-1 Resistivity 1,7e-007 ohm m TABLE 63 Structural Steel > Compressive Ultimate Strength Compressive Ultimate Strength Pa 0, TABLE 64 Structural Steel > Compressive Yield Strength Compressive Yield Strength Pa 2,5e+008 TABLE 65 Structural Steel > Tensile Yield Strength Tensile Yield Strength Pa 2,5e+008 TABLE 66 Structural Steel > Tensile Ultimate Strength Tensile Ultimate Strength Pa 4,6e+008 TABLE 67 Structural Steel > Isotropic Secant Coefficient of Thermal Expansion Reference Temperature C 22, TABLE 68 Structural Steel > Alternating Stress Mean Stress Alternating Stress Pa Cycles Mean Stress Pa 3,999e+009 10, 0, 2,827e+009 20, 0, 1,896e+009 50, 0, 1,413e+009 100, 0, 1,069e+009 200, 0, 4,41e+008 2000, 0, 2,62e+008 10000 0, 249 2,14e+008 20000 0, 1,38e+008 1,e+005 0, 1,14e+008 2,e+005 0, 8,62e+007 1,e+006 0, TABLE 69 Structural Steel > Strain-Life Parameters Strength Coefficient Pa 9,2e+008 Strength Exponent Ductility Coefficient -0,106 0,213 Ductility Exponent -0,47 Cyclic Strength Coefficient Pa 1,e+009 Cyclic Strain Hardening Exponent 0,2 TABLE 70 Structural Steel > Isotropic Elasticity Temperature C Young's Modulus Pa Poisson's Ratio Bulk Modulus Pa Shear Modulus Pa 2,e+011 0,3 1,6667e+011 TABLE 71 Structural Steel > Isotropic Relative Permeability Relative Permeability 10000 TABLE 72 Structural Steel > Bilinear Isotropic Hardening Yield Strength Pa Tangent Modulus Pa Temperature C 2,5e+009 1,45e+009 7,6923e+010
