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MEMORIA DE CÁLCULO CUERDAS DE VIDA Y SEGURIDAD
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1. INTRODUCCIÓN
Dadas las condiciones de trabajo en terreno y sobre todo para las maniobras, yasea normal o críticas de montaje es necesario considerar siempre estándares básicos deseguridad, los cuales garanticen un trabajo óptimo sin accidentes. Específicamente paratrabajos con condiciones críticas de seguridad, espacio y ergonomía de labor, esnecesario asegurar las condiciones mínimas y básicas de seguridad. Es a partir de esto,que desde hace ya un par de años han sido considerados como variable trascendental,dentro de las etapas de fabricación y montaje, el concepto de diseño mecánico yestructural, y por sobre todo el cálculo estructural, que permita conjeturar globalmente yparticularmente, que cargas y características son capaces de alcanzar el equipo o elelemento fabricado.
En el caso de maniobras y trabajo con personas sobre y bajo estructuras, o queéstos se encuentren realizando labores en zona a gran altura o con grandes vanos conpotencial caída bajo condiciones críticas de trabajo. Para la realización del presentetrabajo, es necesario considerar la evaluación de los denominados “pinzas”, además dela resistencia del cable y del sistema de empotramiento.
En el presente trabajo, será desarrollado empíricamente un estudio por medio deuna Memoria de Cálculo, para una soportación provisoria realizada en la zonaespecífica de Espesadores de Relaves y Concentrado.
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2. ALCANCE
El análisis de los sistemas de cables de vida, bajo las condiciones de trabajo, esnecesario de ser evaluadas previamente bajo condiciones utilizadas actualmente, paraluego verificar la capacidad máxima de labor de cada uno de los sistemas en formaindependiente.
Cada uno de los sistemas ha sido analizado por medio de especificaciónentregada por cada uno de los proveedores particulares de la Constructora DSD-EIMISA.
Figura.1. Sistema de seguridad “Cable de Vida”.
Figura.2. Detalle de sistema de Pie derecho.
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ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN
La figura 1 muestra el alcance bajo el cual se encuentran instalados los cables devida, y además bajo que condiciones se encuentran éstos trabajando.
En primera instancia, ha de ser evaluado, la carga que es generada por la caídade dos personas, y que condición generan sobre los cables de seguridad y cables devida, para luego verificar cada una de las condiciones.
2.1. CAÍDA DE PERSONAS
Se diseñó un cable de seguridad para soportar la caída de dos personas, conFactor de Seguridad dos (2) según NEO 07
Según la teoría de conservación de la energía y la conservación de la cantidad demovimiento se pueden hacer las siguientes conjeturas:
t
VmF
*; donde
V = hg **2 (velocidad)
t = tiempo
El peso de ambas personas, es considerado como de 200 [kg], además evaluandola posibilidad de una condición dinámica de 10%, equivalente a 20 [kg], quedando untotal de 220 [kg].
2.2. CÁLCULO DE LA FLECHA DE CABLE (½´´)
De acuerdo a antecedentes visualizados, dentro de un conjunto dedocumentación referente a cálculo de catenarias, refiere a un 4% del vano. Lo que en elcaso particular equivale a 240 [mm]
2.3. CÁLCULO DE CARGA
Para un cable de acero, es decir un estrobo, se estimó un t = 1 s y unadisminución en la altura de no mayor a 1,2m +0,24m, incluyendo la caída libre y elestiramiento de estrobo.
F=
s
m
1,0
44,1*s
m9.81*2*[kg]220
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F = 11.693.74 [N]F = 1.192,02 [kg] ~ 1.200 [kg]
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Se considera un cable de mínimo 13 [mm] = ´´21
En condición de utilización de cable de ´´21 , es necesario una carga de 2.500
[kgf] (24.545 [N]), por lo que para esto, se considera una carga máxima de 461,78 [kg],equivalente a 4 personas.
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PINZAS.
En el caso de las pinzas y dada la complejidad del sistema, han de cumplirciertos requerimientos básicos de trabajo, los cuales entregan condiciones íntegras deseguridad y garantía diseño.
En el caso de los sistemas de pinzas, Crosby Inc Group, entregan ciertasrecomendaciones como las implementadas en la tabla.1.
Tabla.1. Especificaciones Pinzas Crosby G-450
En la presente tabla, configura que el número específico de pinzas necesariaspara que éste trabajo sea desarrollado en forma correcta , es de 3 y deben requerir untorque mínimo de 65 [lb*pie] = 88,13 [Nm].
Número de Pinzas = 3
Torque Requerido = 65 [lb*pie] = 88,13 [Nm].
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2.4. DETERMINACIÓN DE TENSIONES SOBRE EL CABLE:
Previo a cualquier tipo de análisis es necesario considerar y evaluar las cargassobre el cable, evaluando como maximo 2 personas+10% de carga dinámica, y unángulo máximo de 15º, entre horizontal y cable.
TY= 113,88 [kg] ; TX= 425[kg]
2.5. SOLDADURA:
Electrodo Utilizado = E 7018 AWS
Dimensión nominal de soldadura (f) = 10 [mm]
Perímetro de Soldadura = 152,4 [mm]
Esfuerzo Admisible (SAV) = 1,05 [ton/cm]
Por lo tanto = TA = 2* L*SAV = 2*15,24*1,05 = 31,53 [ton]
440
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2.6. COMPRESIÓN SOBRE PERFIL (PANDEO):
De acuerdo a lo estudiado, el tubo corresponde a un tubo de 1½´´ con 4 mm deespesor, la condición de pandeo es la siguiente:
I => Ix-x = Iy-y = 12,93 cm4
W => Sx-x = Sy-y = 5,35 cm3
A = 5,16 cm2
i =A
I XX =A
I YY = 1,58 [cm] ; k = 1
Pandeo
λ =i
Lk *=
58,1
85*1= 53,79 [-]
2
2
11*
C
Y
CFS
F 0 < λ < CC
Pcrit=
2
2 *
23
12
E
CC < λ <
CC=YF
E**1 2; FS =
38
1
8
3
3
5
CC CC
Por tanto, los resultados son los siguientes:
CC=YF
E**1 2= 90,49 [ - ] (A-36 => E = 2,1*106 [kg/cm2])
Fy = 2.531 [kg/cm2]
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8
FS =
38
1
8
3
3
5
CC CC
= 1,89 [ - ]
PCrit =
2
2
11*
C
Y
CFS
F = 1.102,56 [kg/cm2]
Carga Crítica = 5.689,21[kg]
F.S. = 6,76 [-]
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2.7. CÁLCULO FLEXIÓN:
MOMENTO FLECTANTE MÁXIMO
De acuerdo al estudio de carga realizado al cable, entrega que la capacidad detrabajo máxima corresponde a 440 [kg], de los cuales sólo la componente horizontal, esla que asume la carga de flexión, corresponde a lo siguiente:
F = 440 * cos 15º
F = 425 [kg]
l = 0,85 [m]
MMAX =8
l*F= 53,13 [kg*m] = 5.312,5 [kg*cm]
De acuerdo a lo estudiado, el tubo corresponde a un tubo de 1½´´ con 4 mm deespesor, la condición de pandeo es la siguiente:
I => Ix-x = Iy-y = 12,93 cm4
W => Sx-x = Sy-y = 5,35 cm3
A = 5,16 cm2
σ =w
M MAX = 993 [kg/cm2].
Se verifica Flexo-Compresión al perfil.
3.0 CONCLUSIONES.
En base al análisis anterior podemos verificar y confirmar que de acuerdo a losparámetros considerados para la confección de este sistema de CUERDA DE VIDA yesta memoria de cálculo, cumple con el objeto de resistir la eventual caída de unapersona.