INSTRUCTIVO PARA REALIZAR CALCULOS PARA APLICACIONES DE TIENDETUBOS o SIDE BOOM

1.0 OBJETIVO

Recopilar la información necesaria y diseñar el procedimiento de bajado de tubería de 42” con Tiende Tubos o Side Boom en la Construcción del Oleoducto Bicentenario de Colombia.

Generar estrategias para disminuir la accidentalidad en la ejecución de la actividad de bajado de tubería de 42”, identificando los riesgos para implementar los controles y las acciones preventivas y de seguridad.

Utilizar los manuales de rendimiento de los Tiende Tubos o Side Boom que vamos a utilizar durante la ejecución del proyecto a fin de conocer el estado operativo de os mismos antes de comenzar las obras.

Capacitar a los operadores en las buenas prácticas de HSE y dar los conceptos básicos para el mantenimiento y la inspección de estas maquinas o dispositivo mecánico que pueden ser peligrosos si no se mantiene en buenas condiciones, si lo maneja un operador falto de capacitación o poco cuidadoso o si se hace funcionar de forma irresponsable.

2.0 ALCANCE

Este instructivo es de aplicación en todos los frentes de trabajo de tubería en donde se utilicen Tiende Tubos o Side Boom en la Construcción del Oleoducto Bicentenario de Colombia.

3.0 DEFICINIONES

A continuación se presentan una serie de términos con sus definiciones que permitirá entender el contenido del Manual Guía de Administración – Programa de Aseguramiento en Levantamiento Mecánico de Cargas.

A

Accesorios para izamiento de carga: Tales como Grilletes, eslingas metálicas o sintéticas, diferenciales, estrobos, cables, cadenas, bloques y aparejos, vigas palomier, ojos de izamiento en cajas, cestas, puntos de izamiento, entre otros.

Aguilón: Extensión de la pluma de la grúa. ANSI: Instituto Nacional Americano de Estándares. Aparejador: Es la persona quien realiza el amarre de la carga que

va a ser levantada por un equipo de izaje. Área superficial: Es la relación de dos (2) de las tres dimensiones

que siempre conforman un objeto o carga (ejemplo = Largo X Ancho).

B

Bloque del gancho: Es un accesorio de levantamiento del cual está suspendido el gancho y a través del cual pasan las líneas del cable.

Bloque de carga: Estructura de metal para montar poleas, para cables de acero y que tienen un gancho en el extremo inferior para sujetar la carga. También conocido como bloque del gancho.

C

Cabrestante (Winche): Torno de eje vertical que se emplea para mover grandes pesos por medio de una maroma o cable que se va arrollando en él a medida que gira movido por la potencia aplicada en unas barras o palancas que se introducen en las cajas abiertas en el canto exterior del cilindro o en la parte alta de la máquina.

Capacidad bruta: Es lo que el equipo de izaje puede levantar sin tener en cuenta el peso del gancho, la pelota, los dispositivos de levantamiento o cualquier otro dispositivo conectado al equipo que no esté considerado como parte de la carga.

Capacidad neta: Es lo que un equipo de izaje puede levantar

teniendo en cuenta el peso del gancho, la pelota los dispositivos de levantamiento o cualquier otro dispositivo conectado al equipo, que no esté considerado como parte de la carga.

Carga: Es el equipo o material que va a ser levantado por un equipo de izaje.

Carga lateral: Carga que impone fuerzas horizontales en el lateral del pescante de una grúa o side boom.

Contrapeso: Es un peso adicional que se conecta a los cables anti giratorios o en general a cualquier cable de manera que este permanezca pensionado aun cuando no se tenga una carga amarrada. También es el peso localizado en la base de la pluma, el cual ayuda a la estabilidad de la misma en el momento de levantar una carga.

Corrosión: Fenómeno físico-químico mediante el cual un material sufre deterioro debido a la variación, por oxidación de la composición química de las capas más externas del material. Este proceso debilita las propiedades del material. Es fácilmente reconocible y se puede minimizar manteniendo el material alejado de la humedad.

Cuadrante de operación: Los cuadrantes de operación son aquellas áreas con respecto a la posición de la grúa, donde se levantan y se depositan las cargas, es decir adelante, atrás, lado derecho, lado izquierdo. Se debe tener en cuenta que, según la configuración de la grúa, éstas no poseen las mismas capacidades en todos los cuadrantes.

D

Diámetro: Es la medida de la línea que atraviesa un círculo pasando por la mitad de este.

E

Ejecutor: Persona encargada de realizar un trabajo de manejo de carga. Se refiere tanto a personal propio como contratista.

Equipos para izaje: Grúas, camión grúas, side booms, winches, puente grúas, montacargas, manlift o camión canasta.

Eslingas: Dispositivo utilizado para el levantamiento de cargas y varía de acuerdo a la capacidad y al uso que se le vaya a dar. De esa manera existen eslingas de cable, de cadena y sintéticas.

Estándar: Son valores que se han establecido para las capacidades o dimensiones de los materiales de acuerdo a unas condiciones generales y normales de operación.

F

Freno de izaje de gancho de carga: Freno para controlar el tambor sobre el que enrolla el cable de izaje del gancho.

Freno del tambor de izaje: Freno para controlar el tambor en el

que se enrolla la línea de izaje de la carga.

G

Gráfico de carga: También conocido como gráfico de capacidad, gráfico de clasificación. gráfico de izaje.

I

Interruptor de final de carrera: Dispositivo localizado al final de la última sección de la pluma de una grúa el cual no permite que se estrelle el bloque con el conjunto de poleas localizado en el extremo de la pluma.

L

Levantamiento: Es el trabajo de suspender del suelo y mover una carga con un equipo de izaje.

Línea de izaje del pescante: Cable usado para controlar el movimiento del pescante en un plano vertical.

O

Oruga: Es un sistema de desplazamiento y apoyo que utilizan algunas grúas y consiste en una serie de placas metálicas unidas entre sí que rodean dos ejes, los que a su vez brindan la tracción necesaria para el desplazamiento.

P

Paso o tramo de un cable: Es la medida para inspeccionar la cantidad de alambres rotos en un cable. En un cable existen gran cantidad de paso y este número depende de la longitud del cable. Existen varios tipos de pasos, y cada tipo está determinado por la forma en la cual los torones están colocados en el cable y por la forma en el cual los alambres están situados en los torones. Dependiendo de la colocación del torón se define si el paso es derecho o izquierdo, y dependiendo de la colocación de los alambres en el torón se define si es paso regular o lang.

Pluma o boom: Es el brazo principal de la grúa, es de donde cuelgan el bloque y a su vez las cargas. Existen varios tipos de plumas como: plumas telescópicas y plumas de celosía o armazón.

R

Radio de carga: Es la distancia horizontal desde la proyección del eje de rotación a la superficie de soporte antes de levantar la carga hasta el centro de la línea de levantamiento con la carga aplicada.

Radio de operación: Es la distancia horizontal comprendida entre el eje de la corona de giro antes de levantar la carga y el eje del gancho de carga después de izada la carga.

S

SAE: Society of Automotive Engineers. Señalizador/Señalero: Persona de señalización. El único individuo

responsable de dar directivas al operador. Estas directivas pueden ser vía señales manuales o por comunicaciones de radio.

4.0 Aplicaciones típicas de tiende tubos o Side Boom en condiciones de terreno liso y firme

561M colocando tubos de 8 a 16 pulgadas

572R colocando tubos de 16 a 24 pulgadas

583R colocando tubos de 24 a 38 pulgadas

589 colocando tubos de más de 40 pulgadas

5.0 GRAFICO DE UN BAJADO DE TUBERIA ESTANDAR

L

CN

= 2xPZ Extensión de Pluma

Pendiente Segura Ancho Zanja

= 2xø

BAJADO DE TUBERIA IDEAL

ø

Pro

fund

idad

Zan

ja =

2.5

xø

La ilustración precedente proporciona información general acerca de las aplicaciones típicas de los tiende tubos o Side Boom.

Aunque el ejemplo que sigue explora muchas de las variables involucradas en el tendido de tubos, no cubre todas las posibles variables que el contratista de tendido de tubos debe tener en consideración.

Al considerar el tiende tubos o Side Boom apropiado para una aplicación, hay que tener en cuenta muchas consideraciones aparte de la capacidad nominal de levantamiento de la máquina según la SAE. Estas variables incluyen, pero no se limitan a, las siguientes:

Diámetro y peso del tubo por pie linealEl ancho de la zanja, que es normalmente el doble del diámetro del tuboLa profundidad de la zanja que es normalmente más de 2,5 veces el diámetro del tuboPendiente Segura es la distancia desde la zanja hasta el inicio de la zapata del Side boom necesaria por las condiciones de estabilidad del suelo generalmente 2:1 (Esta debe ser igual a dos veces la profundidad de la zanja)

Distancia aceptable entre los puntos de levantamiento del tubo cuando está colgando (para evitar que el tubo se doble) se determina según las características de doblez del tubo. Si los puntos de levantamiento están demasiado separados, se puede producir una comba en el tubo debido a su propio peso y se dañaría el tubo, las variables a tener en cuenta son:

El factor de seguridad de operación deseado por el contratistaLa longitud a la cual deberá estar colgando el tubo al colocarlo está determinada por las características de dobles del tubo, el terreno, etc.Las condiciones del suelo, preparación de la base de la carretera

Un punto importante a considerar es la extensión necesaria de la pluma. Esta es la distancia desde el centro del tubo hasta el riel de la cadena izquierda del tractor. Se puede calcular la extensión de la pluma que se necesita para una aplicación como sigue:

Extensión de la pluma = 2 x Profundidad de la zanja + (0,5 x ancho de la zanja).

Puede encontrarse la capacidad nominal de carga del tiende tubos o Side Boom a una extensión determinada de la pluma (según ANSI/ASME B30.14) en las gráficas de capacidad de carga en esta sección del Manual de rendimiento. Una vez que se ha determinado la capacidad de carga, se puede calcular la distancia máxima entre los puntos de levantamiento como sigue:

Distancia Máxima Entre Dos = Capacidad de Carga con esa Extensión de la PlumaPuntos de Levantamiento Factor de Seguridad x Peso del Tubo por Pie Lineal

La distancia máxima entre los puntos de levantamiento del tubo (según las características de doblez del tubo) puede ser menor que la distancia máxima entre

los puntos de levantamiento, calculada en función de la capacidad de carga del tiende tubos o Side Boom. Si este es el caso, se debe utilizar la distancia más corta para evitar causar daños al tubo.

Como ejemplo, considere un proyecto de tendido de tubos de 42 pulgadas de diámetro y de 5/8 pulgada de grosor de la pared del tubo, con un peso de 302,5 libras por pie lineal y en un suelo que tiene una pendiente de seguridad de 2. Utilizando las fórmulas anteriores:

La profundidad de la zanja debe ser de 2.5 x 42 pulgadas = 2.5 x 1.067 mts = 2.66 mts de profundidadEl ancho de la zanja debe ser de 2 x 42 pulgadas = 2 x 1.067 mts = 2.134 mts de anchoLa extensión de la pluma debe ser de 2 x 2.66 mts + (0,5 x 2.134 mts) = = 5.32 mts + 1.067 mts= 6.4 mts

Utilizando la gráfica de capacidades de levantamiento del Side Boom 589 encontramos que el equipo tiene una capacidad nominal de carga según ANSI de aproximadamente de 40.000 libras con una extensión de la pluma de 6.4 mts.

Al usar los valores de carga nominal, es importante tener en cuenta que las gráficas de capacidades de levantamiento se basan en los procedimientos de prueba de SAE y de ANSI, en los cuales las pruebas de los tiende tubos se hacen en superficies horizontales de cemento. Cuando se trabaja en suelos en condiciones más blandas o cuando se trabaja en pendientes, se puede reducir de forma importante la capacidad de carga del tiende tubos.

Si el contratista utiliza un factor de seguridad igual a 2, entonces la distancia máxima entre los puntos de levantamiento del tubo es:

Distancia Máxima Entre Dos = Capacidad de Carga con esa Extensión de la Pluma

Puntos de Levantamiento Factor de Seguridad x Peso del Tubo por Pie Lineal

Reemplazando tenemos: 40.000 lbs__ = 66,11 Pies = 19.83 mts 2 x 302.5 lb/pie

Es importante recordar que 19.83 mts es la distancia entre los puntos de levantamiento, no la distancia entre el extremo delantero de un tiende tubos y el extremo trasero de otro.

Ejemplo 2: Si suponemos que hay que tener 200 metros de tubo colgando durante el proceso de bajado, ¿cuantos Tiende Tubos o Side Boom tenemos que utilizar ? :

200 mts = 10.085 Esto significa que necesita diez (10) Side Boom para bajar 19.83 mts a la zanja los 200 mts de tubería colgada.

En el caso particular de Bicentenario la pendiente segura (PS) será igual a dos veces la profundidad de la zanja (PZ),

PS = 2x(PZ) = 2x(2.5xø) PS = 2x(2.5x1.067) PS = 5.33 metros

Esto significa que para dar cumplimiento a la norma el Tiende tubos o Side Boom deberá estar separado del borde de la zanja a una distancia de 5.33 metros, para evitar derrumbamiento del talud de la excavación ya que el tiende tubos tiene un peso aproximado de 65 toneladas y además vamos a carretear los equipos por zonas inundables o terrenos saturados de agua.

En terrenos firmes y de mejor compactación se puede acercar el tiende tubos al borde de la zanja, la distancia recomendada es de una vez el ancho de equipo, ó sea aproximadamente 3 mts, esto trae como consecuencia que los equipos ganan capacidad de carga, si aplicamos esta premisa al ejemplo anterior entonces tenemos:

1.- Extensión de la pluma = 3 mts + (0,5 x ancho de la zanja) Extensión de Pluma = 3 mts + (0,5 x 2ø) Extensión de Pluma = 3 mts + (0,5 x 2(1.067)) Extensión de Pluma = 3 mts + (0,5 x 2.134) Extensión de Pluma = 3 mts + (1.067) Extensión de Pluma = 4.067 mts

Consultando la carta de capacidad de carga de un Tiende Tubos o Side Boom Cat 589 para esta extensión de Pluma es de 60000 lbs.

2.- Distancia Máxima Entre Dos = Capacidad de Carga con esa Extensión de la Pluma Puntos de Levantamiento Factor de Seguridad x Peso del Tubo por Pie LinealReemplazando tenemos: 60.000 lbs__ = 99.17 Pies = 29.72 mts 2 x 302.5 lb/pie

Ejemplo: Si suponemos que hay que tener 200 metros de tubo colgando durante el proceso de bajado a la zanja, ¿cuantos Tiende Tubos o Side Boom tenemos que utilizar ? :

200 mts = 6.729 Esto significa que se necesitan siete (7) Side Boom Cat 589 29.72 mts para bajar a la zanja los 200 mts de tubería colgada.

INSPECCIONES DE LOS TIENDE TUBOS o SIDE BOOMINSPECCIÓN ESTRUCTURA DEL TIENDE TUBOS o SIDE BOOM Inspeccione el Side Boom estructural y operacionalmente Inspeccione cuidadosamente las orugas y sprokersInspeccione el sistema hidráulico (control de fugas)Inspección sistema eléctricoInspeccione funcionamiento de contrapesasInspeccione cuidadosamente el winche, cable de pluma, cable de carga, poleas, patecla.Inspeccione el freno del wincheVerifique la ausencia de fisuras de ser necesario recurra a pruebas no destructivasVerifique el ensamble de la pluma al equipo (pasadores, pines)Verifique que ningún elemento de la pluma se encuentre doblado o averiado

Verifique puentes de la pluma y soldadurasVerifique el cabezal de la pluma

Utilizando protección en las manos inspeccione los cables según los criterios de rechazo: Seis o más alambres rotos en un trenzadoTres o más alambres rotos en un cordón de trenzadoUn alambre roto cerca de un lugar de ponchamientoPor arco eléctrico o calor Nido de pájaro Aplastamiento Alta torcedura Corrosión Si encuentra hilos rotos que no pasen los criterios de rechazo identifique para efectos de seguimiento y trazabilidadVerificar lubricación del cable del winche

Inspeccione Gancho y PoleaSuperficie por desgaste, deformaciones, melladuras y grietasCuello del gancho por señales o aberturaAldaba de seguridad en sitio y trabajandoChavetas y poleas por roturas ó dañosÁreas en dudas hacer tintas penetrantes ó partículas magnéticasSe debe conocer el WLL del gancho.La polea debe ser para el diámetro del cableLa polea no debe estar golpeada, deformada, fisurada ni desgastes superiores a lo permitido.

Antes de cualquier operación verifique:Inspección preoperacional escrita del Side Boom Inspección de elementos de izaje cada vez que se usen Elaboración y validación plan de izajeTabla de capacidad en españolRealización charla pre-izajeCompetencia y certificación del personal involucradoCertificación del equipo y elementos de izajeAnálisis de riesgos y permisos de trabajoVerificación de: piso, pendientes, obstáculos, aparejamiento y carga. Extintor con carga vigente y kit de seguridad y ambientalUso de EPP con los personas involucrados

Operación segura del Side BoomLos SIDE BOOM están diseñados para izar cargas en forma vertical.Las cargas deben estar totalmente sueltasLas cargas se deben llevar lo más cercano posible al pisoSe debe evitar que la carga pénduleSe debe evitar golpes de plumaSiempre se deben llevar las cargas con los mínimos radios

Siempre se deben aparejar las cargas del centro de gravedad Siempre se deben utilizar cuerdas guías para controlar las cargas Siempre se debe conocer el peso, el tamaño, la forma y el contenido de la cargaHacer plan de izaje, tener en cuenta el péndulo de la carga en el carreteo (25%)Escoger aparejos adecuados e inspeccionarlos antes del usoEn el carreteo llevar la carga cerca al piso y con mínimo radioEn pendientes se debe winchar el Side BoomSe debe inspeccionar cable del winche de tiro, grilletes, orejas, antes de la operación Adecuar correctamente la vía carreteable, dejar pendiente al lado contrario de la zanja.Planear la maniobra identificando peligros y riesgos de la operaciónHacer plan de izaje múltipleUbicar los equipos de tal manera que haya una correcta repartición de cargas, siguiendo este instructivo.Ubicar los equipos en la distancia segura de la zanja Escoger un líder para controlar la operación de cada equipoEl líder se debe ubicar en un lugar donde tenga la visibilidad de toda la maniobraInspeccionar los equipos antes de realizar la maniobraInspeccionar los elementos de izaje de cargasAsegurar la lingada con un equipo o con un muerto en la parte final Evitar péndulos y golpes de pluma en la maniobraConozca e interprete a cabalidad la tabla de capacidades de los equipos a utilizarVerifique que no existan redes eléctricas o que estas estén señalizadasMantenga el área de operación sin personal alrededor, el desplazamiento involuntario de la carga o falla en el cable puede causar lesiones serias o muerte.