saber.ucv.vesaber.ucv.ve/bitstream/123456789/6779/1/TEG Rubén F... · 2017. 7. 14. · Dedicatoria...

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

DISEÑO DE UN SISTEMA DE ANCLAJE PARA LA SUJECIÓN DE LA LÍNEA DE VIDA PARA LOS TRABAJOS

EN ALTURAS EN EL SECTOR ELÉCTRICO

Presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezuela

Por el Br. Salcedo R. Rubén F. Para optar al título de Ingeniero Mecánico

Caracas, 2009

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

DISEÑO DE UN SISTEMA DE ANCLAJE PARA LA SUJECIÓN DE LA LÍNEA DE VIDA PARA LOS TRABAJOS

EN ALTURAS EN EL SECTOR ELÉCTRICO

Tutor Académico: Prof. Fausto Carpentiero Tutor Industrial: Lic. Fátima Tavares

Presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezuela

Por el Br. Salcedo R. Rubén F. Para optar al título de Ingeniero Mecánico

Caracas, 2009

Dedicatoria

Dedicatoria

Dedico este trabajo a un par de personas que hoy viven;

ellos representan el principio activo necesario

para la formación

del ser que hoy represento;

para mí son ejemplo y estimulo;

son simplemente seres especiales que nunca

me han defraudado, y sé que no esperan nada a cambio

de mi en contra de todo su amor entregado.

Para mi madre María R. de Salcedo y mi padre Fidolo Salcedo.

Mil gracias…

17/05/2.009

Agradecimientos

Agradecimientos

Agradezco a mi grupo familiar por prestarme apoyo a lo largo de mi vida; madre, padre y hermanas (Marcela y Almara); su compañía fue determinante para lograr el nivel académico y personal con el que hoy me ubico.

Existe un grupo de personas que han aparecido en mi vida incluso antes de iniciar este TEG, los cuales se ganaron mi aprecio y agradecimiento (Feldriana T., Rafael M., Emilio A., Eduardo M., Julio E., Félix L., Mónica B.) muchas, muchas gracias por su apoyo oportuno…

Agradezco a mi prof. Fausto Carpentiero por aceptarme como su tutoreado, y por su disposición de de guiarme en todo momento con mucha paciencia.

Gracias Fátima Tavares, por brindarme la oportunidad de hacer mi TEG, en SHA-EDC, y prestarme toda la colaboración que necesite para terminar de buena forma mi TEG; además de presentarme un grupo maravilloso de trabajo que supo colaborarme en todo momento para atender mis necesidades. Fátima gracias por tu paciencia…

Agradezco también a mis buenos compañeros de trabajo por su disposición de ayuda, paciencia y demostración de amistad sincera (Rommy Arvelo, Reinaldo Díaz, Willian Silva, Vidal Jiménez). Gracias Ximena Carrasco (menilla).

Gracias UCV por permitirme formarme en tus inolvidables espacios, y bajo tan agradable ambiente que te caracteriza; hoy conforme y orgulloso agradezco a mi UUUCV.

Resumen

Salcedo R. Rubén F. DISEÑO DE UN SISTEMA DE ANCLAJE PARA LA SUJECIÓN DE LA LÍNEA DE VIDA PARA LOS TRABAJOS EN ALTURAS

EN EL SECTOR ELÉCTRICO

Tutor Académico: Prof. Fausto Carpentiero. Tutor Industrial: Lic. Fátima Tavares. Tesis. Caracas, U.C.V. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Mecánica. 2009, 211 págs.

Palabras claves: LOPCYMAT, SISTEMA DE ANCLAJE, SISTEMA ANTICAIDAS, LÍNEA DE VIDA, ESCALADA DE POSTES, LINIEROS, SEGURIDAD INDUSTRIAL, ENERGIA MECANICA, IMPACTO.

Resumen. El presente TEG es el diseño de un sistema de seguridad útil para mitigar el riesgo de caídas en la ejecución de actividades de escalada de postes a nivel de distribución aérea de energía eléctrica. Su marco legal se basa en los artículos 53 y 56 de la LOPCYMAT. Los objetivos que guiaron este trabajo se refieren al diseño de un sistema de anclaje para la línea de vida de los trabajadores que realizan actividades en alturas de la Electricidad de Caracas, e investigar los actuales dispositivos utilizados en los trabajos de altura, revisión de las nomas vigentes y sus características técnicas; así como también ubicar el punto adecuado para el sistema de anclaje, seleccionar el material y diseñar los planos correspondientes. Los elementos mecánicos se estudiaron bajo teorías de impacto y energía de deformación, en donde unos de sus principales componentes que es la línea de vida se le practicó un ensayo destructivo a carga axial, con el que se determinó sus características técnicas, tales como capacidad de absorber energía debido a su deformación, carga de rotura y adecuadas características físicas y mecánicas, normadas a nivel internacional para la ejecución de dicha actividad. El diseño obtenido consta de un conjunto de elementos mecánicos, instrucciones de uso e instalación que han sido estudiados bajo diversas teorías de fallas y aplicación de herramientas de sondeo; cuyo producto del diseño lo representa un “gancho de vida” el cual presenta una geometría, que se recomienda elaborar con un material apropiado a su aplicación especifica, los tramos del mencionado gancho se modelaron matemáticamente como una viga en voladizo y un recipiente a presión; con el objetivo de conocer sus relaciones de esfuerzos-deformación, y así garantizar bajo las teorías de máximo esfuerzo cortante octaedral (Von Misses), máximo esfuerzo flexionante y un respectivo factor de seguridad y esfuerzo de fluencia propio del material seleccionado, que dicho elemento no fallará bajo las cargas aplicadas. Adicionalmente se presenta las instrucciones de instalación y de uso.

Resumen

Salcedo R. Rubén F. DESIGN OF A SYSTEM ANCHORAGE FOR THE SUBJECT

OF THE LIFE´S LINE FOR THE HEIGHTS IN THE ELECTRICITY SECTOR

Academic Tutor: Prof. Fausto Carpentiero. Industrial Tutor: Ms.

Fátima Tavares. Thesis. Caracas, U.C.V. Faculty of Engineering. School of Mechanical Engineering. 2009, 211 pp.

Keywords: LOPCYMAT, ANCHORING SYSTEMS, FALL OUT SYSTEM, LIFE LINE, CLIMBING TUBE LINEMEN, SAFETY, MECHANICAL ENERGY, IMPACT. Abstract. This TEG are legal where Articles 53 and 56 of the LOPCYMAT presents a design of a useful security system to mitigate the risk of falls in activities climbing poles at the aerial distribution of electricity. The design obtained is a set of mechanical elements, and installation instructions for use that have been studied in various failure theories and application of survey tools. Studied the mechanical impact and low energy theories of deformation, where one of its components that is the line of life is a destructive test performed on axial load, which determined their technical characteristics, such as capacity absorb energy due to its deformation, breaking load and good mechanical characteristics and physical standards for the execution of that activity. Another element of the mechanical product design represents a "hook is life," said hook has a geometry and material to fit your specific application, the hook portions of that has been modeled mathematically as a cantilever beam and a pressure vessel; with the aim of their efforts-strain relations, and under the guarantee of maximum shear theories octaedral (Von Misses), maximum effort and a respective bellding, safety factor and effort creep proper material selection, not that that element fail under the loads applied. Additionally provides installation instructions and instructions for use.

Índice General

vii

Indice General

Capítulo I ............................................................................................................. 1

1.1 Introducción ................................................................................................ 1

1.2 Motivación ................................................................................................ .. 2

1.3 Antecedentes ............................................................................................... 4

1.4 Planteamiento del problema........................................................................ 8

1.5 Objetivo General ....................................................................................... 10

1.6 Objetivos Específicos................................................................................ 10

1.7 Alcances .................................................................................................... 11

Capítulo II.......................................................................................................... 13

Marco Teórico ................................................................................................ ... 13

2.1 - Seguridad Industrial y Condiciones de Trabajo...................................... 14

2.1.1 - Seguridad Industrial......................................................................... 15

Generalidades y Entes Reguladores de la Seguridad Industrial.............. 17

Inpsasel.................................................................................................... 18

Funciones de Inpsasel (tomado de la página oficial de Inpsasel

10/09/2008) ............................................................................................. 18

Entes Normalizadores (Fondonorma – COVENIN) ............................... 19

2.1.2 La Empresa (La Electricidad de Caracas) .......................................... 20

Gerencia Funcional de Seguridad Higiene y Ambiente (SHA) .............. 22

Índice General

viii

Términos de Interés Relacionados con Seguridad Industrial según La

Electricidad de Caracas ........................................................................... 23

Equipos de Protección Personal (EPP) y Equipos de Protección Colectiva

(EPC)....................................................................................................... 28

2.1.3 Gerencia y Análisis de Riesgos.......................................................... 29

Actividades Recomendadas para la Administración Efectiva de Riesgos

................................................................................................................. 29

Administración de Peligros ..................................................................... 32

Identificación de Peligros........................................................................ 32

Análisis de Frecuencia ............................................................................ 33

Clasificación de Riesgos ......................................................................... 33

El Factor Humano ................................................................................... 35

2.2 Equipos, Instrumentos y Fundamentos Asociados a la Actividad de los

Linieros ........................................................................................................... 35

2.2.1 Los Linieros y su Formación ............................................................. 36

2.2.2 Postes y Unidades Electro-Mecánicas ............................................... 37

Postes de Sección Tubular ...................................................................... 38

Elementos Estructurales de Montajes Aéreas de Líneas de Distribución 40

Rango de Tensión de Trabajo Utilizados por La Empresa La Electricidad

de Caracas en la Fase de Distribución de Energía Eléctrica ................... 42

Clasificación de las Estructuras Electro-Mecánicas Según Configuración

Geométrica Espacial de las Fases que la Conforman.............................. 45

Configuración Tipo (Q) de Líneas Aéreas de Distribución de Energía

Eléctrica................................................................................................... 46

Configuración Tipo (U) de Líneas Aéreas de Distribución de Energía

Eléctrica................................................................................................... 48

Índice General

ix

Configuración Tipo (R) de Líneas Aéreas de Distribución de Energía

Eléctrica................................................................................................... 50

Configuraciones y Montajes no Estándar ............................................... 53

2.2.3 Definiciones y Términos Asociados al Trabajo de los Linieros ........ 54

2.3 El Proceso de Diseño ................................................................................ 64

2.3.1 Directrices y Recomendaciones para Concretar un Proceso de Diseño

Efectivo ....................................................................................................... 64

Aspectos del Proceso de Diseño ............................................................. 65

Encuestas y Entrevistas ........................................................................... 67

Método de Generación y Selección de Soluciones ................................ . 67

Selección de Materiales........................................................................... 69

Criterios y Herramientas para la Selección de Materiales………….. .... 69

Capítulo III………………………………………………………..…………...72

Metodología Experimental y Cálculo..………….…………………………....72

3.1 Recolección de Información Bibliográfica y Material de Apoyo……….73

3.2 Desarrollo del Sistema de Anclaje………………………………………76

3.2.1 Criterios de Diseño…………………………………………………..85

3.2.2 Matriz de Selección………………………………………………….86

3.2.3 Descripción del Modelo de Diseño…………………………………..93

3.2.4 Carga Estática Equivalente debido al Impacto………………………93

Energía Mecánica del Sistema (U)……………………………………...94

Gráficos de los tramos de curva reconstruidas (Carga -Deformación

axial) de Líneas de Vida Ensayadas…………………………………...110

3.2.5 Ubicación del Sistema de Anclaje…………………………………113

3.2.6 Selección del Material……………………………………………..114

Índice General

x

3.2.7 Calculo de Fuerza de Tornillo (FT ) y Fuerza de Roce (Fr

3.2.8 Análisis de Esfuerzos……………………………………………….122

) para

movimiento inminente del sistema de anclaje……………………………116

Modelo Físico “Recipiente a Presión”………………………………...124

Teoría de Falla de Von Misses para un Estado Triaxial de Esfuerzos...127

Modelo Físico “Viga en Voladizo…………………………………….128

Estudio de la “Viga con Resistencia Constante”……………………...132

Superposición de Efectos……………………………………………...133

Estudio de Resistencia de la Superficie del Poste……………………..136

Capítulo IV……...……………………………………………………………138

Análisis y Resultados……………………...…………………………………138

4.1 Normas, Estándares de Seguridad y Construcción de unidades Electro-

Mecánicas-……..………………………………………………………......138

4.2 Respecto al Procedimiento actual de Escalada y Subida de Postes…....144

4.3 Sistemas de Anclajes para uso Industrial…...…………………………148

4.4 Estudio de Usuario Aplicado a Personal de la EDC………....……......154

4.5 Ubicación adecuada del Sistema de Anclaje sobre el Poste………...…162

4.6 Material seleccionado para la Construcción del Sistema de Anclaje.....162

4.7 El Diseño Propuesto……………………………………………………163

4.8 La Carga Estática Equivalente……………………………………..….164

4.9 Relación de Carga Estática Equivalente respecto al Trabajo realizado para

deformar el Sistema de Anclaje con sus elementos………………………..164

4.10 Ensayos de Tracción aplicados a las Líneas de Vida………………...165

4.11 Factor de Caída……………………………………………………....168

4.12 Determinación de Límites de Contacto (Sistema de Anclaje-Poste)...168

Índice General

xi

4.13 Estudio de contacto Poste, “Gancho de Vida” y Abrazadera…….....169

4.14 Estudio de Fuerza de Roce, Fuerza de los Pernos y Condición de

Movimiento Inminente del Sistema de Anclaje……………………………170

4.15 Análisis de Esfuerzo Sección Circular del Sistema de Anclaje

(Recipientes a Presión)……………………………………………………..170

4.16 Análisis de Esfuerzo Sección rectangular del Sistema de Anclaje (Viga

en Voladizo)………………………………………………………………..171

4.17 Deformación de la “Viga en Voladizo”……………….…………..…174

4.18 Resistencia del la Superficie del Poste ante la Instalación del Sistema de

Anclaje……………………………………………….…………………….174

Capítulo V……………………………………………..………………..….…176

Conclusión y Recomendaciones…………………………………………..…176

5.1 Conclusiones………………………………………………………..…….176

5.2 Recomendaciones………………………………………………………...180

Apéndices……………………………………………………………………..181

Referencias Bibliográficas…………………………………………………...189

Anexos………………………………………………………………………...196

Lista de Tablas

xii

Lista de Tablas

Tabla 2-1 (Capacidad instalada del sistema por compañías filiales) ................. 21

Tabla 2-2 (Reglas de ORO de Seguridad – EDC; tomado de tríptico Conceptos

Básicos de Seguridad SHA-EDC).................................................................... 27

Tabla 2-3 (Diagrama de clasificación de riesgos; Matriz de Riesgos)…...….... 34

Tabla 2-4 (Características físicas, postes de sección tubular)............................ 39

Tabla 2-5 (Características de herrajes ferrosos usados en sistemas eléctricos de

distribución) ........................................................................................................ 41

Tabla 2-6 (Clasificacion de rangos de tension, manejados en el sector electrico

nacional).............................................................................................................. 42

Tabla 2-7 (Tabla resumen de montajes electro-mecánicos tipo (Q)) ................. 48

Tabla 2-8 (Tabla resumen de montajes electro-mecánicos tipo (U)) ................. 50

Tabla 2-9 (Tabla resumen de montajes electro-mecánicos tipo (R)) ................. 52

Tabla 2-10 (Propiedades más comunes en la selección de materiales)............. 70

Tabla 3-1 (Resumen de agrupación de propuestas solución según su principio de

funcionamiento)…...……………………………………………………………84

Lista de Tablas

xiii

Tabla 3-2 (Criterios de diseño ordenados según su valor importancia)………..85

Tabla 3-3 (Matriz de selección de ideas)………...…………………………….86

Tabla 3-4 (Máquina de Ensayos Universales Losenhausen, y algunos ensayos

practicados a líneas de vida respetando la norma ASTM A 931-96 y NFPA

70E)……………………………………………………………………………100

Tabla 3-5 (Información correspondiente al método iterativo aplicado sobre la

gráfica obtenida durante el ensayo de tracción 1 de la línea de vida)…………102


gráfica obtenida durante el ensayo de tracción 2 de la línea de vida).………...102

Tabla 3-7(Información correspondiente al método iterativo aplicado sobre la

gráfica obtenida durante el ensayo de tracción 3 de la línea de vida)……........103


gráfica obtenida durante el ensayo de tracción 4 de la línea de vida).………...103

Tabla 3-9 (Resumen de método iterativo usado para determinar la carga estática

equivalente)…….…….………………………………………………………..104

Tabla 3-10 (Tabla resumen del método de pendientes de la recta, usado para

hallar valores de 𝑃𝑃𝑚𝑚 sobre las curvas de carga deformación de la línea de vida)

………………………………………………………………………………...108

Lista de Tablas

xiv

Tabla 3-11 (Pares coordenados correspondientes a las curvas carga deformación

en los tramos de curva a estudiar)……………………………….…………….109

Tabla 3-12 (Polinomios de aproximación obtenidos con el ajuste polinominal

aplicado a las tabla de datos (tabla 3-9) antes indicada)…….......…………….110

Tabla 3-13 (Resumen de valores de 𝑘𝑘𝑛𝑛 obtenidos por medio de la derivada del

polinomio de aproximación, evaluada en el punto de interés)………..………112

Tabla 3-14 (Resultado de carga estática equivalente usando el parámetro kn

determinado a partir de la derivada de los polinomios)……………………….112

Tabla 3-15 (Tabla resumen limites de integración para determinar la fuerza de

roce entre poste y gancho-abrazadera)………………………….......................119

Tabla 3-16 (Comparación de propiedades mecánicas de pernos sugeridos para el

diseño propuesto, y cargas máxima de tracción y corte aplicadas al perno).....121

Tabla 4-1 (Equipos de seguridad usados para realizar trabajos en alturas por

personal de La Electricidad de Caracas)………………………………………140

Tabla 4-2 (Normativa que aplica al Diseño del Sistema de Anclaje)……...…143

Tabla 4-3 (Detalles de rango de ubicación del sistema de anclaje sobre en

poste)…… ……………………………………………………………………162

Lista de Tablas

xv

Tabla 4-4 (Resumen del método de tanteo iterativo empleado bajo las curvas

carga vs. Deformación axial)……………………………………………….....166

Tabla 4-5 (Resumen del valores obtenidos de carga estática equivalente

mediante el método de aproximación lineal simple de las curva obtenida de los

ensayos)……………………………………………………………………….166

Tabla 4-6 (Comparación de valores de carga estática equivalente obtenidos

usando constante de elasticidad por el método de aproximación lineal simple y

evaluando la derivada del polinomio en el punto de interés)…………………167

Tabla 4-7 (Tabla resumen limites de integración para determinar la fuerza de

roce entre poste y gancho- abrazadera)………………………………………..168

Lista de Figuras

xvi

Lista de Figuras

Figura 1-1 (Diferentes posiciones de trabajo empleadas por linieros de la EDC;

y se observan equipos de protección empleados en la actualidad junto a el riesgo

de una potencial caída)........................................................................................ 12

Figura 2-1 (Estructura del Marco Teórico) ........................................................ 13

Figura 2-2 (Principales daños derivados del trabajo; tomado de Cortes 2001. p

30) ....................................................................................................................... 15

Figura 2-3 (Seguridad Industrial y sus Áreas del Saber) ................................ ... 17

Figura 2-4 (Area servida en el negocio de distribución de La Electricidad de

Caracas y sus empresas filiales).......................................................................... 21

Figura 2-5 (Organigrama estructural jerárquico de La Electricidad de Caracas)

............................................................................................................................. 22

Figura 2-7 (Distancias mínimas entre las líneas de Alta tensión y Baja tensión;

poste con banco de trasformadores)…………………………………………….44

Figura 2-8 (Tipos de configuración en líneas aéreas de distribución de energía

eléctrica).............................................................................................................. 45

Figura 2-9 (Abrazadera universal diseño en Angulo)........................................ 55

Lista de Figuras

xvii

Figura2-10 (Arnes de Protección 5 anillos usado por los Linieros de la EDC) . 56

Figura 2-11 (Imágenes de cinchas usadas por linieros de la EDC al momento

de escalar postres) ............................................................................................... 58

Figura 2-12 (Vistas dimensionadas de cruceta usadas para instalaciones

electro-mecánicas)............................................................................................... 59

Figura 2-13 (Imagen de eslinga de protección usadas por los linieros de la

EDC ) .................................................................................................................. 60

Figura 2-14 (Pértiga telescópica de 12 m. usados por linieros de la EDC;

terminal universal ) ............................................................................................. 62

Figura 2-15 (Esquema estructural de un proceso de diseño recomendado)....... 66

Figura 3-1 (Esquema de la metodología experimental)………...……………...72

Figura 3-2 (Imagen representativa de la propuesta (11); ubicada en el grupo

III)………………………………………………………………………………78


I)…………………………………………………………………………..……79

Figura 3-4 (Imagen representativa de las propuestas (7) y (29); ubicada en el

grupo I)………………………………………………………………..………..79

Lista de Figuras

xviii

Figura 3-5 (Imagen representativa de la propuestas (13) y (16); ubicada en el

grupo)………...…………………………………………………………………80


III)……...……………………………………………………………………….80

Figura 3-7 (Imagen representativa de la propuesta (23); ubicada en el grupo III)

………………………………………………………………………………….81


III)...…………………………………………………………………………….81

Figura 3-9 (Imagen representativa de las propuestas (15) y (24); ubicada en el

grupo III)..……………………………………………………………………...82


IV)...…………………………………….………………………………………82

Figura 3-11 (Imagen representativa de la propuesta (31) (descartada por no ser

técnicamente factible) ………………………………………………………….83

Figura 3-12 (Solución conceptual)……..……………………………………...88

Figura 3-13 (En la imagen superior se observa un modelo de gancho armable

ensamblado con tornillos en las abrazaderas) ………………………………….89

Lista de Figuras

xix

Figura 3-14 (Sistema de anclaje armable abrazadera gancho con ángulo)……90

Figura 3-15 (Sistema de anclaje mostrado en la figura anterior ensamblado)...90

Figura 3-16 (Sistema de anclaje hibrido, de una abrazdera)……………...…...91

Figura 3-17 (Se muestra una vista oblicua y de planta del sistema de anclaje

instalado en el poste)…………………………..……………………………......92

Figura 3-18 (Carta Ashby Esfuerzo de fluencia – Tenacidad)……………....115

Figura 3-19 (Diagrama de cuerpo libre en tres dimensiones de la sección curva

del gancho de vida)……………………………………………..……………..116

Figura 3-20 (Ilustración de estructura planteada como diseño y modelos físicos

visibles; viga en voladizo y recipiente a presión con estado de esfuerzo triaxial;

cuasiplano)…………………………………………………………………….123

Figura 3-21 (Estado de Esfuerzo triaxial sobre la superficie del poste).......…136

Figura 4-1 (Esquema resumen que identifica el procedimiento actual de

escalada y subida de postes por parte de los linieros de La Electricidad de

Caracas)…………………………………………………………….…………144

Figura 4-2 (Distribución de presiones de forma sinusoidal entre el contacto

gancho de vida –poste y abrazadera- poste)…………..………………………169

Abreviaturas y Símbolos

xx

Abreviaturas y Símbolos ∆𝑥𝑥 Diferencia de longitud; Deformación en dirección de la carga

𝛿𝛿 Deformación axial

𝜃𝜃 Angulo que forma la carga estática equivalente con la vertical

𝜃𝜃𝑔𝑔 Angulo mayor que define el arco asociado a la fuerza de roce critica

𝜃𝜃𝑝𝑝 Angulo menor que define el arco asociado a la fuerza de roce critica

𝜇𝜇𝑠𝑠 Coeficiente de roce estático

𝜎𝜎1,2,3 Esfuerzos principales

𝜎𝜎𝑎𝑎𝑥𝑥𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 Esfuerzo axial por superposición

𝜎𝜎𝑓𝑓𝑎𝑎𝑓𝑓𝑥𝑥 Esfuerzo flexionante por superposición

𝜎𝜎𝑚𝑚𝑎𝑎𝑥𝑥 Esfuerzo máximo debido al momento flector máximo

𝜎𝜎𝑛𝑛𝑚𝑚𝑎𝑎𝑥𝑥 Esfuerzo normal máximo por superposición de efectos

𝜎𝜎𝑟𝑟 Esfuerzo radial

𝜎𝜎𝜃𝜃 Esfuerzo tangencial

𝜌𝜌 Densidad del material

𝜏𝜏𝑥𝑥𝑥𝑥 Esfuerzo cortante en el plano xy

𝐴𝐴 Área de la sección transversal de la viga

𝑎𝑎 Diámetro de agujero para el perno ubicado en el “Gancho de Vida”

𝑏𝑏 Base de la sección transversal de la viga

BWR Blue Water Ropes (marca de línea de vida)

𝑐𝑐 Distancia del eje neutro a la fibra más alejada de la viga

𝑑𝑑 Diámetro del perno

𝐸𝐸𝐴𝐴 Modulo de elasticidad del acero AISI S1

𝐹𝐹𝐹𝐹 Factor de caída

𝐹𝐹. 𝑆𝑆. Factor de seguridad


xxi

𝐹𝐹. 𝑆𝑆.𝑐𝑐 Factor de seguridad corregido

𝐹𝐹. 𝑆𝑆.𝑇𝑇 Factor de seguridad para la fuerza del tornillo

𝐹𝐹𝑇𝑇 Fuerza del tornillo

𝐹𝐹𝑇𝑇1 Fuerza del tornillo para el poste de diámetro (𝜑𝜑 = 8,89 𝑐𝑐𝑚𝑚)

𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐹𝐹 Fuerza del tornillo para el poste de diámetro (𝜑𝜑 = 11,43 𝑐𝑐𝑚𝑚), corregida

𝐹𝐹𝑇𝑇2 Fuerza del tornillo para el poste de diámetro (𝜑𝜑 = 11,43 𝑐𝑐𝑚𝑚)

𝐹𝐹𝑇𝑇2𝐹𝐹 Fuerza del tornillo para el poste de diámetro (𝜑𝜑 = 11,43 𝑐𝑐𝑚𝑚),

corregida

𝐹𝐹𝑇𝑇𝑐𝑐 Fuerza del tornillo corregida

𝐹𝐹𝑟𝑟 Fuerza de roce

𝐹𝐹𝑟𝑟𝑐𝑐 Fuerza de roce corregida

𝑔𝑔 Aceleración de gravedad

ℎ Altura de la sección transversal de la viga

ℎ′ Altura de caída

ℎ𝐵𝐵 Altura de la sección transversal de la viga en la sección (B)

ℎ𝑥𝑥 Altura de la sección transversal de viga en función de (x)

𝐼𝐼𝑥𝑥 Momento de inercia de la sección rectangular de la viga

𝑘𝑘 Constante de elasticidad del material

𝑘𝑘𝑛𝑛 Concentrador de esfuerzo teórico

𝑘𝑘𝑛𝑛𝑎𝑎 Concentrador de esfuerzo teorico para maximo esfuerzo axial

𝑘𝑘𝑛𝑛𝑝𝑝 Pendientes de tramo de rectas ubicadas en graficas de ensayos.

𝑘𝑘𝑇𝑇 Factor de torsión del perno según su acabado superficial

𝐿𝐿 Longitud de la viga

𝐿𝐿′ Ancho que define la superficie de contacto poste abrazadera-gancho

𝑚𝑚 Masa media de un liniero


xxii

𝑀𝑀𝑚𝑚𝑎𝑎𝑥𝑥 Momento flector máximo

𝑁𝑁 Fuerza normal

𝑁𝑁𝑎𝑎 Fuerza normal respecto a las abrazaderas

𝑁𝑁𝑐𝑐𝑟𝑟𝑎𝑎𝑐𝑐 Fuerza normal asociada a la fuerza de roce critica

NE New England (marca de línea de vida)

NFPA National Fire Protection Association

𝑁𝑁𝑔𝑔 Fuerza normal respecto al “gancho de vida”

𝑃𝑃𝑎𝑎 Presión interna del recipiente a presión

𝑃𝑃𝑚𝑚 Carga equivalente de impacto

𝑃𝑃𝑜𝑜 Presión externa del recipiente a presión

𝑟𝑟𝑎𝑎 Radio interno del recipiente a presión

𝑟𝑟𝑜𝑜 Radio externo del recipiente a presión

𝑆𝑆 Modulo de sección

𝑆𝑆𝑥𝑥 Esfuerzo de fluencia

𝑈𝑈 Energía mecánica del sistema

𝑈𝑈𝑐𝑐 Energía cinética del sistema

𝑈𝑈𝑑𝑑 Energía de deformación de la viga

𝑈𝑈𝑎𝑎 Energía de deformación de la línea de vida

𝑈𝑈𝑝𝑝 Energía potencial del sistema

𝑣𝑣 Velocidad

𝑣𝑣𝑓𝑓 Velocidad final

𝑣𝑣0 Velocidad inicial

𝑤𝑤 Altura de sección rectangular usada para hallar el valor de concentrador de esfuerzos.

𝑥𝑥1 Deflexión máxima de la viga

Capítulo I - Introducción

1

Capítulo I

1.1 Introducción

La actividad de escalada y subida de postes es considerada de alto riesgo

según teorías usadas para la administración de riesgos a nivel industrial (Matriz

de Aceptación de Riesgos); cuyos principales parámetros de evaluación son la

frecuencia con la que se ejecuta la actividad considerada riesgosa, y la magnitud

del daño que se generaría en caso de concretarse un accidente. La Electricidad de

Caracas mediante la Gerencia Funcional de Seguridad Higiene y Ambiente y

conforme a la LOPCYMAT ha planteado la actualización y mejora de tal

procedimiento, a fin de mitigar el riesgo antes descrito. En el presente se

propone un diseño de un sistema de anclaje con el que se reducen los riesgos de

dicha actividad.

El diseño planteado ha evolucionado pasando por investigación

referencial, estudio de usuarios, salidas de campo, aplicación de sesiones de

generación de ideas solución; para luego seleccionar una idea considerada más

apropiada según los criterios de diseño que se han propuesto en un principio, y

otros que han surgido durante el desarrollo del trabajo.

Finalmente el diseño planteado ha sido validado mediante la aplicación

de métodos y modelos matemáticos que describen el comportamiento de los

materiales y por ende su capacidad de resistir a las cargas y estados de esfuerzos

característicos del sistema.


2

1.2 Motivación

En cualquier empresa responsable se unen esfuerzos para mantener un

ambiente y condiciones de trabajo adecuadas para llevar a cabo el normal

ejercicio de los oficios que desarrollan los empleados de dichas empresas. La

Electricidad de Caracas como empresa responsable ha asumido el compromiso

de velar porque se mantengan unas buenas condiciones de trabajo en sus

diversos ambientes de trabajo y actualizar de manera continua estas condiciones

de trabajo; y es así como esta empresa mantiene un grupo de profesionales

destacados en una Gerencia Funcional de Seguridad Higiene y Ambiente (SHA),

que velan por mantener y elevar las condiciones de confort, seguridad y

asistencia básica a los empleados de dicha empresa; de esta manera La

Electricidad de Caracas cumple además con los compromisos legales y jurídicos

que plantean las leyes vigentes que regulan las condiciones de trabajo mínimas

adecuadas de los trabajadores venezolanos.

Luego de una revisión de la Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y

Medio Ambiente de Trabajo (LOPCYMAT), se pueden destacar los artículos 53

y 56, los cuales están referidos a los derechos del empleado y deberes del

empleador respectivamente; el articulo 56 numeral 1 contempla el deber que

mantiene el empleador de organizar y planificar el trabajo de los empleados en

conformidad con los avances tecnológicos que permitan la ejecución del trabajo

en condiciones adecuadas a la capacidad física de los trabajadores y

trabajadoras, y además su dignidad como personas humanas; por otro lado el

artículo 53 de la mencionada ley contempla aspectos relacionados con los

derechos de los empleados, en donde se pueden notar específicamente en el

numeral 4, que los trabajadores y trabajadoras tienen derecho a no ser sometidos

a condiciones de trabajo peligrosas o insalubres que de acuerdo a los avances


3

técnicos y científicos existan, y puedan ser eliminadas o atenuadas con

modificaciones al proceso productivo, a las instalaciones, puestos de trabajo o

mediante protecciones colectivas. Los dos (2) artículos mencionados

anteriormente justifican por completo el presente proyecto de Trabajo Especial

de Grado (TEG) desde el punto de vista de una necesidad legal e industrial.

Teniendo en cuenta que los trabajadores y trabajadoras representan un

activo incalculable para La Electricidad de Caracas, la directiva de esta empresa

decidió invertir en el desarrollo de una serie de proyectos con los cuales se

pretende reducir al mínimo los riesgos de trabajo, además mitigar y eliminar de

ser posible los peligros latentes que pudieran afectar a los trabajadores de esta

empresa, y por que no de cualquier otro sector industrial o laboral que resulte

beneficiado con los trabajos de investigación que promueve La Electricidad de

Caracas; es por esta razón que la empresa propone el presente proyecto como

Trabajo Especial de Grado en el área de Ingeniería Mecánica, ya que es

conocido que un futuro profesional de esta área está en la capacidad de englobar

una serie de conocimientos técnicos adquiridos durante su lapso de formación,

entre los cuales se destaca la metodología recomendada para aplicar en un

adecuado proceso de diseño, y así culminar de forma exitosa el presente

proyecto agotando el extenso proceso de diseño y además materializar los

conocimientos académicos adquiridos en el respectivo lapso de formación de un

profesional de la Ingeniería Mecánica en la elaboración de un proyecto que

genera beneficios industriales, nacionales y sociales.

Se pretende con la ejecución de este proyecto poner en práctica

conocimientos técnicos específicos adquiridos, con el fin de contribuir con el


4

desarrollo del país; ya que este es uno de los principales objetivos del estudio e

investigación.

1.3 Antecedentes

Los oficios que involucran trabajos en alturas no son exclusivos de las

empresas nacionales del sector eléctrico como lo es La Electricidad de Caracas,

existen otros sectores industriales que afrontan diariamente trabajos en alturas,

sin dejar atrás las prácticas deportivas en donde la actividad medular radica en

maniobras en alturas; por lo cual resulta natural plantearse las siguientes

preguntas: se habrá propuesto anteriormente un problema parecido al que se

pretende resolver con este TEG? cómo se han resuelto anteriormente situaciones

parecidas? ha surgido una necesidad similar en el pasado? existirá ya un diseño

que se ajuste como solución a la necesidad principal planteada en este TEG?

podría aplicarse ajustes a algún diseño existente para adaptarlo como una

solución a la necesidad que plantea La Electricidad de Caracas para proponer

este TEG? Para intentar responder algunas o todas las preguntas anteriormente

planteadas fue justo iniciar una investigación documental y de campo con la que

se podría obtener una buena aproximación al diseño inicialmente solicitado y

también despejar las cuestiones planteadas anteriormente.

En la Biblioteca de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la UCV se

encontraron tres (3) Trabajos Especiales de Grado que representan una

referencia para la elaboración de este TEG, a pesar de que no están relacionados

con el sector eléctrico, trabajos en alturas ni tópicos de seguridad industrial,

estos TEG están relacionados con diseños de sistemas y dispositivos de sujeción

para diversas aplicaciones. A continuación se presenta un resumen de estos.


5

♦ Goncalves O., Jose A.; Martinez F., David (2007). “Diseño de un

sistema de sujeción de segmentos prefabricados en una máquina

tuneladora”. En este Trabajo Especial de Grado se planteó como objetivo

diseñar un sistema de sujeción de segmentos prefabricados que opere en el

erector y en la grúa de segmentos de una máquina tuneladora tipo escudo de

balance de presión de tierra modelados S-186 y S-187 marca Herrenknecht.

Para lograr esto se crearon propuestas solución por métodos de generación

de ideas y se seleccionó la que obtuvo mayor puntuación tras evaluarlas de

acuerdo a requisitos fijados previamente. Se desarrolló la idea seleccionada,

optimizando la forma y función de cada componente hasta obtener un

modelo que consta de un elastómero cónico con un cono de metal colocado

en su interior, y dos bases, una enroscada en la parte superior y otra en la

inferior del cono metálico. Entre ambos conos se introduce fluido a presión

para expandir el elastómero hasta que hace contacto con las paredes de un

agujero en los segmentos del túnel. El sistema deberá instalase por

duplicado, repartiendo el peso del segmento y el resto de las cargas en dos

grupos; sin embargo, se diseñaron para si uno falla, el otro pueda soportar

toda la carga. La ubicación de este sistema conlleva la sustitución de los tres

agujeros de los segmentos por dos con distintas ubicación y geometría,

aunque esto no afecta la funcionalidad del sistema de sujeción por vacío, el

cual se mantiene como sistema de respaldo. Luego se diseño un circuito

hidráulico estudiando la ubicación de sus componentes y la lógica de control

que lo acciona, por ultimo se analizaron los esfuerzos a los que se somete la

probeta elaborada empleando el método de los elementos finitos.

♦ Bustamantes M., Maria M. (2007). “Diseño de un dispositivo para la

sujeción de rieles y elementos de vía en Lorrys para una empresa


6

ferroviaria”. En este Trabajo Especial de Grado se evaluó el procedimiento

de mantenimiento para las líneas principales de la Compañía Anónima

Metro de Caracas (Línea I, II y III) diseñándose un dispositivos que permita

la sujeción eficaz y segura de las mencionadas piezas en los carretones de

transporte (Lorrys) disponibles en la empresa. Para esto se hizo una

evaluación visual del procedimiento y se aplicó el protocolo de diseño

generando la solución mas apropiada; posteriormente se desarrolló y

perfeccionó la propuesta garantizando así su buen funcionamiento. El

dispositivo se constituye por dos conjuntos fundamentales: un juego de

sincha con cabrestante y una grapa para la fijación. La sincha y el

cabrestante se seleccionó según las necesidades de agarre y la disponibilidad

en el mercado; la grapa se diseño en base a la sujeción tipo Nabla y se

conforma por un cuerpo principal de poliuretano y por un toque de acero,

ajustado ambos al Lorry a través de un perno.

♦ Celso R., Fortul M. (2005). “Diseño de un sistema de filtros de partículas

sólidas de agua salada para una Planta de Generación Eléctrica”. En la

Planta de Generación Ricardo Zuloaga, Tacoa, de La Electricidad de

Caracas, ubicada en la Guaira, se utiliza como fluido de enfriamiento agua

proveniente del mar. Para evitar el paso de materias sólidas y fauna marina,

utiliza un sistema de filtrado antes de las bombas de circulación, evitando

que los tubos del condensador se tapen. Estos equipos están fuera de

servicio, produciendo pérdidas para la empresa ya que baja la producción

por mantenimiento a los condensadores. En este trabajo especial de grado se

ha diseñado un sistema de filtros de partículas sólidas para Planta Tacoa,

donde a través de una metodología de diseño que comprende un estudio de

usuarios, técnicas comerciales existentes, espacio disponible, cargas


7

externas, estudio de corrosión en materiales, entre otros, se obtuvieron las

especificaciones de diseño, y por medio de la aplicación de tormentas de

ideas se definió una solución, la cual fue desarrollada hasta llegar a un

producto final. El diseño se caracteriza por su resistencia a la corrosión en

ambiente marino, aplicaciones de materiales anticorrosivos y de

disponibilidad en el mercado, bajo costo en mantenimiento, fácil operación

y construcción nacional.


8

1.4 Planteamiento del problema

Muchos esfuerzos se han dedicado para lograr la protección de los

trabajadores a través de controles orientados a evitar daños a su integridad física.

Por tal motivo y con la finalidad de mantener adecuadas condiciones de

seguridad, en La Electricidad de Caracas se han llevado a cabo acciones

dirigidas a elaborar normas, procedimientos e instruir al personal respecto a las

adecuadas prácticas de trabajo, que facilitan el desarrollo y control de maniobras

y rutinas de las diferentes actividades operativas. A través de la Gerencia

Funcional de Seguridad Higiene y Ambiente (SHA) y específicamente la Unidad

de Evaluación y Desarrollo, se desarrollan una serie de proyectos, enmarcados

en el cumplimiento de criterios nacionales e internacionales, tomando como

referencia el marco legal vigente, como lo es la Ley Orgánica de Prevención,

Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (LOPCYMAT), del 26 de julio del

año 2005, que tiene por objetivo, garantizar a los trabajadores y trabajadoras

condiciones de seguridad, salud y bienestar, en un ambiente de trabajo adecuado

y propicio para el ejercicio pleno de sus facultades físicas y mentales.

Actualmente, los trabajadores de La Electricidad de Caracas, al momento

de cumplir con sus actividades operativas en campo específicamente en el área

de distribución de energía eléctrica, las cuales contemplan trabajos de

mantenimiento, inspección e instalación en postes con alturas superiores a los 7

metros; cuentan únicamente con un sistema de soporte para posición de trabajo

(ver cuadro de fotos al final del capítulo, figura 1).

Esta actividad requiere de un sistema adicional de sujeción, que permita

evitar una caída accidental de los trabajadores, y garantizar la correcta sujeción

en caso de que ocurra un incidente como lo puede ser: la falla de los


9

dispositivos de protección en uso, el operador sufra un contacto con corriente

eléctrica o aplique una inadecuada maniobra al momento de intentar superar

tramos del postes, en los cuales es necesario liberarse por completo de los

dispositivos de sujeción; ya que puede presentarse dificultad de ascenso del

tramo y poca maniobrabilidad debido a los actuales dispositivos de escalada;

además de que por alguna razón los trabajadores pueden perder la conciencia, y

al ocurrir una situación de esta naturaleza el dispositivo que se pretende diseñar

permita resguardar la integridad del operador. Estos eventuales accidentes al

ocurrir sin un sistema de anclaje y línea de vida adecuada causarían daños

severos al trabajador generándoles lesiones y otros daños a la salud.

De acuerdo al texto anterior, La Electricidad de Caracas, cumpliendo con

su responsabilidad industrial y legal, enmarcada en el artículo 56 de la

LOPCYMAT, en cuanto a adoptar las medidas necesarias para garantizar a los

trabajadores y trabajadoras condiciones de seguridad y salud en el trabajo, unido

a promover la prevención de accidentes y enfermedades ocupacionales, se

plantea la necesidad de diseñar un sistema de anclaje para la sujeción de la línea

de vida que debe conectar al trabajador mientras ejecuta sus actividades con un

punto estratégico del entorno de trabajo, y con el que se pueda reducir al mínimo

una eventual caída de altura, logrando la suspensión del trabajador mediante esa

línea de vida.

Dada la importancia que tiene la seguridad del trabajador, la Gerencia

Funcional de Seguridad, Higiene y Ambiente tiene entre sus proyectos el diseño

de un sistema de anclaje para la sujeción de la línea de vida a un punto de

anclaje estratégico con respecto al trabajador. Este proyecto resulta de gran


10

interés para la elaboración de un Trabajo Especial de Grado para optar al título

de Ingeniero Mecánico.

1.5 Objetivo General

Diseñar un sistema de anclaje para la línea de vida de los trabajadores

que realizan actividades en altura de La Electricidad de Caracas.

1.6 Objetivos Específicos

1. Investigar los actuales dispositivos de seguridad utilizados por los

trabajadores de La Electricidad de Caracas al momento de realizar

trabajos en alturas.

2. Revisar las normas vigentes que aplican en el diseño del sistema de

anclaje y sus componentes.

3. Analizar el procedimiento actual de escalada y subida de postes.

4. Investigar las características técnicas de las estructuras de trabajo en uso

y de los dispositivos que la componen.

5. Estudiar diferentes tecnologías de anclajes utilizadas en el área de

seguridad laboral.

6. Realizar un estudio de usuario en el personal involucrado en los trabajos

de altura de La Electricidad de Caracas.

7. Determinar el punto adecuado sobre la estructura para ubicar el sistema

de anclaje.

8. Seleccionar el material adecuado para la construcción del sistema de

anclaje.

9. Diseñar el sistema de anclaje y sus componentes.

10. Dibujar los planos necesarios para la construcción del sistema de anclaje

y sus componentes.


11

11. Diseñar un nuevo procedimiento de escalada y subida de postes para el

trabajador donde se incluya el uso del sistema de anclaje.

1.7 Alcances

Para diseñar el sistema de anclaje, se estudiarán los aspectos

ergonómicos, técnicos y de usuarios que permitan seleccionar el

material adecuado de acuerdo a las condiciones de trabajo, carga

y medio ambiente. Se analizarán las características de los actuales dispositivos de

seguridad utilizados por los trabajadores, tomando en cuenta las

debilidades, necesidades, fortalezas y los requerimientos. Los planos del diseño propuesto se dibujarán con el apoyo de un

software de dibujo (CAD Diseño Asistido por Computadoras).

En la elaboración de este proyecto se desarrollaran todos los aspectos

relacionados con la ingeniería conceptual asociada a la concepción de una

propuesta de diseño, es decir, el producto “entregable” para este proyecto

representa un documento escrito, por lo que se entiende como un proyecto

factible, en el que se indica de manera detallada el procedimiento seguido para la

elaboración del mismo, además de la justificación documental y analítica del

resultado obtenido, así como los detalles y cálculos necesarios para la posterior

construcción y validación de la propuesta de diseño obtenida.


12

Figura 1 (Diferentes posiciones de trabajo empleadas por linieros de la EDC; y se observan equipos de protección empleados en la actualidad junto a el riesgo de una potencial caída)

Capítulo II - Marco Teórico

13

Capítulo II

Marco Teórico

En este capítulo se incorpora la información necesaria para sustentar

teóricamente el procedimiento asociado con las fases de ejecución del presente

proyecto, además de ilustrar de una forma clara las condiciones, conceptos y

características propias de esta investigación.

Se plantea a continuación se desarrollan tres títulos principales:

Seguridad Industrial y Condiciones de Trabajo; Equipos, Instrumentos y

Fundamentos Asociados a la Actividad de los Linieros; y Proceso de Diseño.

La figura 2-1 muestra cómo se desarrolla el marco teórico.

Figura 2-1 (Estructura del Marco Teórico)

Capítulo II

Marco Teórico

Seguridad Industrial y Condiciones de

Trabajo

Equipos, Instrumentos y Fundamentos Asociados a la

Actividad de los Linieros

Proceso de Diseño


14

2.1 - Seguridad Industrial y Condiciones de Trabajo

Resulta natural observar que junto a la evolución de la sociedad existe

una constante búsqueda por parte de los individuos que la conforman dedicada

a mejorar las condiciones de vida en cualquier sentido que implique una

situación de confort, seguridad a la integridad física y adecuada salud mental

del individuo; mientras que por otro lado también se observa que al transcurrir

del tiempo junto al progreso tecnológico e industrial de cualquier país, se

reporta un incremento en los indicadores de la vulnerabilidad física y mental de

individuos relacionados con algunos sectores sociales cuyas condiciones de

vida les mantiene propensos a prácticas de actividades particularmente

peligrosas, bien sea de carácter laboral, domestica o recreativas según sea el

caso.

Las principales actividades de riesgo que reportan organismos

internacionales de cooperación como la Organización Mundial de la Salud

(OMS), Organización Panamericana de la Salud (OPS), Organización

Internacional del Trabajo (OIT) están relacionadas con actividades laborales;

esto representa una situación de alerta, pues las actividades laborales son

fundamentales para el progreso de cualquier sociedad. En la figura 2-2 se

muestra un esquema en donde se indican los principales daños derivados del

trabajo.


15

Figura 2-2 (Principales daños derivados del trabajo; tomado de Cortes 2001. p 30)

Resulta inaceptable que en una sociedad moderna en la que existe

notable efervescencia en la producción y competencia industrial, no se

garanticen excelentes y actualizadas condiciones de trabajo en cuanto a

Seguridad Industrial se refiere. Se sabe además que el progreso industrial se

obtiene mediante jornadas industriales eficientes, las cuales solo pueden ser

logradas con una adecuada supervisión y estimulo a los protagonistas de dichas

actividades; dichos protagonistas son los trabajadores de campo y planta.

2.1.1 - Seguridad Industrial

Según (Cortes 2005 p 84) se entiende por Seguridad Industrial “la que

tiene por objeto la prevención y limitación de riesgos, así como la protección

contra accidentes y siniestros capaces de producir daños o perjuicios a las

personas, flora, fauna, bienes o al medio ambiente, derivados de la actividad

industrial o de la utilización, funcionamiento y mantenimiento de las

instalaciones o equipos y de la producción, uso o consumo, almacenamiento o

desecho de los productos industriales” mientras que según la American

Industrial Higienist Association (AIHA) la Higiene Industrial es la “ciencia y

arte dedicados al reconocimiento, evaluación y control de aquellos factores


16

ambientales o tensiones emanadas o provocadas por el lugar de trabajo y que

pueden ocasionar enfermedades, destruir la salud y el bienestar o crear algún

malestar significativo entre los trabajadores o los ciudadanos de una

comunidad”; mientras que otra definición reza así “Técnica no medica de

prevención de las enfermedades profesionales, que actúa sobre el ambiente y las

condiciones de trabajo” (Citado por Cortés 2005 p 41).

De acuerdo a las definiciones anteriores si se intenta definir Seguridad

Industria como un término resulta intuitivo asociar que esta frase compuesta

indica todo hecho, actividad y medidas que se puedan tomar y llevar a cabo con

el objetivo de resguardar a una población bien sea interna, o externa al sector de

producción industrial, así como a la estructura, edificación, maquinarias,

herramientas y materiales propiedad de la industria.

Asumiendo que la Seguridad Industria es una disciplina se debe conocer

que esta comprende dos grandes ramas (ver figura 2-3), una que se relaciona

con todos los aspectos que se pueden asociar a la preservación y cuidado

adecuado del medio ambiente, sistemas ecológicos, flora y fauna que podrían

resultar afectados de manera directa o indirecta por actividades industriales; y la

otra rama que trata directamente con aspectos que atañen a la salud

ocupacional en donde se toman en cuenta detalles de seguridad del trabajador,

buenas práctica y adecuado empleo de la instrumentación y maquinarias de

trabajo.


17

Seguridad Industrial

Figura 2-3 (Seguridad Industrial y sus Áreas del Saber)

Generalidades y Entes Reguladores de la Seguridad Industrial

Existen entes reguladores nacionales e internacionales encargados de

velar por que se ejecuten en forma correcta cada uno de los aspectos

relacionados con la seguridad e higiene industrial, dentro de estos entes

reguladores tenemos a Inpsasel (Instituto Nacional de Prevención Salud y

Seguridad Laboral) en el caso de nacional, y la ONU (Organización de

Naciones Unidas) en el caso internacional.

También existen entes encargados de mantener una normalización

ajustada a las necesidades de la industrial para así proveer y garantizar una

gestión industrial competitiva; para el caso nacional existe Fondonorma –

COVENIN (Comisión Venezolana de Normalización Industrial), y como

referencia internacionales son conocidas ISO (International Organization for

Standardization), ASTM (American Section of the International Association for

Testing Materials), DIN (Deutsches Institut für Normung), ASME (American

Salud e Higiene del trabajador junto a la preservación de la

estructura y bienes de la industria

Preservación, cuidado del medio

ambiente y control del impacto ambiental


18

Society of Mechanical Engineers), AISI (American Iron and Steel Institute

)

entre otras.

Inpsasel

El Instituto Nacional de Prevención, Salud y Seguridad Laborales

(Inpsasel), fue creado por la Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio

Ambiente de Trabajo, según Gaceta Oficial Número 3.850 de fecha 18 de julio

de 1986. Inpsasel es una institución comprometida con el diseño y la ejecución

de las políticas nacionales en materia de promoción, prevención y atención de

la salud y la seguridad laboral, garantizando el cumplimiento de la normativa

legal en el área, así como, óptimas condiciones de trabajo a todos los

trabajadores y trabajadoras de la República Bolivariana de Venezuela.

Funciones de Inpsasel (tomado de la página oficial de Inpsasel

10/09/2008)

Vigilar y fiscalizar el cumplimiento de las normas.

Prestar asistencia técnica a empleadores y trabajadores.

Substanciar informes técnicos.

Promoción, educación e investigación en materia de salud ocupacional.

Ejecutar la Política Nacional en materia de Prevención, Salud y

Seguridad en el Trabajo.

Asesorar a empleadores y trabajadores en el área de la salud

ocupacional.

Dictar las Normas Técnicas que regulan la materia.


19

Aplicar las sanciones a los que violen la Ley en esta materia.

Gestionar el nuevo régimen de Seguridad y Salud en el Trabajo.

De la misma manera que Inpsasel ejecuta labores como las antes

descritas, existen organismos que cumplen funciones similares en cada país. En

la Union Europea existe La Agencia Europea para la Seguridad y la Salud en el

Trabajo, por su parte en Estados Unidos se encuentra

The Occupational Safety

and Health Administration (OSHA). Existen otros institutos que poseen un

marco legal basado en protocolos internacionales, como por ejemplo la

Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización Panamericana de la

Salud (OPS), y la Organización Internacional del Trabajo (OIT).

Entes Normalizadores (Fondonorma – COVENIN)

De forma similar que existen organismos de la naturaleza de Inpsasel

en diferentes países, también existes organismos encargados de

promover las

actividades de normalización y certificación de la calidad con la intención de

estimular la competitividad del sector productivo. En Venezuela es

FONDONORMA el organismo normalizador nacional; y se encarga de

elaborar documentos técnicos con la participación de los sectores público y

privado para luego presentarlos al Ejecutivo y concretar así su consideración

como Normas Nacionales.

En FONDONORMA existen diferentes comisiones que realizan tareas

de revisión, discusión, desincorporación y actualización de normas de carácter

industrial; y a su vez diferentes comités conformados por expertos en un área


20

industrial que concentran su atención a las discusiones que se asocian a su área

de conocimiento. La Comisión Venezolana de Normalización Industrial es

conocida por sus siglas como COVENIN.

La principal referencia para estas organizaciones y comisiones

dedicadas a la normalización de cualquier sector, la representa “International

Organization for Standardization (ISO)”

2.1.2 La Empresa (La Electricidad de Caracas)

La Electricidad de Caracas con 112 años de experiencia es una empresa

del estado venezolano dedicada a proveer servicio eléctrico, fue la industria

eléctrica pionera en Venezuela, que propició de manera irrefutable el desarrollo

industrial de un país rural cuya economía se fundamentaba básicamente en la

agricultura, contribuyendo así a elevar la calidad de vida de la sociedad

venezolana.

La Electricidad de Caracas (EDC) provee de servicio eléctrico a más de

un millón de clientes y cuatro millones y medio de usuarios; ejecuta las áreas de

Generación, Transmisión, Distribución y Comercialización. Posee una

capacidad instalada de 2.316 Megavatios, cubriendo una extensión de 5200

km2

, distribuidos entre la Gran Caracas (Vargas, Guatire, Guarenas, Los

Teques) y San Felipe en el Estado Yaracuy.

El 100% de la energía que se distribuye en el área servida de el negocio

de distribución de La Electricidad de Caracas y sus empresas filiales, es


21

generada en cinco plantas termoeléctricas, que utilizan como combustible gas y

fuel oil; (ver figura 2-4).(tomado de http://www.edc-ven.com.ve/ 23/10/2008).

En la tabla 2-1se refleja la capacidad instalada del sistema por compañía

filiales

(tomado de http://www.edc-ven.com.ve/ 23/10/2008).

Figura 2-4 (Area servida en el negocio de distribución de La Electricidad de Caracas y sus empresas filiales

)

Compañía

Área

Electrificada

(Km2)

Kms de Línea

de B.T.

Kms de

Línea de

M.T.

Demanda

Máxima (Kva)

Potencia

Instalada

(Kva)

EDC 1.76

9

12.24

5

4.68

7

1.905.40

6 4.460.062

Eleggua 241 2.120 553 153.584 513.322

Caley 773 1.693 748 53.274 141.803

Calev 484 3.075 830 158.032 429.568

Tabla 2-1 (Capacidad instalada del sistema por compañías filiales)


22

Gerencia Funcional de Seguridad Higiene y Ambiente (SHA)

La Gerencia Funcional de Seguridad Higiene y Ambiente (SHA) está

conformada por un personal destacado en el área de Seguridad Industrial que

coordina, administra y ejecuta tareas especificas orientadas a mantener las

condiciones adecuadas de salud ocupacional y preservación ambiental al

momento de que algún equipo o grupo personal de la empresa realiza una

tarea.

El alcance de esta Gerencia Funcional se extiende por cada uno de los

departamentos de la empresa y sedes existentes, gracias a la presencia de

personal capacitado en todas las sedes y centros de servicio de la empresa. En la

siguiente figura 2-5 se ilustra el organigrama jerárquico de la empresa y los

departamentos que atiende SHA (tomado de http://www.edc-ven.com.ve/

23/10/2008).

Figura 2-5 (Organigrama estructural jerárquico de La Electricidad de Caracas)


23

Términos de Interés Relacionados con Seguridad Industrial según

La Electricidad de Caracas

Cualquier empresa desarrolla una estrategia particular en el ámbito de

Seguridad Industrial de acuerdo con sus necesidades; es por esto que los

procedimientos desarrollados y documentos pertinentes a esta área en La

Electricidad de Caracas son procesados con una terminología propia

desarrollada en la Gerencia Funcional de Seguridad Higiene y Ambiente;

algunos de estos términos se citan a continuación:

CONCEPTOS BASICOS DE SEGURIDAD

Accidente: es un acontecimiento que causa lesiones a las personas,

daño a la propiedad o pérdidas en el proceso (tomado de tríptico

Conceptos Básicos de Seguridad SHA-EDC).

Acto Fuera de Norma: comportamientos que pueden dar paso a la

ocurrencia de un accidente. Ejemplos: operar equipos sin autorización,

no señalar o advertir, falla en asegurar adecuadamente, eliminar los

dispositivos de seguridad, usar los equipos de manera incorrecta, no

usar el equipo de protección personal, levantar objetos en forma

incorrecta (tomado de tríptico Conceptos Básicos de Seguridad SHA-

EDC).

Análisis de Riesgos: metodología rigurosa que utiliza técnicas

altamente especializada para evaluar el riesgo (tomado de guía de


24

trabajo administración de riesgos. La Electricidad de Trabajo 1.999

Det Norske Veritas).

Causas Básicas: son las razones por las cuales ocurren los actos y

condiciones fuera de normas. Las causas básicas ayudan a explicar

porqué la gente comete actos fuera de normas y porqué existen

condiciones fuera de normas. Se clasifican en Factores Personales y

Factores de Trabajo (tomado de tríptico Conceptos Básicos de

Seguridad SHA-EDC).

Causas Inmediatas: aquellas causas que son evidentes productos del

accidente. Por lo general se presentan justamente antes del contacto. Se

dividen en: actos y condiciones fuera de norma (tomado de tríptico


Condición Fuera de Norma: circunstancia o condiciones que pueden

dar paso a la ocurrencia de un accidente. Ejemplos: protecciones y

resguardos inadecuados, herramientas, equipos o materiales

defectuosos, sistemas de advertencia insuficientes, orden y limpieza

deficientes en el lugar de trabajo (tomado de tríptico Conceptos Básicos

de Seguridad SHA-EDC).

Controles de Riesgos: medidas que reducen o controlan riesgos que han

sido identificados en la evaluación de riesgos (tomado de guía de


Det Norske Veritas).


25

Enfermedad Ocupacional: Se denomina enfermedad profesional a una

enfermedad adquirida en el puesto de trabajo en un trabajador por

cuenta ajena (http://es.wikipedia.org/wiki/Enfermedad_ocupacional).

Ergonomía:

ciencia que estudia las características, necesidades,

capacidades y habilidades de los seres humanos, analizando aquellos

aspectos que afectan al entorno artificial construido por el hombre

relacionado directamente con los actos y gestos involucrados en toda

actividad de éste (tomado de http://es.wikipedia.org/wiki/Ergonomia ).

Evaluación de Riesgos: cualquier proceso utilizado para identificar,

cuantificar o clasificar riesgos

(tomado de guía de trabajo

administración de riesgos. La Electricidad de Trabajo 1.999 Det

Norske Veritas).

Impacto: medida de la magnitud de una perdida (tomado de guía de


Det Norske Veritas)

.

Incidente: es un acontecimiento que, “casi” ocasiona una pérdida.

También se le conoce como casi-accidente (tomado de tríptico


Inspección: es una técnica que permite analizar las condiciones de

trabajo, estado de los equipos, orden en las áreas, clasificación de los

materiales, detección de desviaciones para tomar medidas preventivas-

http://es.wikipedia.org/wiki/Enfermedad�


26

correctivas y hacer seguimiento a las mismas (tomado de tríptico


Peligro: es un riesgo inminente con alta probabilidad de ocurrencia de

una perdida (en cualquier momento se puede salir de control) (tomado

de tríptico Conceptos Básicos de Seguridad SHA-EDC).

Perdida: daño a personas, ambiente, imagen, operaciones, patrimonio

y/o terceros (tomado de guía de trabajo administración de riesgos. La

Electricidad de Trabajo 1.999 Det Norske Veritas).

Probabilidad: es la frecuencia esperada de ocurrencia de un evento que

puede originar una perdida (tomado de guía de trabajo administración

de riesgos. La Electricidad de Trabajo 1.999 Det Norske Veritas).

Procedimiento: es una descripción paso-a-paso sobre cómo proceder,

desde el comienzo hasta el final, para desempeñar correctamente una

tarea (tomado de tríptico Conceptos Básicos de Seguridad SHA-EDC).

Riesgo: condición inherente o inesperada a una actividad que puede

dar origen a una pérdida (tomado de tríptico Conceptos Básicos de

Seguridad SHA-EDC).

Tarea: es una sección del trabajo, una asignación especifica del

trabajo, un conjunto de acciones necesarias para completar el objetivo

específico de trabajo (tomado de tríptico Conceptos Básicos de

Seguridad SHA-EDC).


27

En la misma empresa mediante la iniciativa de la Gerencia Funcional de

Seguridad Higiene y Ambiente se maneja una estrategia particular de

concientización al personal que allí labora, en la cual se relaciona la

importancia del aspecto de seguridad en todos los niveles. Esta campaña es

promovida mediante la publicidad activa de las llamadas “REGLAS DE ORO

DE SEGURIDAD” que se muestran en la tabla 2-2

REGLAS DE ORO DE SEGURIDAD

Mantenga en todo momento una actitud de prevención.

Si usted no sabe,... pregunte.

Mantenga en buenas condiciones sus herramientas de trabajo.

Reporte cualquier condición o acto fuera de normas.

Obtenga ayuda para las cargas pesadas.

En la ejecución de algún trabajo, evite el distraer a otros.

Tu siempre puedes cambiar, aprender crecer.

Recuerda,...somos los arquitectos de nuestro propio éxito.

Al querernos,...queremos a los demás.

Tabla 2-2 (Reglas de ORO de Seguridad – EDC; tomado de tríptico Conceptos Básicos de Seguridad SHA-EDC)


28

Para cualquier actividad industrial existen equipos de protección de uso

general y especifico propios de la actividad a desarrollar, los cuales se adaptan a

los diferentes requerimientos de seguridad industrial con el fin de brindar

protección a sus usuarios de manera personal y/o colectiva; dichos equipos

representan instrumentos de uso obligatorio para el trabajador en gran número

de casos, y su uso es administrado por las políticas de seguridad industrial

dictadas por el respectivo departamento de seguridad industrial de la empresa.

Equipos de Protección Personal (EPP) y Equipos de Protección

Colectiva (EPC)

El uso y regulación de calidad de estos equipos para el caso de

industrias venezolanas viene dado por normas internas de las empresas

ajustadas a la norma COVENIN 2237-89 (Ropa, equipos y dispositivos de

protección personal. Selección de acuerdo al riesgo ocupacional).

Los equipos de protección personal se pueden establecer según las

siguientes clasificaciones: los EEPs (Según Cortés 2001)

Según el grado de protección que ofrecen

Según al tipo de riesgo a que se destinan

Según la técnica que la aplica

Según la zona del cuerpo a proteger

Según su categorización (criterio de clasificación

contemplado en el NOM-017-STPS)


29

2.1.3 Gerencia y Análisis de Riesgos

En cualquier empresa en donde exista una política bien fundamentada

de administración y análisis de riesgos se debe seguir en líneas generales un

patrón recomendado y ya probado de forma exitosa, en el cual se sugiere un

cierto proceder con el cual se garantiza una administración efectiva de riesgos;

reduciendo de esta forma las posibilidades de ocurrencia de accidentes que debe

asumir la empresa producto de las actividades riesgosas que desarrollan sus

empleados, bien sean riesgos de negocio, riesgos financieros o riesgos de

operación; la metodología a proceder recomendada se describe a continuación.

En donde las principales actividades a tomar en cuenta se mencionan y

desarrollan como se detalla en los siguientes sub-títulos.

Actividades Recomendadas para la Administración Efectiva de

Riesgos

Para la administración efectiva de riesgos se recomienda llevar a cabo

una serie de actividades. Entre las cuales se tienen:

a)

b)

Establecer contexto

c)

Identificar los riesgos

i.

Analizar los riesgos:

ii.

Cuál es la probabilidad de que el evento ocurra.

Cuál es la consecuencia potencial y su magnitud.


30

La probabilidad y consecuencia de que ocurran eventos y la

magnitud de sus consecuencias son evaluados y/o combinados

para producir el nivel del riesgo. Fuentes de información y

técnicas para identificar el nivel de riesgos incluye las

siguientes:

i.

ii.

Registros pasados

iii.

Experiencia relevante

iv.

Práctica y experiencia de la industria

v.

Publicaciones literarias relevantes

vi.

Pruebas de mercadeo e investigación del mercado

vii.

Experimentos y prototipos

viii.

Modelos económicos, de ingeniería, otros

Opiniones de especialistas y expertos

d)

e)

Evaluar los riesgos

i.

Tratamiento de riesgos

ii.

Evitar el riesgo

iii.

Aceptar el riesgo

iv.

Reducir la probabilidad del riesgo

v.

Reducir las consecuencias

vi.

Transferir

Retener el riesgo residual

f) Monitoreo y revisión

En líneas generales se recomienda seguir el esquema mostrado en la

figura 2-6 para activar procesos de administración de riesgos


31

Figura 2-6 (Proceso de administración de riesgos; tomado de Management Consulting)

Cualquier organización que aplique una administración de riesgos bien

planificada, ordenada y ajustada a su realidad; tendrá como resultado una buena

posibilidad de éxitos en la actividad comercial que desempeña; y es por eso que

las gerencias de las empresas insisten en la actualización constante de planes de

administración de riesgos; ya que conocen que para tomar decisiones acertadas

sobre cualquier situación de riesgo que afecta la seguridad ocupacional, salud o

medio ambiente; es necesario considerar tres factores fundamentales que

podrían cambiar con el tiempo, es decir, resultan ser factores de toma de

decisión dinámicos, estos son: consecuencias del riesgo, probabilidad y los


32

criterios de aceptabilidad del riesgo que debe poseer el ente o agente

administrador del riesgo.

Administración de Peligros

Una vez agotado el procedimiento que incluye identificar, analizar,

evaluar los riesgos, es necesario continuar con la actividad tratando el riesgo;

según las características y condiciones del riesgo se canalizara la operación de

alguna forma que ya ha sido previamente estudiada por la gerencia de la

empresa; y para tal actividad existes varias técnicas, herramientas y modelos

que conducen a un adecuado tratamiento del riesgo.

Identificación de Peligros

El método más común y sencillo usado para la identificación de peligros

es el (hazard identificación - HAZID) según Management Consulting; el cual

implica la elaboración de informes de accidentes para su empresa o industria y,

mediante el análisis, tratar de sacar conclusiones acerca de las causas de

perdidas por accidentes que se desprendan de los informes. Si luego de un

análisis de los resultados de los informes obtenidos se determina que la

consecuencia es indeseable, el peligro debe abordarse mediante acciones de

eliminar el peligro, mitigar o controlar el peligro.


33

Análisis de Frecuencia

En el área de gerencia de riesgos la frecuencia y el análisis de frecuencia

de ocurrencia de un evento tiene suma importancia para la toma de decisiones

adecuadas en el proceso de administración de riesgos; según MANAGEMENT

CONSULTING la frecuencia se expresa como el número de sucesos por unidad

de tiempo.

Clasificación de Riesgo

Una forma práctica de clasificar un riesgo según su potencial impacto

consiste en multiplicar la frecuencia de sucesos peligrosos a estudiar, por las

consecuencias para producir medidas de riesgo; las cuales se podrían expresar

en términos de promedio, como un índice esperado, para el nivel de lesión o

daño que se considera.

s

Una forma sencilla y grafica de ilustrar y comparar riesgos según los

parámetros de frecuencia de sucesos y severidad de los mismos, es mediante el

uso de una matriz de riesgos (ver tabla 2-3) la cual consiste en un área sub-

dividida en (n) cuadrantes, donde el valor de (n) es definido según la cantidad

de parámetros disponibles y la profundidad de estudio que se desea hacer.

Dicha matriz se conforman colocando dos ejes octogonales entre si y en donde

cada eje representa la severidad del peligro (creciente vertical para abajo) y la

probabilidad de peligro (creciente horizontal a la derecha); estos ejes se ajustan

a una escala determinada donde se le asignan valores de severidad a los

potenciales accidentes según criterios fijos de la empresa.


34

Pr

obab

ilida

d Alta (1) M A A A

Media (2) B M A A

Baja (3) B M M A

Muy baja (4)

B B B M

Leve (D) Moderado (C) Mayor

(B) Catastrófico (A)

Consecuencias

Tabla 2-3 (Diagrama de clasificación de riesgos; Matriz d e riesgos; tomado de Management Consulting, Loss Control Management)

Para el uso de esta herramienta de calcificación de riesgos resulta útil

identificar algunos términos que se introducen a continuación:

A

Riesgo Inaceptable: Alto: implantar los controles necesarios para bajar el nivel

M

Riesgo intermedio: Medio: trabajar con Costo-Beneficio

B

Riesgo Aceptable: Bajo: administrar a través de control de pérdidas


35

El Factor Humano

El factor humano es un elemento importante a evaluar en cualquier plan

de gerencia de riesgos, por lo cual con cierta frecuencia se estimula a los

trabajadores a realizar una evaluación simple de riesgos, u otra técnicas

similares que constan en una inspección personal e individual de puestos de

trabajo para reportar condiciones inseguras que se pueden haber introducido al

sistema al transcurrir del tiempo, con el fin de controlar los riesgos mayores que

los humanos, por naturaleza, introducen en cualquier situación.

“El potencial de error humano existe siempre que exista opciones de

selección por parte del individuo” (Fátima Tavares).

2.2 Equipos, Instrumentos y Fundamentos Asociados a la Actividad

de los Linieros

En el trabajo de mantenimiento y reparación de estructuras

electromecánicas de líneas aéreas de distribución existe cierto personal y

equipos de trabajo que resultan propios de la actividad. En los siguientes títulos

se introduce fundamentos teóricos y términos específicos que resultan

necesarios para la comprensión del procedimiento seguido para la elaboración

del presente Trabajo Especial de Grado.


36

2.2.1 Los Linieros1

Las empresas que se dedican al comercio de energía eléctrica en las

etapas de generación, transmisión, distribución y comercialización; deben

poseer un personal calificado y entrenado en el área de electricidad a nivel

técnico y profesional. En La Electricidad de Caracas el personal que cumple

funciones en el área operativa de reparación, instalación y/o mantenimiento a

nivel técnico de equipos electromecánicos, utilizados en la etapa de distribución

de energía eléctrica, es formado en la “Escuela de Capacitación Chacao”

ubicada en la sede del centro de servicio de La Electricidad de Caracas de

Chacao; a la cual ingresan jóvenes periódicamente para recibir instrucciones

técnicas teórica-practica durante un periodo de un año y cinco meses; para

luego ser asignado a un centro de servicio de la empresa para realizar pasantías

y culminar así su instrucción como técnicos electricistas, a este personal se le

conoce comúnmente en la empresa como Linieros, identificándolos con

personal de la empresa que realiza labores en líneas aéreas de distribución de

energía eléctrica; por lo cual la escalada de postes es una tarea exclusiva de su

preparación. Las actividades de reparación y mantenimiento de líneas aéreas

son normalmente ejecutadas por cuadrillas formadas por un liniero, un caporal

y un supervisor; teniendo en cuenta que los linieros son supervisados

inmediatamente por el Caporal

y su Formación

2

1 Linieros: personal calificado en el área de instalaciones eléctricas formado en la

Escuela de Capacitación de Chacao de La Electricidad de Caracas, el cual realiza labores de reparación, mantenimiento e instalación en unidades electro-mecánicas de distribución de energía eléctrica.

quien alguna vez realizo actividades de liniero,

lo cual implica que posee suficiente experiencia en la labor; mientras que el

2 Caporal: personal formado en la Escuela de Capacitación de Chacao de la Electricidad de Caracas como electricista liniero; y con suficiente experiencia en el área como para asignarle la responsabilidad de las labores que realizan los linieros; además de ser responsable del vehículo e instrumentos que manejan la cuadrilla.


37

supervisor con mas experiencia aun que el caporal coordinara las actividades de

el caporal como también las de el liniero.

2.2.2 Postes y Unidades Electro-Mecánicas

La Electricidad de Caracas mantiene una nomenclatura y terminología

con la que identifica la mayoría de los equipos, materiales y estructura de uso

regular asociadas a las tareas técnicas de instalación mantenimiento y

reparación de sus unidades electro-mecánicas; con una correcta identificación y

caracterización de equipos y estructuras se ha demostrado un incremento en la

efectividad de la comunicación de los trabajadores en la empresa al momento

de ejecutar operaciones de trabajo (según testimonios del Ing. Gerardo

Figueira), aspecto que resulta necesario hoy en día que el área de impacto de la

empresa se ha expandido y existen trabajadores de La Electricidad de Caracas

en diversas regiones de la Gran Caracas y de el territorio nacional, de manera

que es justificado por completo las medidas a tomar en vías de la

estandarización de la nomenclatura y terminología de los instrumentos y

equipos de uso diario ya que esto representa una ventaja operativa que incide en

el rendimiento productivo de la empresa.

Resuelta importante destacar que mucha de la nomenclatura de uso

asociada a los equipos e instrumentos de la empresa esta ajustada a estándares

internacionales con los que se maneja el sector eléctrico a nivel internacional.

En los títulos siguientes son incorporado algunos fundamentos teóricos útiles

para comprender el desarrollo del presente Trabajo Especial de Grado, también

se presentan ilustraciones de unidades electro-mecánicas de uso diario con una


38

respectiva nomenclatura propia del montaje ilustrado asociadas con trabajos en

alturas; trabajo particular de los linieros de “La Electricidad de Caracas”.

Postes de Sección Tubular

Las estructuras aéreas destinadas al servicio de distribución de la

energía eléctrica en La Electricidad de Caracas son sostenidas sobre estructuras

eminentemente verticales, las cuales son ensambladas según la necesidad del

servicio a prestar, los requerimientos de la comunidad a beneficiar y la

disposición de el área a intervenir con tales estructuras. El principal elemento

estructural utilizado en montajes aéreos de distribución de energía eléctrica lo

representan los postes de sección tubular, los cuales poseen dimensiones,

geometría, material, modo de ensamblado, recubrimiento y acabados

estandarizados y ajustados al uso que se le pretende dar según normas

nacionales e internacionales como ASTM A-123, ASTM A-153, COVENIN

565, COVENIN 1212, COVENIN 3133-1, COVENIN 2606 entre otras normas

(ver sección 2.1.1.1.3).

A continuación se presenta una tabla con los principales postes de

sección tubular usados por La electricidad de Caracas en el negocio de

distribución de energía eléctrica, detallando sus características físicas, químicas

y mecánicas.


39

Características de postes de sección tubular usados por La Electricidad de

Caracas en el negocio de distribución de energía eléctrica

Código EDC Material Largo

(m) Masa (kg) Uso Acabado Sec.

Poste serie 13541 A 13,25 315

Construcción de líneas aéreas de distribución

en zona de Litoral Central

Según la especificación E-

123-D-1208 Galvanizado en

caliente

3

Poste serie 13542

C

8,20 114 Construcción de líneas aéreas de distribución


128-D-1208 2

Poste serie 13512 E 10,04 235 Construcción de líneas

aéreas de distribución


128-D-2208 y E-128-D-1208; COVENIN

1212 y 565

3

Poste Serie 13514 R 12,20 294

Construcción de líneas aéreas de distribución

en zona de Litoral Central


128-D-2208 y E-128-D-1208; COVENIN

1212 y 565

3

Poste Serie 13606 O 6,50 70,20

Colocación de retenidas en la construcción de

líneas aéreas de distribución en casos en que un poste sometido a

tensión de los conductores tenga

tendencia a perder su posición normal


128-D-2208 1

Poste Serie 13562 8,10 290 Construcción de líneas

aéreas de distribución


128-D-1208 2

Tabla 2-4 (Características físicas, postes de sección tubular)


40

Elementos Estructurales de Montajes Aéreas de Líneas de

Distribución

Existen variedades de elementos estructurales con los que finalmente se

ensamblan las diversas configuraciones estructurales estandarizadas por La

Electricidad de Caracas en lo que respecta a las líneas aéreas de distribución; y

de la misma manera que existen para los postes de sección tubular una estricta

normalización nacional e internacional y características físicas, químicas y

mecánicas; existen otros elementos estructurales con características ajustadas a

su uso y con los cuales se pretende dar forma a las configuraciones

electromecánicas útiles para desarrollar el negocio de la distribución de energía

eléctrica.

Algunos elementos estructurales de uso en líneas aéreas de distribución

se ilustraran en la siguiente tabla resumen.


41

Tabla resumen de elemento estructurales en montajes de líneas aéreas de distribución (datos tomados de http://www.edc-ven.com.ve/ 14/10/2008)

Elemento de Construcción Material Uso y

Funcionamiento Detalles

Cruceta Acero laminado en caliente

Montaje o soporte en postes, de equipos y dispositivos así

como para la sujeción de conductores.

Soportara como mínimo una fuerza de 750 kg sin que se produzca doblez en la misma.

Será recubierta mediante galvanizado en caliente según la norma COVENIN 1212 y 565.

Abrazadera

Acero al carbono laminado en caliente SAE

1010

Sujeción de elementos de construcción al poste

mediante el uso de tornillos tuercas y arandelas

Galvanizadas por inmersión en caliente según la norma COVENIN 1212 y 565

Para abrazaderas de ¼ pulg. y 3/8 pulg. de espesores; tienen resistencia mínima a la tracción de 3500 kg. y 5500 kg. respectivamente

Perno de carruaje

Acero de bajo y medio carbono,

templado y revenido, aleado

Elemento de fijación formado por un cuerpo

cilíndrico roscado exteriormente

Resistencia a la tracción desde 413,617 hasta 1034,042 MPa como min.

Dureza del núcleo desde B70 hasta C 33 min. Rockwell.

Parales Acero Laminado Pieza que se emplea para arriostrar las crucetas en

banderas

Pieza con perfil L de alas iguales Acero laminado en caliente

Tuerca de ojo Acero Forjado

Se emplea para anclar guayas o aisladores, cuando

se coloca en el tornillo central de la abrazadera

universal.

Forjada en forma de anillo con rosca en su base

Tabla 2-5 (Características de herrajes ferrosos usados en sistemas eléctricos de distribución; tomadas de COVENIN 2523; 2410; 2015)


42

Rango de Tensión de Trabajo Utilizados por La Empresa La

Electricidad de Caracas en la Fase de Distribución de Energía Eléctrica

Con el fin de unificar criterios de diseño, construcción y montajes de

instalaciones eléctricas en la fase de distribución de energía eléctrica a nivel

nacional, se ha propuesto las Normas de Calidad del Servicio de Distribución

de Electricidad, derivadas de la Ley Orgánica del Servicio Eléctrico en

conformidad con el articulo 102 y 17 numeral 14 de la mencionada ley. Las

normas de calidad del servicio de distribución de electricidad se han

formalizado al momento de su publicación en Gaceta Oficial de la Republica

Bolivariana de Venezuela numero 38.006 año CXXXI---mes XI (23/08/2004).

Entre otros datos importantes vale la pena resaltar algunos términos de

uso establecidos en el mencionado texto, como también es importante indicar

los rangos de tensión estandarizados para el uso nacional como se indica en el

cuadro siguiente.

Categoría de tensión Rango de tensión dado en kV

Alta Tensión Tensión ≥ 69

Media Tensión 1 < Tensión < 69

Baja Tensión Tensión ≤ 1 Tabla 2-6 (Datos tomado de gaceta oficial 334 agosto 2004)


43

Ya conocido los tres principales rangos de tensión que se manejan en el

territorio nacional de forma estándar, y sabiendo que los servicios de

distribución de energía eléctrica en La Electricidad de Caracas por poseer un

rango de tensión que va desde 120 V a 12.47 kV, el cual esta comprendidos

entre los rangos principales como media y baja tensión.

A continuación se muestra un esquema ilustrativo de una estructura

electro-mecánica de uso común dado por la empresa La Electricidad de

Caracas, con un banco de equipos transformadores para líneas aéreas de

distribución de energía eléctrica. Se observa en el mismo las longitudes de los

equipos y distanciamiento recomendado y normado para su correcta ubicación

con alguno de los respectivos accesorios necesarios para la construcción de la

estructura.


44

Figura 2-7 (Distancias mínimas entre las líneas de Alta tensión y Baja tensión; poste con banco de trasformadores; tomado de http://srw2kamfm/normas/UCS/C.PDF )


45

Clasificación de las Estructuras Electro-Mecánicas Según

Configuración Geométrica Espacial de las Fases que la Conforman

Las líneas aéreas sostenidas por los elementos estructurales de

distribución son ordenadas espacialmente siguiendo una geometría

recomendada y estandarizada por La Electricidad de Caracas y normativas

internacionales; tales geometrías son justificadas debido a las ventajas

operativas que traen en sus respectivas etapas de instalación, mantenimiento y

medidas de seguridad que brindan a operadores que las manipulan y comunidad

beneficiada del servicio eléctrico (Según testimonio de Ing. Gerardo Figueira,

Departamento de Normas de Ingeniería EDC).

Las geometrías más comunes observadas y recomendadas de uso en

instalaciones de distribución de energía eléctrica para líneas aéreas

corresponden a tres tipos principales como los son: triangulares (tipo Q),

horizontales (tipo U) y verticales (tipo R) como se ilustra en la figura 2-10;

estas geometrías junto a los montajes electro-mecánicos que la sostienen serán

ilustradas y explicadas con mayor detalles en los próximos sub-títulos.


46

Figura 2-8 (Tipos de configuración en líneas aéreas de distribución de energía

eléctrica).Tomado de Norma de Diseño (I) 4-2006: Propiedades y Constantes de Conductores en Líneas de Distribución. M. Ereú/G. Figueira/A. Rizzo

Configuración Tipo (Q) de Líneas Aéreas de Distribución de

Energía Eléctrica

Las configuraciones aéreas usadas para sostener los conductores

identificadas o simbolizadas con la letra (Q) corresponden a arreglos donde los

conductores se encuentran apoyados en la estructura de la “posteadura”

formando un triangulo entre sus puntos de apoyo con la estructura; este tipo de

estructura es usada principalmente entre otros casos cuando existe conducción

de energía eléctrica mediante tres fases, es decir, tres conductores energizados

los cuales debido a sus especificaciones técnicas de distribución y normativa

interna de la empresa conviene colocarle de la manera más compacta posible

pero respetando sus distancias mínimas de separación para evitar una posible

interferencia y posible contacto con alguna planta física adyacente (Según

testimonio de Ing. Gerardo Figeira, Departamento de Normas de Ingeniería

EDC).


47

En los siguientes gráficos se ilustraran algunas de las configuraciones

más usadas tipo (Q) y se colocaran detalles de las mismas, para facilitar su

comprensión.


48

Tabla 2-7 (Tabla resumen de montajes electro-mecánicos tipo (Q), tomado de www.edc-

ven.com.ve)

Configuración Tipo (U) de Líneas Aéreas de Distribución de

Energía Eléctrica

Existen configuraciones en instalaciones de distribución aérea de

energía eléctrica en donde los conductores energizados están dispuestos sobre

las estructuras que les sostienen alineados de manera horizontal respecto a los

puntos de apoyo existentes entre los conductores y las estructuras que les

sostiene; a estos montajes se les conoce como configuración tipo (U), en donde

los conductores energizados presentes pueden ser tres o dos según

correspondan a un circuito trifásico o bifásico respectivamente.

Son el tipo de configuraciones mas recomendadas a instalar por la

practicidad que ofrecen al momento de instalar, reparar y manipular desde la

parte superior de la estructura o la parte baja de la misma; se suelen usar

configuraciones de este tipo cuando la disposición del terreno permite un

prudente distanciamiento horizontal entre fases y a su vez con cualquier


49

estructura adyacente bien sea industrial, domestico o natural (Según testimonio

de Ing. Gerardo Figueira, Departamento de Normas de Ingeniería EDC).

En los siguientes gráficos se ilustraran algunas de la configuraciones

más usadas tipo (U) y se colocaran detalles de las mismas, para facilitar su

comprensión.


50

Tabla 2-8 (Tabla resumen de montajes electro-mecánicos tipo (U), tomado de www.edc-

ven.com.ve)

Configuración Tipo (R) de Líneas Aéreas de Distribución de

Energía Eléctrica

En las configuraciones tipo (R) usadas por la empresa La Electricidad de

Caracas en las estructuras de distribución de energía eléctrica se observan los

conductores energizados alineados de forma vertical, generalmente apoyados

sobre aisladores sostenidos por abrazaderas colocadas a una altura prudente del

http://www.edc-ven.com.ve/�



51

poste. La principal aplicación de estas configuraciones se reportan en casos

donde existen líneas energizadas con bajo nivel de tensión y/o en sectores

donde no es factible mantener líneas distanciadas horizontalmente por la

existencia de espacios reducidos; lo que generalmente ocurre en comunidades

urbanas y residenciales improvisadas.

Sin embargo existen montajes en donde por necesidad la colocación

vertical de los elementos de sujeción de líneas en las estructuras de

construcción electro-mecánicas se encuentran desplazadas respecto al poste,

manteniendo la verticalidad característica de la configuración tipo (R), y

formando una vertical entre los elementos que sostienen los conductores con

sus respectivos apoyos que a su vez se hallan acoplados al poste sobre

elementos de construcción electro-mecánicos, que de alguna forma se

ensamblan para garantizar la verticalidad de las fases y manteniendo las

correctas normas de seguridad útiles para la adecuada construcción de los

montajes mencionados; la anterior descripción corresponde a configuraciones

que comúnmente son llamadas “emperchadas” (Según testimonio de Ing.

Gerardo Figueira, Departamento de Normas de Ingeniería EDC).

En los siguientes gráficos se ilustraran algunas de la configuraciones

más usadas tipo (U) y se colocaran detalles de las mismas, para facilitar su

comprensión.


52

Tabla 2-9 (Tabla resumen de montajes electro-mecánicos tipo (R), tomado de www.edc-ven.com.ve)




53

Configuraciones y Montajes no Estándar

Al momento de instalar y actualizar estructuras electro-mecánicas de

distribución de energía eléctrica se presentan casos en los cuales las

configuraciones normadas por la empresa (tipo Q, U, R) resultan ser

imprácticas o inaplicable; bien sea por razones ambientales topográficas,

técnicas o estratégicas de la empresa. En estos casos llamados por los

trabajadores de la empresa como “casos o situaciones excepcionales” es

necesario improvisar un ensamble que se adapte a los requerimientos técnicos

del préstamo de servicio y además mantenga estrictas normas de seguridad con

las cuales se deben manejar los montajes aéreos de líneas aéreas de

distribución. De manera que en varias ocasiones será necesario instalar

ensambles que de alguna manera son considerados fuera de norma.

Existen unidades electro-mecánicas de distribución aérea de energía

eléctrica que resultan ser singulares por sus características físicas y

geométricas; la singularidad de estas estructuras generalmente se debe a su

antiguedad o ubicación remota, en donde por alguna razón no ha sido necesario

actualizar la misma por su buen estado general o difícil acceso al lugar de

ubicación.

Las principales características que se salen de los parámetros comunes

en estas estructuras se enlistan a continuación:

Dimensiones

Material de Construcción (cemento y madera)

Geometría (postes con “perchas”)


54

Forma de ensamble

Disposición de los bajantes a tierra (ver sección 2.2.3 definición

bajantes puesta a tierra)

Los postes que sostienen los conductores pueden clasificarse según su

ubicación en el terreno, ubicación en el trayecto del circuito, por la cantidad de

circuitos que se apoyen en su estructura y por la característica de poseer o no

bancos de trasformadores.

Los postes ubicados al final de un circuito se les conocen como postes

terminales, mientras que los postes que sostienen líneas de un circuito en lo

largo del trayecto del mismo son los llamados postes de paso. Los postes que

sostienen líneas energizadas correspondientes a más de un circuito se les

conoce como postes multi-circuitos, en caso contrario de que el poste sostenga

solo líneas pertenecientes un circuito serán postes mono-circuitos; y si un poste

sostiene algún banco de trasformadores se les llaman postes de transformación.

2.2.3 Definiciones y Términos Asociados al Trabajo de los Linieros

Existen fundamentos asociados a las estructuras electro-mecánicas; y es

por eso que algunos términos son necesarios definir de forma básica según los

criterios de uso de los mismo por la empresa La Electricidad de Caracas; a

continuación se listaran términos con una breve explicación de su significado y

uso por parte de los linieros en sus actividades diarias.

Abrazadera: es una pieza fabricada por dos pletinas de acero laminado

en caliente dobladas en forma arqueada, las cuales poseen

perforaciones para tres tornillos. Se emplean en la construcción de


55

líneas aéreas de distribución de media tensión y baja tensión, para

sujetar y soportar otros herrajes que se fijan a los postes de

distribución de La Electricidad de Caracas (Normalización N°. N-123-

D-6108. Enero 2008. EDC). Ver figura 2-11

Figura 2-9 (Abrazadera universal diseño en Angulo)

Arnés de protección 5 anillos: dispositivo de sujeción del cuerpo

destinado a parar caídas, es decir, componente de un sistema

antiácidas. El arnés de protección puede estar construido por bandas,

elementos de ajustes, hebillas y otros elementos, dispuestos y ajustados

en forma adecuada sobre el cuerpo de una persona para sujetarla

durante una caída y después de la parada de ésta (tomado de

COVENIN 1042:2000 Arnés y Eslingas de protección Requisitos 2da

Revisión).


56

Este arnés el cual es usado por lo linieros de La Electricidad de

Caracas posee 5 anillas de sujeción con uso especifico, las cuales

quedan repartidas de la siguiente manera, 2 anillas ubicadas en la

parte delantera del usuario a altura del pecho y abdomen, 2 anillas

ubicadas al lado derecho e izquierdo de la cintura y un anillo ubicado

en la parte posterior del usuario a altura de la cervical; este último

anillo es de uso exclusivo para el sistema antiácidas. Ver figura 2-12

Figura2-10 (Arnes de Protección 5 anillos usado por los Linieros de la EDC)

Aislamiento Eléctrico: es el efecto que se produce cuando se cubre un

elemento de una instalación eléctrica con un material que no es

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico�


57

conductor de la electricidad, es decir, que resiste el paso de la corriente

a través del elemento que recubre y lo mantiene en su trayectoria a lo

largo del conductor, dicho material se denomina aislante eléctrico

(tomado de http://es.wikipedia.org/wiki/Aislamiento_electrico

23/10/2008).

Bajantes de Puesta a Tierra: dispositivos mecánicos utilizados para

canalizar el sistema de puesta a tierra de los postes de distribución de

energía eléctrica de una forma segura y ajustada a normas y

recomendaciones de instalaciones de unidades electro-mecánicas.

Caporal: personal formado en la Escuela de Capacitación de Chacao de

la Electricidad de Caracas como electricista liniero; y con suficiente

experiencia en el área como para asignarle la responsabilidad de las

labores que realizan los linieros; además de ser responsable del

vehículo e instrumentos que manejan la cuadrilla.

Cincha: equipo utilizado por los linieros para la escalada y subida de

postes para trabajos realizados en líneas aéreas de alta o baja tensión,

(ver figura 2-13).

http://es.wikipedia.org/wiki/Conductor�

http://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad�

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente�

http://es.wikipedia.org/wiki/Conductor�

http://es.wikipedia.org/wiki/Aislamiento_electrico�


58

Figura 2-11 (Imágenes de cinchas usadas por linieros de la EDC al momento de escalar postres) Cruceta: es una pieza que se fabrica a partir de un perfil de acero

laminado en caliente, que está provista de perforaciones para su

fijación al poste y para el montaje de accesorios y equipos presentes en

una red de distribución (Normalización N°. N-126-D-1590. Febrero

2008. EDC; ver figura 2-14.


59

Figura 2-12 (Vistas dimensionadas de cruceta usadas para instalaciones electro-mecánicas)

Cuadrillas: equipo de trabajo conformado por personal calificado de La

Electricidad de Caracas, en donde se encuentran incluidos un Caporal,

un Liniero y en casos especiales un supervisor de tareas. Este grupo de

trabajo generalmente manejan una o dos unidades móviles equipas con

material e instrumentos útiles para los trabajos específicos que se

deban realizar.

Eslinga de protección: es una línea flexible de longitud fija o variable

(cuerda, banda, cable metálico, cadenas, etc.) con elementos de

sujeción , que se utiliza para asegurar el arnés de protección a una

línea de vida o a un punto de anclaje fijo (tomado de COVENIN

1042:2000 Arnés y Eslingas de protección Requisitos 2da Revisión; ver

figura 2-15


60

Figura 2-13 (Imagen de eslinga de protección usadas por los linieros de la EDC)

Fases: en distribución aérea de energía eléctrica el término fase

corresponde a una línea energizada por la cual existe un flujo de

corriente eléctrica generada mediante un sistema de generación

multifasico (trifásico).

Línea de vida: es una línea horizontal o vertical extendida entre dos

puntos de anclaje fijo, independientemente de la superficie de trabajo, y

a la cual se asegura la eslinga, bien sea enganchándola o por medio de

una conexión deslizante (tomado de COVENIN 1042:2000 Arnés y

Eslingas de protección Requisitos 2da Revisión).

Linieros: personal calificado en el área de instalaciones eléctricas

formado en la Escuela de Capacitación de Chacao de La Electricidad

de Caracas, el cual realiza labores de reparación, mantenimiento e

instalación en unidades electro-mecánicas de distribución de energía

eléctrica.


61

Línea Abierta: se refiere a las líneas aéreas de conducción de energía

eléctrica, las que físicamente las fases se encuentran separadas

(Normas de Diseño (I) 4-2006. Propiedades y Constantes de

Conductores en Líneas de Distribución. M. Ereú/ G. Figueira/ A. Rizzo

y el Autor).

Neutro: están representados por conductores no energizados de

referencia para el circuito de uso que de alguna manera son conectados

a tierra y sirven como sistemas de protección al usuario del servicio

eléctrico al momento de que por alguna razón no planificada exista una

sobre tensión en las líneas y sobrecarga que no sería soportada por los

equipos de uso eléctrico domésticos.

Parales: pieza fabricada con un perfil (L) de alas iguales de acero

laminado en caliente, cuya función consiste en arriostrar las crucetas

en bandera (estructuras en triangulo) manteniéndolas en ángulo recto

con respecto al poste (tomado de COVENIN 2523:1995 Herrajes

Ferrosos Utilizados en Sistemas Eléctricos y Telefónicos de

Distribución. Definiciones 1ra

Revisión).

Perno de Carruaje: es un elemento de fijación formado por un cuerpo

cilíndrico roscado exteriormente, de cabeza redonda y cuello cuadrado,

para ser usado a través de un agujero pasante donde se acoplan piezas

conjuntamente con tuercas (tomado de COVENIN 2410:1994 Pernos de

Cabeza Redonda y Cuello Cuadrado (Perno Carruaje) 1ra

Revisión).


62

Pértiga Telescópica: equipo utilizado para efectuar operaciones a

distancia, en alta, media o baja tensión (abrir o cerrar interruptores,

protectores de línea y de aisladores, seccionadores, cuchillas, etc); este

equipo es de forma cilíndrica y conocido como pértiga telescópica por

su carácter funcional, posee un terminar en forma de gancho universal

en el que se puede adaptar piezas para distintas aplicaciones (ver figura

2-16).

Figura 2-14 (Pértiga telescópica de 12 m. usados por linieros de la EDC; terminal universal )

Herrajes: es el conjunto de piezas o elementos metálicos, que se utilizan

para adaptar y fijar mecánicamente los accesorios y equipos, en los

sistemas electricos y telefonicos de distribución (tomado de COVENIN

2523:1995 Herrajes Ferrosos Utilizados en Sistemas Eléctricos y

Telefónicos de Distribución. Definiciones 1ra

Revisión).

Sistema de puesta a tierra: son los diferentes dispositivos y mecanismos

usados en instalaciones eléctricas industriales para hacer la correcta

referencia a tierra de los circuitos, y además funcionan como

mecanismos de bloqueo de circuitos para resguardar la seguridad de


63

los usuarios finales del servicio eléctrico y personal encargado de

hacer mantenimiento y trabajos en instalaciones eléctricas. Existen los

llamados sistemas de puesta a tierra colectivo y sistemas de puesta a

tierra personal, los cuales cuando se trata de instalaciones de

distribución de energía eléctrica aérea se colocan acoplados a la

estructura de los postes de trabajo de forma puesta a tierra personal, y

también se colocan en los postres de inmediatos siguientes y anterior al

poste de trabajo como sistema de puesta a tierra colectivo.

Sistema de anclaje: un sistema de anclaje se interpreta como un

mecanismo y protocolo mediante al cual se asegura un objeto o

operario a un punto fijo ubicado en una zona estratégicamente segura;

en cual permite la reducción del riesgo de una caída o desprendimiento

del elemento que se desea asegurar (operario u objeto).

Sistema antiácidas: equipo de protección individual contra las caídas de

alturas que consta de un arnés de protección, un componente de

conexión y una línea de vida que evita las caídas contra el piso (tomado

de COVENIN 1042:2000 Arnés y Eslingas de protección Requisitos 2da

Revisión).

Transformadores: dispositivos que funcionan mediante el principio de

inducción mutua entre dos bobinas o devanados, en donde un cambio

de corrientes en una de ellas induce una tensión en la otra (tomado de

electricidad MILEAF, Harry Serie 3/7 Limusa Mexico 1997).


64

Trabajos en alturas: se entienden como trabajo en alturas con riesgo de

caída a distinto nivel donde una o más personas realizan cualquier tipo

de actividad a un nivel cuya diferencia de cota sea aproximadamente

igual o mayor a dos metros (2 m) con respecto del plano horizontal. Es

también trabajo en alturas cualquier tipo de trabajo que se desarrolle

bajo nivel cero, como ser: pozos, ingresos a tanques enterrados,

excavaciones de profundidad mayor a 1.5 metros, y situaciones

similares (Seguridad en Trabajo de Altura. Ing. Néstor Adolfo Botta,

Red Proteger, Rosario, Septiembre 2.004)

2.3 El Proceso de Diseño

En la mayoría de los proyectos de ingeniería generalmente se ejecutan

mediante un previo o continuo proceso de diseño; por lo cual es natural

imaginar que existe suficiente experiencia heredada por parte de los

proyectistas en lo que respecta a las adecuadas y recomendadas fases de un

proceso de diseño efectivo.

2.3.1 Directrices y Recomendaciones para Concretar un Proceso de

Diseño Efectivo

Son tan amplias y variadas las definiciones de diseño como amplia es la

gama de autores que se han tomado la libertad de definir este término; por

ejemplo según Tablante 1988, el diseño es un proceso mediante el cual se

transforman recursos (Humanos y Materiales) en productos o sistemas con el

fin de satisfacer una necesidad.


65

De una forma personal se entiende como diseño el resultado de un

proceso creativo que surge motivado a una necesidad humana; y en el cual es

necesario aplicar una serie de técnicas y recomendaciones que han servido

como elementos claves para la determinación de procesos exitosos de diseño;

adicionalmente que son elementos claves que se han determinado debido a

experiencia de equipos multidisciplinario abocados a resolver problemas y

plantear propuestas de diseño como posibles soluciones a estos.

Lo anterior escrito no implica un procedimiento, ya que este término es

asociado con una serie de instrucciones e indicaciones que llevan una estructura

fija, rígida e invariable; ya que situaciones así son precisamente las que se

desean evitar; pues estas castrarían de una forma contraproducente el libre y

creativo proceder de la investigación asociada el diseño.

Aspectos del Proceso de Diseño

Algunos elementos claves usados en el proceso de diseño son ilustrados

en la figura 2-17 de manera esquemática para lograr su mejor comprensión;

como se observa en la figura 2-17 cualquier proceso de diseño se inicia con una

pregunta clave necesaria para precisar las características del diseño que se

planteara una vez concluido el proyecto.

Todo diseñador que sea solicitado para resolver un problema que surge

de alguna necesidad humana debe preguntarse repetidas veces ¿Cual es el

problema?; es necesario identificar y definir el problema con la mayor cantidad

de detalle que sea posible, y acotarlo hasta donde los requerimientos de los


66

usuarios e involucrados con el problema lo permitan; además de esto y por

tratarse de problemas que nacen debido a una necesidad humana es necesario

entender el problema con la ayuda de un equipo multidisciplinario,

manteniendo un contacto metódico y estratégico con los individuos afectados

por el problema de manera que se puedan conocer todas las aristas y

características del mismo; pero sin caer en el error de involucrarse

sentimentalmente con el problema o los afectados por el problema; ya que al

existir vínculos afectivo entre el diseñador y la situación problemática el

proceso de diseño degenerara en un problema personal; lo cual resulta

contraproducente para desarrollarse un proceso de diseño efectivo y objetivo.

Figura 2-15 (Esquema estructural de un proceso de diseño recomendado)

Identificación (Asunción)

Definición del problema

Análisis y Estudio de Usuario

(Conocer del problema)

Generación de alternativas de

solución (tormenta de ideas)

Fijación de criterios de selección

Selección de la solución

Especificación de la solución

Implementación

Funciona?

Si No


67

Encuestas y Entrevistas

Al estudio del problema en el campo, y en contacto al personal afectado

por el mismo; se le conoce en proyectos de ingeniería entre otras formas como

estudio de usuario y análisis de tareas. Para lo cual existen estrategias,

procedimientos y herramientas bien estructurados como entrevistas, encuestas,

análisis de tareas, observación cualitativa entre otros que generalmente se

realizan junto al apoyo de profesionales de las ciencias sociales y humanidades.

Método de Generación y Selección de Soluciones

Entre las estrategias más usadas en el ejercicio de la ingeniería para

obtener una propuesta de diseño tentativa como solución; se suele emplear una

herramienta dinámica para la generación de soluciones conocida como

Tormenta de Ideas (Brainstorming); y posteriormente para especificar una o

unas propuestas de diseño definitivas como solución se suele aplicar una matriz

de selección. Es conveniente tomar en cuenta los mecanismos de generación de

ideas, a fin de desarrollar una dinámica de generación de ideas (tormenta de

ideas) de la forma más eficiente posible; entre los mecanismos de generación de

ideas más importantes se mencionan a continuación, los siguientes:

• Inversión: consiste en invertir el problema.

• Analogía: consiste en buscar analogías al problema enfrentado.

• Empatía: consiste en identificarse o ponerse en lugar de una

pieza o parte del sistema que se está diseñando.

• Descomposición Funcional: consiste en agrupar un grupo de

funciones o cualidades especificas de distintos elementos en un

elemente mas único o más simple.


68

Tormenta de ideas (Brainstorming): este método fue ideado por Alex

Osborn y consiste en reunir un grupo multidisciplinario (4 a 12 personas) para

trabajar sobre un problema. El grupo debe trabajar sobre las siguientes

reglas:

• No se permite ningún a evaluación o juicio sobre las ideas.

• Tratar de que los participantes generen ideas y las expongan en

la forma más espontanea posible.

• Debe buscarse cantidad de ideas porque esto ayudara a evitar

evaluarlas internamente y porque cantidad, en este caso genera

calidad.

• Debe promoverse entre los miembros del grupo que construyan

(o modifiquen) sobre las ideas de otros, porque esto

generalmente desemboca en ideas superiores a las iníciales.

(Según Milani R. “Diseño para nuestra realidad”)

Matriz de selección o análisis morfológico: este método consiste en un

cuadro donde se colocan en una columna los criterios, estableciéndoles un valor

ponderado de acuerdo a su importancia, y en una fila las alternativas de

solución, de manera que se le va asignando una puntuación a cada uno y la

suma final debe ser la ponderación asignada. Las ponderaciones pueden variar

de acuerdo al usuario y a la cantidad de criterios a evaluar. La idea es no repetir

estas ponderaciones, de manera que los criterios más importantes resalten en la

selección.


69

Selección de Materiales

Probablemente, la selección de materiales para el diseño de un

componente en particular sea una de las tareas o retos más importantes para el

ingeniero de hoy en día. Decisiones erradas o inapropiadas pueden ser

desastrosas tanto desde el punto de vista económico como en materia de

seguridad.

Criterios y Herramientas para la Selección de Materiales

Factores que intervienen en la selección de materiales

Restricciones relacionadas entre sí

• Factores Físicos

• Factores Mecánicos

• Procesamiento y Fabricabilidad

• Vida útil del material

• Costo y disponibilidad

• Códigos, factores estatuarios y otros

Criterios y Herramientas para la Selección de Materiales

• La selección basada en el perfil de propiedades: se

realiza cotejando los valores numéricos de las propiedades con las restricciones

o requerimientos de diseño. Las propiedades de uso más frecuente en el diseño

se encuentran reflejadas en la tabla 2-10.


70

Insensibles a la microestructura Sensibles a la microestructura Densidad , ρ Resistencia, σ

Módulo de Elasticidad, E Ductilidad Conductividad térmica, κ Tenacidad de fractura KIc

Coeficiente de expansión térmica lineal, α Fatiga y propiedades cíclicas Punto de fusión, Tf Termofluencia

Corrosión uniforme mm/año Impacto Costo, $ Dureza

Tabla 2-10 (Propiedades más comunes en la selección de materiales; tomado de Diseño y selección de materiales I)

• La selección basada en el perfil de proceso busca identificar el

tratamiento adecuado que permita dar al material la forma requerida a un costo

mínimo, tarea que resulta ser muy compleja ya que existen numerosos métodos

de procesamiento tecnológicamente disponibles. Pero debe tomarse una

decisión en cuanto al proceso de fabricación que se vaya a utilizar para poder

optimizar el costo y rendimiento del o los materiales seleccionados.

• La selección basada en el perfil ambiental se relaciona con el

material, su manufactura, uso, reutilización y su eliminación del ambiente. Este

último aspecto siempre incrementa los costos pero deben tomarse en cuanta si

existen regulaciones legales.

Rendimiento y eficiencia de los materiales: la mejor opción

para un componente no se basa en sus propiedades específicas sino en una

combinación de propiedades en un esfuerzo por disminuir el peso y el costo. El

rendimiento de un material estructural se define como su eficiencia para

desempeñar una función en particular. En términos de cargas mecánicas

podemos definir esta eficiencia como la relación que existe entre la carga que

un material puede soportar entre el peso del material para una geometría


71

estructural definida la cual puede ser expresada matemáticamente de acuerdo a

la siguiente relación.

𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸 =𝐶𝐶𝐸𝐸𝐶𝐶𝐶𝐶𝐸𝐸𝑃𝑃𝐸𝐸𝑃𝑃𝑃𝑃

=𝑃𝑃𝑚𝑚

P es la carga máxima que el material puede soportar de acuerdo al criterio de

falla que se ha elegido y en la modalidad de carga.

Diagrama de materiales: la recopilación de información de las

propiedades de los materiales para poder cumplir con las exigencias de diseño

es la tarea que más tiempo consume en la selección de materiales.

Afortunadamente, la mayoría de estos datos están disponibles en programas y

bases de datos lo cual facilita esta laboriosa tarea, al menos en la etapa de

diseño conceptual. Ashby elaboró una serie de diagramas de materiales basados

en la maximización de propiedades ideados exclusivamente para la etapa de

diseño conceptual.

Capítulo III - Metodología Experimental y Cálculos

72

Capítulo III

Metodología Experimental y Cálculos

Para cumplir con los objetivos propuestos en el presente trabajo especial

de grado, se han desarrollado cuatro fases, las cuales siguen una secuencia

cronológica ver Fig 3-1. Dichas fases son:

1. Fase I: esta fase comprende la recolección de información

bibliográfica y del todo el material que permita conocer con

detalle todos los aspectos que abarca el problema

2. Fase II: elaboración del diseño del sistema de anclaje

3. Fase III: elaboración de planos del sistema de anclaje propuesto

4. Fase IV: diseño de un procedimiento de escalada donde se utilice

el sistema de anclaje propuesto.

Fig. 3-1(Esquema de la metodología experimental)

Capítulo III

Metodología experimental y

cálculos de Diseño Mecánico

Recolección de informacion

bibliografica y material que permita conocer los aspectos

del problema

Desarrollo del sistema de anclaje

Elaboracion de planos del sistema

de anclaje propuesto

Diseño de un procedimiento de

escalada que incluya el uso del sistema de

anclaje propuesto


73

3.1 Recolección de Información Bibliográfica y Material de Apoyo

Para el desarrollo de la fase I que comprenden los objetivos 1 al 7, se

realizaron una serie de actividades como: salidas de campos a la Escuela de

Capacitación de Chacao ubicada en el centro de servicio de La Electricidad de

Caracas de Chacao, centro de servicio Santa Rosa, centro de servicio La

Yaguara, visitas a estaciones de trabajo ubicadas en San Agustín del Sur, La

Charneca, Parque Nacional El Ávila, Club de Sub-Oficiales (Las Mayas-

Coche), el Mercado Mayor de Coche, Las Brisas de Catia, Monte Piedad (23 de

Enero), Las Veredas de Coche, Barrio las Malvinas del Valle, Avenida

Casanova (Sabana Grande) y otras zonas de la ciudad de Caracas en donde las

cuadrillas de La Electricidad de Caracas realizaron trabajos de reparación,

instalación y mantenimiento de líneas aéreas de distribución. Durante estas

visitas además de observar minuciosamente las actividades realizadas se

procedió a la toma de fotografías, apuntes y aplicación de entrevistas

informales que permitiesen describir el procedimiento de escaladas y subida de

postes, los dispositivos de seguridad utilizados por el personal de La

Electricidad de Caracas y varios detalles de interés.

Se realizo la búsqueda de la normativa nacional legal vigente y de la

normativa interna de la empresa que rigen los procesos y definen los aspectos

que deben ser considerados en el momento de realizar procedimientos de

escalada y subida de postes; para lo cual se conto con la asesoría del personal

que labora en la Gerencia Funcional de Seguridad Higiene y Ambiente (SHA)

de La Electricidad de Caracas (personal especialista en el área de Seguridad e

Higiene Industrial aplicado al sector eléctrico: Fátima Tavares, Belkis Silvosa,

Dianora Farfán, Ricardo Márquez, Ramón Porras, Daniela Jara, Henrry Pérez,


74

David Duran), el Teniente de los Bomberos Metropolitanos Félix Carrillo,

Caporales, Supervisores, Linieros y coordinadores de cuadrillas (William

López, Darwin Montilla, Ramón Díaz, Luis Moreno, José Mendoza, Darwing

Machado, Henrry Mora, Carlos Calcurian, Oscar Rodríguez, Juan Pernia,

Andrés Sánchez.

Adicionalmente se procedió al estudio de las normas (nacionales e

internacionales) que se aplican al diseño de sistemas de anclaje y de las

características técnicas de las estructuras electro mecánicas (postes); apoyado

en las diferentes bases de datos con la que cuenta la empresa en su red de

intranet, varias consultas a bibliografía especifica ubicada de la biblioteca

central de la empresa, además de constantes visitas a los ingenieros José

Figuera y Nerio Mora destacados en el departamento de normalización y

procedimientos de la EDC y visitas a FONDONORMA y FERRUM ACEROS

C.A., en la primera visita se logro una entrevista con el Ing. Miguel A. Gómez,

Coordinador General de Normalización miembro de diferentes comités de

normalización para la seguridad industrial; mientras que en la segunda se

solicito información al personal de turno encargado ene ventas, con quien se

obtuvo información general relacionada con los materiales disponibles es su

stock y la aplicación indicada de algunos de estos con relación al que se

pretende dar.

A partir de la información recabada en las salidas de campo, se elaboro

una encuesta del tipo cerrada, donde se conto con la asesoría de expertos en el

área de las ciencias sociales como la líder de la Unidad de Evaluación y

Desarrollo subscrita a la Gerencia Funcional de Seguridad, Higiene y Ambiente

EDC (Fátima Tavares); y el Prof. de la Facultad de Ingeniería ubicado en el


75

Departamento de Enseñanzas Generales del Ciclo Básico (Carlos Zerpa), en la

cual se consideraron aspectos como el conocimiento de las normas básicas de

seguridad implantadas por la empresa para la ejecución del procedimiento de

escalada y subida de postes, los equipos que deben utilizar para la ejecución de

dicha actividad, y se deja abierta la posibilidad de aportar ideas por parte de los

usuarios del futuro sistema de anclaje que faciliten el proceso de diseño del

mismo.

La encuesta fue aplicada a una muestra representativa de 16% del

personal dedicado a atender los reportes de averías y practicar mantenimiento a

instalaciones de distribución aérea de energía eléctrica en los distintos centros

de servicios visitados, con un total de 22 (veinte y dos) personas, todas

miembros de las cuadrillas de la Electricidad de Caracas, encargadas de

realizar las reparaciones, mantenimiento e instalación en líneas aéreas de

distribución. Un modelo de dicha encuesta se muestra en el anexo 1.

Para agotar la investigación asociada a la primera fase del presente

trabajo, se reviso por diferentes medios dispositivos de anclajes usados a nivel

industrial existentes en el mercado, de manera que al comparar su forma,

aplicación y otras características usando algunos mecanismos para la

generación de ideas como lo es inversión, analogía, empatía y descomposición

funcional, sirvan de inspiración para diseñar un sistema de anclaje ajustado a la

función específica que se le quiere dar.


76

3.2 Desarrollo del Sistema de Anclaje

Una vez reunida la información necesaria para entender el problema y

sus aristas, se procede a plantear dicho problema a grupos multidisciplinarios

con el fin de realizar diferentes sesiones de generación de ideas (Tormentas de

Ideas); tales sesiones se ejecutaron con personal reunidos en los espacios de la

Gerencia Funcional de Seguridad Higiene y Ambiente de La Electricidad de

Caracas (San Bernardino), sala de reuniones de atención de averías del centro

de servicio Santa Rosa y La Yaguara, aulas de clases de la Escuela de

Ingeniería Mecánica de la UCV y otros espacios abiertos improvisados.

Las ideas solución que surgieron de las sesiones aplicadas se listan a

continuación:

1.

2.

Aprovechar los huecos de las crucetas para colocar un gancho y polea.

3. Disparar al poste un gancho chupón, tipo arpón y con línea de vida.

Sistemas de catapultas poleas y contra peso.

4.

5.

Usar una espuela invertida en los postes como apoyo a la línea de vida.

6.

Colocar escaleras soldadas al poste.

7.

Modificar al poste agregándole ganchos en diferentes alturas.

8.

Modificar al poste aplacándoles perforaciones al poste que sirvan de

punto de sujeción.

9. Forrar al liniero de goma.

Colocar un yoyo en el poste quita y pon o permanente con línea de vida

incluida.

10. Donar plantas diesel a cada sector.

11. Usar tuerca de ojo con abrazadera para insertar línea de vida.


77

12. No distribuir energía eléctrica.

13.

14. Que trabajen algunos robots en la parte alta de los postes.

Barra móvil vertical paralela al poste.

15.

16.

Usar un globo elevador dirigible.

Brazo inclinado quita y pon sujeto al pie de poste con corredera que

sostiene la línea de vida

17.

.

18.

Ganchos o sujetadores de pies y manos tipo parrillera de moto (1 par).

19.

Poste con costura y tallado helicoidal.

20. Hacer de las caídas de alturas un deporte nacional.

Colocar una cruceta nula en donde apoyar un gancho con la ayuda de la

pértiga.

21. Lograr inmunidad de los linieros.

22.

23.

Cama elástica al pie del poste.

24.

Un ula-ula en el poste.

25. Astronautas.

Globo dirigible que mantenga una fuerza vertical para arriba como el de

Barreto.

26. Evitar la gravedad.

27. Un ascensor o plataforma accionada con botones.

28.

29.

Usar gancho tipo manguera para colocar en cruceta.

30.

Perforar el poste a diferentes alturas, y usar perforaciones como puntos

de anclaje.

31. Que los postes bajen de forma telescópica.

Colocar una manta anti-resbalante de goma a cierta altura para usar

como sistema de anclaje.

32. Eliminar postes (usar solo distribución de energía eléctrica sub-

terranea).


78

33.

34.

Usar ropa imantada.

Usar guantes y botas imantadas.

A continuación se muestran algunas imágenes representativas de las

propuestas solución antes listada:

Fig 3-2 Imagen representativa de la propuesta

(11); ubicada en el grupo III


79

Fig 3-3 Imagen representativa de la propuesta (5); ubicada en el grupo I

Fig 3-4 Imagen representativa de las propuestas (7) y (29); ubicada en el grupo I


80

Fig 3-5 Imagen representativa de la propuestas (13) y (16); ubicada en el grupo IV

Fig 3-6 Imagen representativa de la propuesta (19); ubicada en el grupo III


81




82

Fig 3-9 Imagen representativa de las

propuestas (15) y (24); ubicada en el grupo IV Fig 3-10 Imagen representativa de la

propuesta (30); ubicada en el grupo IV


83

Fig 3-11 Imagen representativa de la propuesta (31) (descartada por no ser técnicamente factible)


84

Es conveniente eliminar algunas propuestas de la lista anterior por

razones como: repetirse las propuestas, no entenderse su funcionamiento, poca

factibilidad técnica y difícil implementación; bien sea por factores económicos

tecnológicos o estratégicos en su aplicación; mientras que se podrán agrupar

aquellas propuestas que de alguna forma compartan un principio de

funcionamiento, y de esta manera realizar una selección más cómoda de la

propuesta o propuestas que finalmente se evaluaran en la matriz de selección.

Grupo de

Propuestas Numero de Propuestas Principio de Funcionamiento

I 5,6,7,18 y 29 Modificar el poste.

II 1, 2 y 8 Uso de sistemas poleas-yoyo.

III 4, 11, 17,19,23 y 28 Colocar un herraje adicional en el poste

IV 13, 15, 16, 22, 24, 30 y 34 Uso de un sistema móvil de apoyo para sujeción externa.

Tabla 3-1 (Resumen de agrupación de propuestas solución según su principio de funcionamiento)

Luego de revisar, filtrar y agrupar la lista de resultado de propuesta

solución obtenida, se procede a determinar los parámetros de selección, que

determinaran la idea más apropiada según los criterios de diseño impuestos y

propuestos. Dichos parámetros se listan como sigue:

Seguro y confiable.

De fácil de instalación y operación.

De bajo mantenimiento.

De fácil construcción.

De fácil almacenamiento.

Bajo tiempo de construcción.


85

Con poco tiempo para su implementación total.

Ligero y ergonómico.

De fácil obtención de la materia prima.

Poco espacio requerido para su uso.

De bajo costo.

De largo tiempo de vida útil.

De fabricación nacional.

Represente innovación.

En la siguiente tabla se ponderan los anteriores criterios de selección

según la importancia que estos tengan en función de razones que el diseñador

considera justas, y las consideraciones del futuro uso que se le dará a dicho

diseño.

3.2.1 Criterios de Diseño

Nº Criterios a Evaluar Porcentaje (%) 1 Seguro y confiable. 18 2 De fabricación nacional. 15 3 De fácil de instalación y operación. 11 4 De largo tiempo de vida útil. 10 5 De bajo mantenimiento. 7 6 De bajo costo. 7 7 Ligero y ergonómico. 6 8 De fácil obtención de materia prima 6 9 De fácil construcción. 5 10 Represente innovación. 5 11 Poco espacio requerido para su uso. 4 12 De fácil almacenamiento. 2 13 De bajo tiempo de construcción. 2 14 Bajo tiempo para su implementación total. 2

Tabla 3-2 (Criterios de diseño ordenados según su valor importancia)


86

En consecuencia de las limitaciones de tipo técnica que la empresa

plantea en cuanto que no es permitido modificar la estructura del poste,

respetando normas técnicas; se desechan todas las propuestas clasificadas en el

grupo I, las cuales implican precisamente la modificación de la estructura del

poste. A continuación se presenta la matriz de selección de ideas con la

respectiva evaluación de las propuestas.

3.2.2 Matriz de Selección

Criterio de selección y su respectivo porcentaje ponderante Nº de

propuesta 1

18% 2

15% 3

11% 4

10% 5

7% 6

7% 7

6% 8

6% 9

5% 10

5% 11

4% 12

2% 13

2% 14

2% 100%

1 6 9 6 8 3 4 3 1 3 0 2 0,5 1,5 2 49 8 5 7 9 5 5 5 5 2 2 4 3 1 1 1 55 4 15 15 9 9 5 5 4 6 4,5 4,5 3,5 2 1,5 0 84 11 15 15 7 10 7 6 6 6 5 1 4 2 2 0 86 19 12 15 10 10 7 5 5 6 4,5 1 2 1 2 0 80,5 23 15 14 8 10 7 4 4 5 3,5 4,5 1 0,5 0,5 0 77 28 14 15 10 9 6,5 7 6 6 3,5 5 3,5 2 2 2 91,5 13 11 10 7 7 5 5 2 4 2 4,5 0 0,5 1 2 61 15 2 1 0 5 4 1 1 0 0 4,5 0 0 0 0,5 19 22 5 5 6 5 3 4 4 4 4,5 4 0 0 0,5 2 47 30 14 13 9 6 7 7 5,5 4 1 5 3 2 1 2 79,5 34 1 1 3 2 2,5 1 2 2 1 4,5 4 2 0 2 28

Tabla 3-3 (Matriz de selección de ideas)

De de la anterior tabla se destaca la ponderación de las propuestas que

resultaron reunir mayor puntaje. Se resalta el hecho de que las tres propuestas

seleccionadas como apropiadas según los criterios de selección, corresponden a

un mismo grupo (Grupo III), cuyo principio de funcionamiento consiste en

incluir un herraje adicional en el poste.


87

La propuesta ganadora según la matriz de selección resultan ser

impráctica como diseño solución, ya que su funcionamiento está basado en el

apoyo de un sistema de anclaje sobre una cruceta del poste; pero no en todos los

postes se hallan crucetas en donde sostener dicho sistema, es decir en una

estructura electromecánica tipo (Q) y (U) funcionaria tal sistema, pero por otro

lado en una estructura electromecánica tipo (R) resulta inaplicable tal sistema.

La propuesta (11) cuyo puntaje es elevado resulta ser impráctica para la

aplicación del sistema, ya que resultaría muy incomodo instalar una línea de

vida en el agujero que ofrece la tuerca y tornillo de ojo desde varios metros de

distancia, por otro lado la propuesta (4) ofrece ventajas respecto a las dos

propuestas antes cuestionadas pero representaría poca seguridad en las

actividades de escalada, ya que la mencionada “espuela invertida” daría mucha

libertad para liberarse la línea de vida producto de algún latigazo.

Se conviene realizar un diseño que funcione como un hibrido entre las

tres propuestas antes cuestionadas, y que además mantenga como principio de

funcionamiento el que se propone para el grupo de propuestas ubicadas en la

agrupación III de la tabla 3-1.

Luego de reflexionar sobre la necesidad planteada y las ideas solución

se propone como propuesta de diseño un gancho semi-cerrado, ensamblado a

cierta altura del poste mediante pernos, tuercas y abrazaderas. A continuación

se presenta una imagen de la idea.


88

Figura 3-12 (Diseño conceptual)


89

La propuesta final de diseño presenta una evolución con respecto al

diseño conceptual; a continuación se presenta una cronología de tal evolución.

Figura 3-13 (En la imagen superior se observa un modelo de gancho armable ensamblado con tornillos en las abrazaderas); en la imagen inferior se observa el mismo gancho mostrado en la con detalles adicionales como: una muesca al final de segmento largo para que repose la línea

de vida, un seguro que gira en un solo sentido de forma no espontanea y las aristas que corresponden a el tramo largo del están suavizadas gancho para evitar deteriorar la línea de

vida.


90

Figura 3.14 (Sistema de anclaje armable, abrazadera gancho con ángulo)

Figura 3-15 (Sistema de anclaje mostrado en la figura anterior ensamblado)


91

El modelo de sistema de anclaje mostrado anteriormente genera

inconvenientes debido a su geometría ya que en las áreas de contacto entre

abrazadera y gancho existe un cambio brusco de sección sin una curvatura

suave, de manera que se genera un concentrador de esfuerzos relativamente

alto, por lo cual el sistema amerita una cantidad importante de material en su

sección critica para evitar fallas debido al momento flector máximo que se

genera justamente en el cambio brusco de sección.

Luego de muchas reflexiones y varias consultas respecto a cómo sería

un mejor sistema de anclaje que siga el principio antes descrito, se determino el

modelo siguiente que definitivamente funciona como un hibrido ante todas los

modelos antes planteados.

Figura 3-16 ( Sistema de anclaje hibrido, de una abrazdera)

En la presente figura se muestra un sistema de anclaje que utiliza una

abrazadera contrapuesta a su longuitud.

En presente sistema contiene un presinto

(gatillo) de seguridad que permite giro inducido en

un solo sentido, y funciona por accion de la gravedad; detalle que es aprovechado para eviatar la fuga de la linea de vida en un supuesto latigazo.

Tambien posee un angulo respecto a la horizontal que facilita la ubicación de la linea de vida en el extremo seguro y mas

alejado del poste.


92

Figura 3-17 (Se muestra una vista oblicua y de planta del sistema de anclaje instalado en el

poste; tambien se observa el detalle del gatillo de seguridad en posicion de en reposo por accion de la gravedad es solidario a la superficie superior del gancho, tambien se observa que

totalmente abierto para dejar pasar la linea de vida, existe contacto perfecto entre una superficie plana del “gatillo” y el gancho en su superficie superior.)


93

3.2.3 Descripción del Modelo de Diseño

Antes de iniciar los cálculos respectivos para concretar el diseño de

sistema de anclaje; es justo recordar que mediante los procesos de generación y

selección de ideas solución; se ha obtenido una solución al problema propuesto

cuyo principio de funcionamiento consiste en la colocación de un gancho de

anclaje, ubicado en la parte superior del poste (cuerpo cilíndrico) y ensamblado

mediante uniones desmontables, que se usara junto a un grupo de elementos

mecánicos, con los cuales se concreta un sistema de anclaje para responder a las

necesidades planteadas inicialmente en el presente trabajo especial de grado.

En las próximas secciones se procede a detallar las características físicas

de los elementos mecánicos que conformaran el sistema de anclaje y además se

estudiaran las propiedades mecánicas y geométricas de tales elementos con el

objetivo de ajustar la forma final del diseño a un modelo estrictamente

estudiado que proporciona seguridad y practicidad en su uso e instalación.

3.2.4 Carga Estática Equivalente debido al Impacto

La eventual caída de un liniero que trabaja en alturas genera un impacto

a su sistema anticaidas; dicho impacto produce una máxima energía de

deformación que necesariamente es adsorbida por todos los elementos

materiales conectados al sistema anticaidas; e incluso al usuario de dicho

sistema; dicha energía de deformación de los elementos mecánicos, se

considera equivalente a la energía cinética que posee la masa del liniero en su

supuesta caída; suponiendo que no se disipa energía de ninguna forma (actúan


94

solo fuerzas conservativas) se obtendrá un diseño conservador para dicho

sistema anticaidas.

Energía Mecánica del Sistema (𝑼𝑼)

𝑈𝑈 = 𝑈𝑈𝑝𝑝 + 𝑈𝑈𝑐𝑐 Ec. 1

𝑈𝑈𝑝𝑝 = 𝑚𝑚 ∗ 𝑔𝑔 ∗ ℎ 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑔𝑔í𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑐𝑐𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝 Ec. 2

𝑈𝑈𝑐𝑐 =12∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣2 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑔𝑔í𝑎𝑎 𝑐𝑐𝑝𝑝𝐸𝐸é𝑝𝑝𝑝𝑝𝑐𝑐𝑎𝑎 Ec. 3

Ecuación de cinemática de la partícula, caída libre movimiento

uniformemente acelerado 𝑣𝑣𝑓𝑓2 = 𝑣𝑣0

2 + 2 ∗ 𝑔𝑔 ∗ ℎ Ec. 4

Usando la aceleración de gravedad 𝑔𝑔 =� 9,81 𝑚𝑚𝑠𝑠2 , una altura de caída de

un liniero es ℎ = 1 𝑚𝑚 y tomando en cuenta que la energía mecánica del sistema

en el instante inicial es igual que la energía potencial; se tiene que la velocidad

inicial es cero 𝑈𝑈𝑐𝑐 = 0 .⇒ 𝑣𝑣0 = 0

𝑣𝑣𝑓𝑓2 = 𝑣𝑣02 + 2 ∗ 𝑔𝑔 ∗ ℎ Ec. 4.1

𝑣𝑣𝑓𝑓 = �2 ∗ 𝑔𝑔 ∗ ℎ2 .⇒ 𝑣𝑣𝑓𝑓 = �2 ∗ 9,81

𝑚𝑚𝑠𝑠2 ∗ 1 𝑚𝑚

2

.⇒ 𝑣𝑣𝑓𝑓 = 4,43

𝑚𝑚𝑠𝑠

Energía cinética del sistema (𝑈𝑈𝑐𝑐):

𝑈𝑈𝑐𝑐 =12∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 Ec. 3.1


95

En la ecuación 3.1 se toma en cuenta el parámetro (𝑚𝑚) como la masa

media de un liniero con un factor de seguridad (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 1,25); lo que implica

una masa (𝑚𝑚 = 100 𝑘𝑘𝑔𝑔), mientras que el parámetro (𝑣𝑣𝑓𝑓) esta referido a la

velocidad final que logra el liniero al instante del impacto.

Usando la ecuación 3.1 se estima la magnitud de la energía cinética en

el instante del impacto:

𝑑𝑑𝐸𝐸 3.1 𝑈𝑈𝑐𝑐 =12∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2

.⇒ 𝑈𝑈𝑐𝑐 =

12∗ 100 𝑘𝑘𝑔𝑔 ∗ �4,43

𝑚𝑚𝑠𝑠�

2

𝑈𝑈𝑐𝑐 = 981 𝐽𝐽

Relación de la máxima energía de deformación aplicada a un elemento

solido bajo una carga estática equivalente (𝑃𝑃𝑚𝑚 )

𝑈𝑈𝑑𝑑 = � 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑1

0 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑔𝑔í𝑎𝑎 𝑑𝑑𝐸𝐸 𝑑𝑑𝐸𝐸𝑓𝑓𝑝𝑝𝐸𝐸𝑚𝑚𝑎𝑎𝑐𝑐𝑝𝑝ó𝐸𝐸 Ec. 5

En el presente caso donde existe una deformación lineal y elástica, en

donde los esfuerzos de diseño no superan los esfuerzos de fluencia (𝑠𝑠𝑦𝑦) (diseño

dúctil); la porción del diagrama carga-deformación puede representarse por una

línea recta cuya ecuación es:

𝑃𝑃𝑚𝑚 = 𝑘𝑘 ∗ ∆𝑑𝑑 Ec. 6

Sustituyendo la expresión 6 en la ecuación 5, y simplificando se obtiene

una expresión para evaluar la energía de deformación del material (viga).


96

𝑈𝑈𝑑𝑑 = � 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑1

0

.⇒ 𝑈𝑈𝑑𝑑 = � 𝑘𝑘 ∗ ∆𝑑𝑑

𝑑𝑑1

0 𝑑𝑑𝑑𝑑 =

12∗ 𝑘𝑘 ∗ ∆𝑑𝑑2

Cuya expresión es equivalente a la expresión general de energía de

deformación que se escribe a continuación.

𝑈𝑈𝑑𝑑 =12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑1 Ec. 7

Donde 𝑃𝑃𝑚𝑚 representa la carga

estática equivalente aplicada, y 𝑑𝑑1

representa la deformación del elemento

en dirección a la carga aplicada.

Tomando en cuenta las consideraciones iníciales e igualando las

ecuaciones 3.1 y 7 se obtiene la siguiente expresión.

𝑈𝑈𝑐𝑐 =12∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 𝑈𝑈𝑑𝑑 =

12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑1

𝑈𝑈𝑐𝑐 = 𝑈𝑈𝑑𝑑 ⇒

12∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 =

12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑1

𝑃𝑃𝑚𝑚 =𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2

𝑑𝑑1 Ec. 8

Considerando que la geometría en estudio se puede modelar como la de

una viga en voladizo con una carga puntual aplicada al extremo de la misma;

usando la tabla de deflexión y pendientes de vigas (Apendice D Beer; 3era

P P1

X1

𝑈𝑈𝑑𝑑 = 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗𝑑𝑑12

X 0


97

edición) se obtiene la relación de deflexión máxima del extremo de la viga

como sigue:

𝑑𝑑1 =𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝐿𝐿3

3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑 𝐷𝐷𝐸𝐸𝑓𝑓𝑝𝑝𝐸𝐸𝑑𝑑𝑝𝑝𝑝𝑝𝐸𝐸 𝑑𝑑𝐸𝐸 𝑢𝑢𝐸𝐸𝑎𝑎 𝑣𝑣𝑝𝑝𝑔𝑔𝑎𝑎 𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑣𝑣𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑑𝑑𝑝𝑝𝑣𝑣𝑝𝑝 Ec. 9

Sustituyendo la ecuación 9 en la ecuación 8 y despejando 𝑃𝑃𝑚𝑚 .

𝑃𝑃𝑚𝑚 =𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2

𝑑𝑑1

.⇒ 𝑃𝑃𝑚𝑚 =

3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑 ∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2

𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝐿𝐿3

𝑃𝑃𝑚𝑚 = �3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑 ∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2

𝐿𝐿3

2 Ec. 10

La expresión 10 permite obtener un estimado de la carga estática

equivalente generada por una eventual caída donde los parámetros físicos y

geométricos de la caída son conocidos; la carga estimada produce una

deformación a un elemento mecánico con una geometría propuesta. Para dicha

expresión se usa una magnitud de momento de inercia de 𝐼𝐼𝑑𝑑 = 3,125 ∗

10−7 𝑚𝑚4, valor que se obtiene con el uso de la ecuación 11; con la que se

calcula el momento de inercia de una sección rectangular. Otro par de

parámetros que se usan en la ecuación 10 son la propiedad mecánica del

material seleccionado, modulo de elasticidad (𝐸𝐸𝐴𝐴 = 140 𝐺𝐺𝑃𝑃𝑎𝑎) correspondiente

a un acero AISI S1, mientras que la longitud de la viga estudiada corresponde

con una magnitud de (𝐿𝐿 = 0,35 𝑚𝑚).


98


𝐿𝐿3

2

Momento de Inercia Sección Rectangular (𝐼𝐼𝑑𝑑):

𝐼𝐼𝑑𝑑 =𝑏𝑏 ∗ ℎ3

12 Ec. 11

𝐼𝐼𝑑𝑑 =0,03 𝑚𝑚 ∗ (0,05 𝑚𝑚)3

12

.⇒ 𝐼𝐼𝑑𝑑 = 3,125 ∗ 10−7 𝑚𝑚4

Evaluando la expresión 10, se obtiene un valor de (𝑃𝑃𝑚𝑚).

𝑃𝑃𝑚𝑚 = ��3 ∗ 140 𝐺𝐺𝑃𝑃𝑎𝑎 ∗ 3,125 ∗ 10−7𝑚𝑚4 ∗ 100𝑘𝑘𝑔𝑔 ∗ �4,43𝑚𝑚𝑠𝑠 �2�

(0,35𝑚𝑚)3

2

.⇒ 𝑃𝑃𝑚𝑚 = 77.508,85 𝑁𝑁

Para obtener un resultado más certero de carga equivalente de impacto

es justo considerar que la energía cinética asociada al proceso se transforma en

energía de deformación relacionada a todos los elementos mecánicos que se

puedan evaluar y sean afectados por la carga de trabajo; pues se conoce que la

𝐸𝐸𝐴𝐴:𝑀𝑀𝑝𝑝𝑑𝑑𝑢𝑢𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑑𝑑𝐸𝐸 𝐸𝐸𝑝𝑝𝑎𝑎𝑠𝑠𝑝𝑝𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝑑𝑑𝑎𝑎𝑑𝑑 𝑑𝑑𝐸𝐸𝑝𝑝 𝑚𝑚𝑎𝑎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝 (140 𝐺𝐺𝑃𝑃𝑎𝑎)

𝐼𝐼𝑑𝑑 : 𝐼𝐼𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑐𝑐𝑝𝑝𝑎𝑎 𝑠𝑠𝐸𝐸𝑐𝑐. 𝐸𝐸𝐸𝐸𝑐𝑐𝑝𝑝 (3,125 ∗ 10−7𝑚𝑚4)

𝑚𝑚:𝑚𝑚𝑎𝑎𝑠𝑠𝑎𝑎 𝑑𝑑𝐸𝐸𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑝𝑝𝐸𝐸𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑝𝑝 (100 𝑘𝑘𝑔𝑔)

𝑣𝑣𝑓𝑓 :𝑉𝑉𝐸𝐸𝑝𝑝𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝑑𝑑𝑎𝑎𝑑𝑑 𝑓𝑓𝑝𝑝𝐸𝐸𝑎𝑎𝑝𝑝 𝑑𝑑𝐸𝐸𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑝𝑝𝐸𝐸𝑝𝑝 (4,43 𝑚𝑚 𝑠𝑠⁄ )

𝐿𝐿: 𝐿𝐿𝑝𝑝𝐸𝐸𝑔𝑔𝑢𝑢𝑝𝑝𝑝𝑝𝑢𝑢𝑑𝑑 𝑑𝑑𝐸𝐸 𝑝𝑝𝑎𝑎 𝑣𝑣𝑝𝑝𝑔𝑔𝑎𝑎 (0,3 5𝑚𝑚)

𝑃𝑃𝑚𝑚 :𝐶𝐶𝑎𝑎𝐸𝐸𝑔𝑔𝑎𝑎 𝐸𝐸𝑠𝑠𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝𝑝𝑝𝑐𝑐𝑎𝑎 𝐸𝐸𝑒𝑒𝑢𝑢𝑝𝑝𝑣𝑣𝑎𝑎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑝𝑝𝐸𝐸 (𝑁𝑁)


99

energía cinética será equivalente al trabajo asociado a la deformación de todos

los elementos afectados por la carga.

Tomando en cuenta la deformación de la línea de vida se obtiene una

expresión diferente para conocer la carga equivalente de estudio. Considerando

que la energía cinética se transforma en energía de deformación del elemento

mecánico y de la línea de vida; se tiene:

𝑈𝑈𝑐𝑐 = 𝑈𝑈𝑑𝑑 + 𝑈𝑈𝑝𝑝 Ec. 12

En donde la energía cinética (𝑈𝑈𝑐𝑐) del sistema se transformara en energía de

deformación del material de la viga (𝑈𝑈𝑑𝑑) y también de la línea de vida a utilizar

(𝑈𝑈𝑝𝑝). En consecuencia se tiene la siguiente expresión:

12∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 =

12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑1 +

12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ ∆𝑑𝑑 Ec. 13

Para conocer las relaciones de deformación contra carga aplicada en las

líneas de vida; se emplean diferentes gráficas de carga versus deformación axial

(ver apéndice 4) obtenidas mediante ensayos destructivos aplicados a algunos

modelos de líneas de vida bajo los parámetros de las normas ASTM A 931-96

Standard Test Method for Tension Testing of Wire Ropes and Strand, y

además son líneas de vida que cumplen con las especificaciones técnicas

necesarias para el uso que se le pretende dar según la norma NFPA 70E

National Fire Protection Association (cuerdas semi – estáticas de 11mm de

diámetro, con la aprobación de calidad de la NFPA); dichos ensayos se

practicaron con la Máquina de Ensayos Universales Losenhausen, ubicada en la

Escuela de Ingeniería Mecánica de la UCV. (Ver tabla 3-3)


100

Tabla 3-4 (Se ilustra la Máquina de Ensayos Universales Losenhausen, y algunos ensayos

practicados a líneas de vida respetando la norma ASTM A 931-96 y NFPA 70E)

Sustituyendo la ecuación 9 en la ecuación 13 y simplificando, se tiene:

12∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 =

12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑1 +

12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ ∆𝑑𝑑

.⇒ 𝑑𝑑1 =


3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑

12∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 =

12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ �


3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑� +

12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ ∆𝑑𝑑


101

𝑃𝑃𝑚𝑚 2 ∗ 𝐿𝐿3

3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑+ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ ∆𝑑𝑑 −𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 = 0 Ec. 14

Usando la ecuación anterior (14) de segundo de grado y variable

dependiente 𝑃𝑃𝑚𝑚 , junto con las gráficas de carga versus deformación (ver

apéndice 4) obtenida al ensayar las líneas de vida con la Máquina de Ensayo

Universal Losenhausen; y además aplicando un método iterativo sobre dichas

gráficas, se puede obtener valores más aproximados de la carga estática

equivalente.

𝑃𝑃𝑚𝑚 2∗𝐿𝐿3

3∗𝐸𝐸𝐴𝐴∗𝐼𝐼𝑑𝑑+ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ ∆𝑑𝑑 −𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 = 0

La siguiente tabla contiene información del método iterativo usado, y

con el cual se apoyan los datos leídos de las graficas de carga deformación de

las cuerdas ensayadas, para obtener finalmente la carga estática equivalente.

𝑏𝑏 = ∆𝑑𝑑 = (𝐿𝐿𝐸𝐸𝑝𝑝𝑑𝑑𝑝𝑝 𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑔𝑔𝐸𝐸á𝑓𝑓𝑝𝑝𝑐𝑐𝑎𝑎𝑠𝑠)

𝑐𝑐 = 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 = 1.960

𝑎𝑎 = 𝐿𝐿3

3∗𝐸𝐸𝐴𝐴∗𝐼𝐼𝑑𝑑 = 3,27 ∗ 10−7


102

Ensayo Línea de vida

∆x (m)

Carga (kgf)

Carga (N) Pm (N)

Error relativo

(%)

1 Blue

Water Ropes

0,15 397,96 3.903,95 -471.429,86 12.714,26 225,68

0,18 642,85 6.306,38 -561.140,33 10.681,61 69,38

0,22 1.071,42 10.510,63 -681.577,01 8.794,14 16,33

0,20 887,75 8.708,81 -621.298,61 9.647,81 10,78

0,21 928,56 9.109,21 -651.403,33

9.201,49 1,01

Tabla 3-5 (Información correspondiente al método iterativo aplicado sobre la gráfica obtenida durante el ensayo de tracción 1 de la línea de vida)


∆x (m)

Carga (kgf)

Carga (N) Pm (N)

Error relativo

(%)

2 Blue

Water Ropes

0,03 470 4.610,70 -135.860,91

44.117,79 856,86

0,045 940 9.221,40 -172.385,01

34.770,33 277,06 no converge

Tabla 3-6 (Información correspondiente al método iterativo aplicado sobre la gráfica obtenida

durante el ensayo de tracción 2 de la línea de vida)


103


∆x (m)

Carga (kgf)

Carga (N) Pm (N)

Error relativo

(%)

3 New England

0,131 207,69 2.037,46 -415.052,87

14.441,25 608,79

0,2 768,46 7.538,60 -621.268,61

9.647,81 27,98

0,25 1.038,46 10.187,29 -772.287,20

7.761,21 23,81

0,22 851,54 8.353,58 -681.577,01

8.794,14 5,27

0,225 872,31 8.557,33 -696.676,93

8.603,53 0,54



∆x (m)

Carga (kgf)

Carga (N) Pm (N)

Error relativo

(%)

4 Blue

Water Ropes

0,15 898,53 8.814,54 -471.429,86

12.714,26 44,24

0,18 1.429,47 14.023,14 -561.140,33

10.681,61 23,83

0,16 1.061,89 10.417,19 -501.254,40

11.957,77 14,79

0,165 1.164,00 11.418,83 -516.198,74

11.611,58 1,69



104

Carga estática equivalente 𝑷𝑷𝒎𝒎 (N) Modelo de línea de vida Ensayo 1 9.201,49 Blue Water Ropes Ensayo 3 8.603,53 New England Ensayo 4 11.611,58 Blue Wáter Ropes

Tabla 3-9 (Resumen de método iterativo usado para determinar la carga estática equivalente)

Ya concluido el procedimiento iterativo empleado para obtener el

primer estimado de carga estática equivalente (𝑃𝑃𝑚𝑚 ), y teniendo en cuenta que en

dicho método se toma en cuenta la energía que se disipa debido al trabajo

implicado en la deformación de una línea de vida que se emplea en el sistema

anti-caidas; se procede luego a hallar un segundo estimado de carga estática

equivalente mediante un método que permitirá comparar y obtener con mayor

exactitud y criterio la magnitud de tan importante parámetro de cálculo y diseño

como lo es la carga estática equivalente, método en el cual se considera también

la energía que se disipa por debido a la deformación de la línea de vida.

Retomando la ecuación 13 y usando las graficas obtenidas por los

ensayos de tracción de las cuerdas; en cada gráfica se identifican diferentes

tramos de curva, estos tramos se representan con una recta que mejor se ajusta a

dicho curva; y de esta manera se puede obtener la pendiente de las mismas

(𝐾𝐾𝐸𝐸𝑝𝑝 ); y cuyo valor numérico se sustituirá en la siguiente expresión que es

producto de sustituir la ecuación 15 y 9, en la ecuación 13, para luego

simplificar y hallar la expresión de carga estática equivalente.

𝑃𝑃𝑚𝑚 = 𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝 ∗ ∆𝑑𝑑 .⇒ ∆𝑑𝑑 =

𝑃𝑃𝑚𝑚𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝

Ec. 15


105

En la ecuación 15 se denota con (𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝 ) la pendiente de cada tramo de

recta identificada en los diferentes trozos de curva estudiados, de las gráficas de

carga deformación de líneas de vida ensayadas a tracción.

12∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 =

12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑1 +

12∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ ∆𝑑𝑑 ; ∆𝑑𝑑 =


; 𝑑𝑑1 =𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝐿𝐿3


𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 = 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ �𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝐿𝐿3

3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑� + 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ �


�

𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 =𝑃𝑃𝑚𝑚 2 ∗ 𝐿𝐿3

3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑+𝑃𝑃𝑚𝑚 2

𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝

.⇒ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2 = 𝑃𝑃𝑚𝑚 2 �

𝐿𝐿3

3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑+

1𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝

�

𝑃𝑃𝑚𝑚 = ��𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2�

� 𝐿𝐿3

3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑+ 1𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝

�

2 .⇒ 𝑃𝑃𝑚𝑚 = �

(𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2)

�𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝 ∗ 𝐿𝐿3 + 3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑

3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑 ∗ 𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝�

2

𝑃𝑃𝑚𝑚 = ��3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑 ∗ 𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝 ∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2

𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝 ∗ 𝐿𝐿3 + 3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑�

2 Ec. 16

Usando la relación básica de pendiente de de una recta conocido dos

puntos de esta; se procede a continuación a determinar las diferentes pendientes

de los tramos de recta

Ensayo 1 (Blue Water Ropes)

Tramo I A (2,3 ; 192,34) B (4,3 ; 688,40)


106

𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 =(688,40 − 192,34)

(4,3 − 2,3)

.⇒ 𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 248,03

𝑘𝑘𝑔𝑔𝑓𝑓𝑐𝑐𝑚𝑚

Tramo II C (14 ; 334,07) D (18,8 ; 688,40)

𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 =(688,40 − 334,07)

(18,8 − 14)

.⇒ 𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 73,81


Tramo III E (21 ; 921,24) F (24,5 ; 1.498,29)

𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 =(1.498,29 − 921,24)

(24,5 − 21)

.⇒ 𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 164,87



Tramo I A (2,2 ; 283,95) B (4,1 ; 871,45)

𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 =(871,45 − 283,95)

(4,1 − 2,2)

.⇒ 𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 309,21


Ensayo 3 (New England)

Tramo I A (2,3 ; 160) B (3,9 ; 480)

𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 =(480 − 160)(3,9 − 2,3)

.⇒ 𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 200


Tramo II C (5,7 ; 440) D (8,7 ; 740)


107

𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 =(740 − 440)(8,7 − 5,7)

.⇒ 𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 100


Tramo III E (13,2 ; 360) F (25,4 ; 1040)

𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 =(1040 − 360)(25,4 − 13,2)

.⇒ 𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 55,73



Tramo I A (2,5 ; 265,47) B (6,6 ; 735,15)

𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 =(735,15 − 265,47)

(6,6 − 2,5)

.⇒ 𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 114,55


Tramo II C (12 ; 551,36) D (19,9 ; 1.735,78)

𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 =(1.735,78 − 551,36)

(19,9 − 12)

.⇒ 𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴𝐴 = 157,92


Usando la ecuación 16 y los respectivos valores de 𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝 hallados

anteriormente, junto con los mismos valores de 𝐸𝐸𝐴𝐴; 𝐼𝐼𝑑𝑑 ;𝑚𝑚; 𝑣𝑣𝑓𝑓 𝑦𝑦 𝐿𝐿 que se han

venido usando para los anteriores cálculos; se construye la siguiente tabla

resumen, en la que determina un valor de carga estática equivalente respectiva

para cada tramo de gráfica estudiada.

𝑃𝑃𝑚𝑚 = ��3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑 ∗ 𝑘𝑘𝐸𝐸 ∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2


2


108

𝒌𝒌𝒏𝒏 �𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒄𝒄𝒎𝒎

� 𝒌𝒌𝒏𝒏 �𝑵𝑵𝒎𝒎� 𝑷𝑷𝒎𝒎(𝑵𝑵) 𝑬𝑬𝒄𝒄.𝟏𝟏𝟏𝟏

Ensayo 1 (BWR) Tramo 1 248,02 243.307,62 21.028,84 Tramo 2 73,81 72.407,61 11.780,41 Tramo 3 164,87 161.737,47 17.360,81

Ensayo 2 (BWR) Tramo 1 309,21 303.335,01 232669,63

Ensayo 3 (NE) Tramo 1 200 1196.200 19.019,75 Tramo 2 100 98.100 13.656,20 Tramo 3 55,73 54.671,13 10.265,49

Ensayo 4 (BWR) Tramo 1 114 112373,55 14583,05 Tramo 2 157,92 154922,46 17009,11

Tabla 3-10 (Tabla resumen del método de pendientes de la recta, usado para hallar valores de

𝑃𝑃𝑚𝑚 sobre las curvas de carga deformación de la línea de vida)

En la anterior tabla se reportan valores de carga estática equivalente

correspondientes a los distintos tramos de curva estudiados; de los cuales se

destacan los valores que corresponden a los tramos de rectas en los que se

incluyen los valores de ∆𝑑𝑑; para los cuales resulto converger el primer método

usado para determinar la magnitud de 𝑃𝑃𝑚𝑚 .

Una vez estimada la carga estática equivalente debido al impacto usando

como datos la constante de elasticidad 𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝 que corresponde a la pendiente de la

curva (carga-deformación) de las líneas de vida ensayadas; y sabiendo que

dicha pendiente se ha aproximado con el uso de dos puntos correspondientes a

cada tramo, que no necesariamente se encuentran alineados y sobre el trazo de

dicha curva; es conveniente ahora hallar con mayor precisión los valores de

dicha pendiente en cada punto de su trayectoria; y aprovechando que mediante

el método anterior se han identificado los tramos de las curvas que incluyen la

pendiente necesaria para estimar la carga; entonces se procede a reconstruir un

tramo de 3 curvas diferentes, usando una tabla de pares ordenados (x,y) de


109

dichos tramos; con los cuales se puede obtener la ecuación de la curva con una

buena aproximación aplicando un ajuste polinominal.

Ensayo 1-Tramo III (BWR)

Ensayo 3- Tramo III (NE)

Ensayo 4-Tramo II (BWR)

Carga (𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌) ∆𝒙𝒙 (𝒄𝒄𝒎𝒎) Carga

(𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌) ∆𝒙𝒙 (𝒄𝒄𝒎𝒎) Carga (𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌) ∆𝒙𝒙 (𝒄𝒄𝒎𝒎)

373,84 13,2 928,57 21 456,92 15,2 551,36 12,4

1.071,43 22 581,53 17,2 755,57 13,9 1.224,49 23 706,15 19,2 1.000,63 15,4 1.408,16 24 810 21,2 1.245,68 16,9 1.612,24 25 934,61 23,2 1.531,57 18,4 1.826,53 26 1.080 25,2 1.837,89 19,9

Tabla 3-11 (Pares coordenados correspondientes a las curvas carga deformación en los tramos

de curva a estudiar)

A continuación se presenta una tabla con los respectivos polinomios de

aproximación que se corresponden con cada tabla de datos reportadas

anteriormente. Vale la pena indicar que los polinomios han sido construidos en

base a los valores numéricos de carga (kgf) y ∆𝑑𝑑 (𝑐𝑐𝑚𝑚) reportados

anteriormente; pero se ha hecho la respetiva conversión de unidades para

trabajar estas magnitudes en sistema internacional de unidades (SI), es decir; las

magnitudes de carga en (kgf) y deformación en ∆𝑑𝑑 (𝑐𝑐𝑚𝑚) se han transformado

en (N) y (m) respectivamente. Otra consideración importante es que cada

polinomio será de grado (𝐸𝐸 − 1), siendo 𝐸𝐸 en número de pares coordenados

reportados en cada tabla; esta consideración está sostenida en el hecho de que

los polinomios intrepolantes de mayor precisión y más uso tienen esta forma.


110

Ensayo 1

Tramo III

(BWR)

𝑝𝑝(𝑑𝑑) = 25.025.510.188,3291 ∗ 𝑑𝑑5 − 30.030.612.226,0214 ∗ 𝑑𝑑4

+ 14.385.497.439,9271 ∗ 𝑑𝑑3 − 3.437.504.079,4609 ∗ 𝑑𝑑2

+ 409.810.414,025073 ∗ 𝑑𝑑 − 19.498.075,7017677

Ensayo 3

Tramo III

(NE)

𝑒𝑒(𝑑𝑑) = −30.951.021.387,5547 ∗ 𝑑𝑑6 + 34.859.693.225,4453 ∗ 𝑑𝑑5

− 16.129.549.985,3118 ∗ 𝑑𝑑4 + 3.921.888.458,01221 ∗ 𝑑𝑑3

− 528.162.128,465454 ∗ 𝑑𝑑2 + 37.382.656,0034446 ∗ 𝑑𝑑

− 1.084.764,33809449

Ensayo 4

Tramo II

(BWR)

𝑠𝑠(𝑑𝑑) = −15.388.901.890,1458 ∗ 𝑑𝑑5 + 12.508.978.822,17 ∗ 𝑑𝑑4

− 4.038.586.467,57221 ∗ 𝑑𝑑3 + 647.744.228,285622 ∗ 𝑑𝑑2

− 51.477.760,3374737 ∗ 𝑑𝑑 + 1.622.756,7562336

Tabla 3-12 (Polinomios de aproximación obtenidos con el ajuste polinominal aplicado a las

tabla de datos antes indicada)

Gráficos de los tramos de curva reconstruidas (Carga -Deformación

axial) de Líneas de Vida Ensayadas

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

20.000

0,2 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27

Carga vs Deformación Axial(Ensayo 1- Tramo III)

Δx (m)

Pm (N)


111

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

10.000

11.000

0,125 0,145 0,165 0,185 0,205 0,225 0,245 0,265

Carga vs Deformación Axial(Ensayo 3 - Tramo III)

Δx (m)

Pm (N)

4.500

6.500

8.500

10.500

12.500

14.500

16.500

18.500

20.500

0,12 0,14 0,16 0,18 0,20Δx (m)

Pm (N)

Carga vs Deformacion Axial(Ensayo 4 - Tramo II)


112

Al derivar los respectivos polinomios que describen la trayectoria de la

curva en estudio en su tramo de convergencia; y evaluando dicha derivada en el

respectivo valor de convergencia incluido en el dominio de las curvas; se

obtiene un valor mejor ajustado de constante de elasticidad 𝑘𝑘𝐸𝐸 , cuya magnitud

será sustituida en la ecuación 17 para obtener nuevos valores de 𝑃𝑃𝑚𝑚 , y poder

determinar luego de previas comparaciones el valor definitivo de 𝑃𝑃𝑚𝑚 con una

buena precisión.

Polinomio Punto de evaluación Valor de la derivada (𝒌𝒌𝒏𝒏) 𝑝𝑝(𝑑𝑑) 𝑑𝑑 = 0.21 𝑚𝑚

𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑

𝑝𝑝(𝑑𝑑) = 155.324,99994

𝑒𝑒(𝑑𝑑) 𝑑𝑑 = 0.225 𝑚𝑚 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑

𝑒𝑒(𝑑𝑑) = 64.279,897918

𝑠𝑠(𝑑𝑑) 𝑑𝑑 = 0.165 𝑚𝑚 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑

𝑠𝑠(𝑑𝑑) = 162.552,728783

Tabla 3-13 (Resumen de valores de 𝑘𝑘𝐸𝐸 obtenidos por medio de la derivada del polinomio de aproximación, evaluada en el punto de interés)

En la siguiente tabla se indican los valores correspondientes de 𝑘𝑘𝐸𝐸𝑝𝑝

(obtenidos como se explico en el párrafo y tabla anterior); y su efecto en la

ecuación 17 sobre el parámetro 𝑃𝑃𝑚𝑚 .

𝑃𝑃𝑚𝑚 = ��3 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴 ∗ 𝐼𝐼𝑑𝑑 ∗ 𝑘𝑘𝐸𝐸 ∗ 𝑚𝑚 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓2


2

Tramo Polinomio evaluado 𝒌𝒌𝒏𝒏 (𝑵𝑵 𝒎𝒎⁄ ) 𝑷𝑷𝒎𝒎 (𝑵𝑵) Ensayo 1 (BWR) Tramo III 𝑝𝑝(𝑑𝑑) 𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑑𝑑 = 0,21 155.324,99994 17.032,44 Ensayo 3 (NE) Tramo III 𝑒𝑒(𝑑𝑑) 𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑑𝑑 = 0,225 64.279,897918 17.278,73

Ensayo 4 (BWR) Tramo II 𝑠𝑠(𝑑𝑑) 𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑑𝑑 = 0,165 162.552,728783 17.013,33

Tabla 3-14 (Resultado de carga estática equivalente usando el parámetro 𝑘𝑘𝐸𝐸 determinado a partir de la derivada de los polinomios)


113

Finalmente ya agotados todos los métodos usados para determinar la

carga estática equivalente, y luego de una comparación entre los resultados

obtenidos; se tomara como carga estáticamente equivalente un valor de

𝑃𝑃𝑚𝑚 = 17.500 𝑁𝑁 y para fines parcticos se denotara la misma carga como

𝑃𝑃𝑚𝑚 = 17,5 𝑘𝑘𝑁𝑁.

3.2.5 Ubicación del Sistema de Anclaje

Para determinar la ubicación ideal en donde colocar el sistema de

anclaje diseñado se consulto una cantidad de normas internas en las que se

revisa la posibilidad de proximidad de un herraje respecto a conductores

eléctricos de con rango de tensión inferiores a 12,47 kV, también se sabe que

debe existir un compromiso entre la posibilidad de colocar el sistema de anclaje

en la parte más alta posible de manera que la altura de una posible caída no

supere el tramo de línea que se activara para detener la caída, es decir conviene

que exista un factor de caída (𝐹𝐹𝐶𝐶) no mayor a 2 para evitar daños físico para

quien sufre la caída, según recomendaciones de (NFPA).

𝐹𝐹𝐶𝐶 =ℎ𝐿𝐿

ℎ:𝑎𝑎𝑝𝑝𝑝𝑝𝑢𝑢𝐸𝐸𝑎𝑎 𝑑𝑑𝐸𝐸 𝑐𝑐𝑎𝑎𝑝𝑝𝑑𝑑𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑏𝑏𝐸𝐸𝐸𝐸 𝐿𝐿: 𝑝𝑝𝑝𝑝𝐸𝐸𝑔𝑔𝑢𝑢𝑝𝑝𝑝𝑝𝑢𝑢𝑑𝑑 𝑑𝑑𝐸𝐸 𝑐𝑐𝑢𝑢𝐸𝐸𝐸𝐸𝑑𝑑𝑎𝑎 𝑎𝑎𝑐𝑐𝑝𝑝𝑝𝑝𝑣𝑣𝑎𝑎𝑑𝑑𝑎𝑎

Por otro lado la empresa tiene una normativa estricta con respecto a la

proximidad mínima que deben respetar los lineros con respecto a líneas

energizadas o no; detalles de estas distancias mínimas se ubican en las tablas de

la sección 9.9 del Manual de Seguridad Capitulo IX; la anterior normativa está

basada en Electrical Hot Work Safety OSHA Electrical Work Rules. 1991.En el

anexo


114

3.2.6 Selección del Material

Se observa en la relación 10 que el valor de carga estática equivalente

guarda relación con la propiedad mecánica del material modulo de elasticidad

(𝐸𝐸𝐴𝐴); por lo cual un se concluye que un material que posea valores reducidos de

estas propiedades ofrece mayores ventajas para la aplicación que se pretende

dar, ya que genera una menor carga equivalente de impacto.


𝐿𝐿3

2

Por otro lado se conoce que cualquier material con una propiedad de

esfuerzo de fluencia (𝑆𝑆𝑦𝑦) alta también generara ventajas, ya para el presente

diseño dúctil conviene usar un material que ofrezca un rango importante de

deformación elástica. Gráficamente se identifica un material idóneo para la

presente aplicación observando su curva carga vs. Deformación; aquel material

que encierre la mayor área bajo la curva antes de superar el límite plástico, es

capaz de absorber mayor energía de deformación será el ideal para la presente

aplicación.

A continuación se muestra una carta Ashby en donde se comparan

propiedades de esfuerzo de fluencia (𝑆𝑆𝑦𝑦) versus tenacidad en muchos grupos de

materiales; por lo tanto de la grafica se identificara como ideal aquel grupo de

materiales que posean mayor (𝑆𝑆𝑦𝑦) y tenacidad, ya que también conviene un

material que sea capaz de absorber la mayor cantidad de energía de

deformación plástica antes de fracturar; a pesar que se está trabajando en base a

un diseño dúctil.


115

Fig 3-18 (Carta Ashby Esfuerzo de fluencia – Tenacidad; tomado de guía de estudio Prof.

María Prato)

Tomando en cuenta las acotaciones antes explicadas que debe tener el

material a seleccionar, y además aplicando la limitante de que debe ser un

material con existencia en el país. Se procede a ubicar un material contenido en

el catalogo de FERRUM ACEROS C.A. sabiendo que dicho material está

incluido en el grupo de materiales que indica la carta Ashby antes mostrada

como ideal; y además será un material que se consigue con facilidad en el país.

El material seleccionado resulto ser el AISI S1 conocido como

“BOHLER-MY EXTRA” recomendado por FERRUM específicamente como

resistente a impactos.


116

3.2.7 Calculo de Fuerza de Tornillo (𝑭𝑭𝑻𝑻) y Fuerza de Roce (𝑭𝑭𝒓𝒓)

para movimiento inminente del sistema de anclaje

Es necesario garantizar que el sistema de anclaje se mantenga en

equilibrio estático (no se desplace) bajo la solicitación externa a la que será

sometido; por lo tanto se debe verificar una condición de movimiento inminente

que se verifica con la fuerza de rose estática existente entre las superficies de

contacto (poste y gancho-abrazadera); la cual está estrechamente asociada a la

fuerza que se le aplique al sistema mediante la unión por tornillos.

Aplicando un DCL a la estructura en contacto con el poste, y haciendo

sumatorias de fuerzas en direcciones verticales y horizontales iguales a cero

para verificar la condición de estado estático, se tiene:

Fig 3-19 (Diagrama de cuerpo libre en tres dimensiones de la sección curva del gancho de vida)


117

La siguiente expresión muestra la forma de la distribución de presión a

lo largo del contacto poste gancho-abrazadera.

𝑝𝑝(𝜃𝜃) = 𝑃𝑃 ∗ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃) + ℎ Ec. 17

∑𝐹𝐹𝑦𝑦 = 0

2 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇 − � � 𝑝𝑝(𝜃𝜃) ∗ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃) ∗ 𝐸𝐸 ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 ∗ 𝑑𝑑𝐿𝐿 = 0𝜃𝜃2

𝜃𝜃1

𝐿𝐿

0 Ec. 18

∑𝐹𝐹𝑑𝑑 = 0

� � 𝑝𝑝(𝜃𝜃) ∗ Cos(𝜃𝜃) ∗ 𝐸𝐸 ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 ∗ 𝑑𝑑𝐿𝐿 =𝜋𝜋/2

0

𝐿𝐿

0� � 𝑝𝑝(𝜃𝜃) ∗ Cos(𝜃𝜃) ∗ 𝐸𝐸 ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 ∗ 𝑑𝑑𝐿𝐿

𝜋𝜋

𝜋𝜋/2

𝐿𝐿

0 Ec. 19

Se sustituye la expresión 17 en la ecuación 18 y se despeja el parámetro

(𝑃𝑃)

2 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇 − � � 𝑃𝑃 ∗ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸2(𝜃𝜃) ∗ 𝐸𝐸 ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 ∗ 𝑑𝑑𝐿𝐿 = 0 𝜃𝜃2

𝜃𝜃1

𝐿𝐿

0 𝑃𝑃 =

2 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇

𝐸𝐸 ∗ � ∫ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸2𝜃𝜃2𝜃𝜃1

(𝜃𝜃)𝐿𝐿

0∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 ∗ 𝑑𝑑𝐿𝐿

𝑃𝑃 =2 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇

𝐸𝐸 ∗ � ∫ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸2𝜃𝜃2𝜃𝜃1

(𝜃𝜃)𝐿𝐿

0∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 ∗ 𝑑𝑑𝐿𝐿

Ec. 20

𝐹𝐹𝐸𝐸 = 𝜇𝜇𝑠𝑠 ∗ 𝑁𝑁 Ec. 21

𝑁𝑁 = � � 𝑝𝑝(𝜃𝜃) ∗ 𝐸𝐸 ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 ∗ 𝑑𝑑𝐿𝐿𝜃𝜃2

𝜃𝜃1

𝐿𝐿

0


118

Sustituyendo la ecuación 17 y 20 en la expresión anterior, y luego

simplificando se tiene:

𝑁𝑁 = � �2 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇∗𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)

∫ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸2(𝜃𝜃) ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃𝜃𝜃2𝜃𝜃1

� ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃

𝜃𝜃2

𝜃𝜃1

Ec. 22

𝐹𝐹𝐸𝐸 = 𝜇𝜇𝑠𝑠 ∗ 𝑁𝑁

.⇒ 𝐹𝐹𝐸𝐸 = 𝜇𝜇𝑠𝑠 ∗ �𝑁𝑁𝑔𝑔 + 𝑁𝑁𝑎𝑎�

𝐹𝐹𝐸𝐸 = 𝜇𝜇𝑠𝑠 ∗

⎝

⎜⎛� �

2 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇∗𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)


� ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 +

𝜃𝜃2

𝜃𝜃1

� �2 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇∗𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)



𝜃𝜃4

𝜃𝜃3 ⎠

⎟⎞

Ec. 23

De la ecuación 23 se despeja la variable (𝐹𝐹𝑇𝑇) luego de efectuar las

respectivas simplicaciones, y se tiene:

𝐹𝐹𝑇𝑇 =𝐹𝐹𝐸𝐸

2 ∗ 𝜇𝜇𝑠𝑠 ∗

⎣⎢⎢⎢⎡

⌡⎮⎮⌠

� 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)∫ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸2(𝜃𝜃) ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃𝜃𝜃2𝜃𝜃1

� ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 + � � 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)∫ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸2(𝜃𝜃) ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃𝜃𝜃4𝜃𝜃3


𝜃𝜃4

𝜃𝜃3

𝜃𝜃2

𝜃𝜃1 ⎦⎥⎥⎥⎤

Ec. 24

Se tiene en cuenta que los limites de integración que surgen en las

ecuaciones antes mostradas; están relacionados con la superficie de contacto

entre poste y gancho-abrazadera; limites que han sido determinado por medio

de gráficos trabajados sobre geometría plana, ya que son conocidos los dos

diámetros de postes que se incluyen en el estudio del presente trabajo; además

de sugerir una longitud de contacto constante (𝐿𝐿) entre los elementos en


119

estudio; a continuación se muestra una tabla resumen de los valores de (𝜃𝜃) y

(𝐿𝐿`).

Diámetro de poste (mm)

Elemento mecánico

(𝜽𝜽𝟎𝟎) 𝒆𝒆𝒏𝒏 𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒏𝒏𝒆𝒆𝒓𝒓

�𝜽𝜽𝒌𝒌� 𝒆𝒆𝒏𝒏 𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒏𝒏𝒆𝒆𝒓𝒓

(𝑳𝑳`) 𝒆𝒆𝒏𝒏 𝒎𝒎𝒆𝒆𝒎𝒎𝒓𝒓𝒎𝒎𝒓𝒓

88,9 Gancho de vida 𝜃𝜃1 = 13 ∗ �

𝜋𝜋36� 𝜃𝜃2 = 23 ∗ �

𝜋𝜋36� 0,05

Abrazadera P. 𝜃𝜃3 = 8 ∗ �𝜋𝜋

45� 𝜃𝜃4 = 37 ∗ �

𝜋𝜋45� 0,05

114,3 Gancho de vida 𝜃𝜃5 = �

𝜋𝜋6� 𝜃𝜃6 = 5 ∗ �

𝜋𝜋6� 0,05

Abrazadera G. 𝜃𝜃7 = 13 ∗ �𝜋𝜋

180� 𝜃𝜃7 = 167 ∗ �

𝜋𝜋180

� 0,05

Tabla 3-15 (tabla resumen limites de integración para determinar la fuerza de roce entre poste y

gancho- abrazadera)

Suponiendo una condición crítica a la que se solicite el sistema de

anclaje; se toma en cuenta que la carga máxima de diseño cuyo valor está

representado por la carga equivalente al impacto (𝑃𝑃𝑚𝑚 ), como carga externa

actúa de forma directa para mover el conjunto de anclaje sobre la superficie del

poste en dirección vertical para en centro de la tierra; entonces se debe verificar

que se cumpla la siguiente desigualdad:

𝐹𝐹𝐸𝐸 ≥ 𝜇𝜇𝑠𝑠 ∗ 𝑁𝑁 𝑝𝑝𝑎𝑎𝐸𝐸𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑎𝑎 𝑐𝑐𝑝𝑝𝐸𝐸𝑑𝑑𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝑝𝑝𝐸𝐸 𝑑𝑑𝐸𝐸 𝐸𝐸𝑒𝑒𝑢𝑢𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑏𝑏𝐸𝐸𝑝𝑝𝑝𝑝 𝐸𝐸𝑠𝑠𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝

𝐹𝐹𝐸𝐸 = 𝜇𝜇𝑠𝑠 ∗ 𝑁𝑁 𝑝𝑝𝑎𝑎𝐸𝐸𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑎𝑎 𝑐𝑐𝑝𝑝𝐸𝐸𝑑𝑑𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝑝𝑝𝐸𝐸 𝑑𝑑𝐸𝐸 𝑚𝑚𝑝𝑝𝑣𝑣𝑝𝑝𝑚𝑚𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑝𝑝𝐸𝐸𝑚𝑚𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑝𝑝𝐸𝐸, 𝑐𝑐𝑝𝑝𝐸𝐸 𝐹𝐹𝐸𝐸 = 𝑃𝑃𝑚𝑚 = 17,5 𝑘𝑘𝑁𝑁

Sustituyendo (𝐹𝐹𝐸𝐸 = 𝑃𝑃𝑚𝑚 = 17,5 𝑘𝑘𝑁𝑁) en la ecuación 24 y efectuando para

valores de (𝜃𝜃) sacados de la tabla 3-14; con un valor de coeficiente de roce

estático (𝜇𝜇𝑠𝑠 = 0.6) “valor de coeficiente de roce tomado de Eugene Hecht

segunda edición; tabla 4.4”:


120

Fuerza del tornillo para el poste de diámetro (𝜑𝜑 = 8,89 𝑐𝑐𝑚𝑚)

𝐹𝐹𝑇𝑇1 =𝐹𝐹𝐸𝐸


⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎡

⌡⎮⎮⎮⌠

⎝

⎜⎛ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)

∫ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸2(𝜃𝜃) ∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃23𝜋𝜋36

13𝜋𝜋36 ⎠

⎟⎞∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 +

⌡⎮⎮⎮⌠

⎝



8𝜋𝜋45 ⎠

⎟⎞∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃

37𝜋𝜋45

8𝜋𝜋45

23𝜋𝜋36

13𝜋𝜋36 ⎦

⎥⎥⎥⎥⎥⎤

𝐹𝐹𝑇𝑇1 = 6.653,11 𝑁𝑁

Fuerza del tornillo para el poste de diámetro (𝜑𝜑 = 11,43 𝑐𝑐𝑚𝑚)

𝐹𝐹𝑇𝑇2 =𝐹𝐹𝐸𝐸


⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎡

⌡⎮⎮⎮⌠

⎝



𝜋𝜋6 ⎠

⎟⎞∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 +

⌡⎮⎮⎮⌠

⎝



13𝜋𝜋180 ⎠

⎟⎞∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃

167𝜋𝜋180

13𝜋𝜋180

5𝜋𝜋6

𝜋𝜋6 ⎦

⎥⎥⎥⎥⎥⎤

𝐹𝐹𝑇𝑇2 = 4.230.56 𝑁𝑁

Es justo aplicar un factor de seguridad (𝐹𝐹. 𝑆𝑆.𝑇𝑇 = 1,5) a la fuerza del

tornillo obtenida de manera que la fuerza con que trabaja el tornillo aleje el

sistema de la condición de movimiento inminente.

𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐶𝐶 = 𝐹𝐹𝑇𝑇1 ∗ 𝐹𝐹. 𝑆𝑆.𝑇𝑇

.⇒ 𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐶𝐶 = 6.653,1128 𝑁𝑁 ∗ 1,5

.⇒ 𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐶𝐶 = 9.979,66 𝑁𝑁

𝐹𝐹𝑇𝑇2𝐶𝐶 = 𝐹𝐹𝑇𝑇2 ∗ 𝐹𝐹. 𝑆𝑆.𝑇𝑇 .⇒ 𝐹𝐹𝑇𝑇2𝐶𝐶 = 4.230.56 𝑁𝑁 ∗ 1,5

.⇒ 𝐹𝐹𝑇𝑇2𝐶𝐶 = 6.345,85 𝑁𝑁


121

El torque necesario para lograr la respectiva fuerza del tornillo (𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐶𝐶) se

calcula mediante la siguiente relación: 𝑇𝑇1 = 𝑘𝑘𝑇𝑇 ∗ 𝑑𝑑 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐶𝐶 Ec. 25

El valor de (𝑘𝑘𝑇𝑇 = 0,20) que indica un factor de torsión propio de

pernos según su acabado superficial (para el caso en estudio corresponde a

galvanizado) se toma de la tabla 8-15 ubicada en (Shigley, Diseño en Ingeniería

Mecánica, 6ta edición pag.481) ver apéndice 3.

Se recomienda usar pernos �12𝑝𝑝𝑢𝑢𝑝𝑝𝑔𝑔. � ya que son los de menor diámetro

que la norma COVENIN 2015:1994 permite usar para la aplicación herrajes

ferrosos usados en la industria eléctrica, el hecho de poseer el menor diámetro

posible ofrece ventajas significativas respecto a que en consecuencia se genera

menor concentración de esfuerzos en la sección en donde se aplican dichos

pernos; y además poseen propiedades mecánicas de resistencia mínima a la

tracción y fuerza de corte mínima que exceden considerablemente a las que se

ha calculado estarán sometidos tales pernos en la aplicación estudiada.

Diámetro nominal del perno (𝒓𝒓) en 𝒎𝒎𝒎𝒎(𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒌𝒌. )

Resistencia mínima a la tracción en 𝒌𝒌𝑵𝑵 (𝑳𝑳𝑳𝑳𝒌𝒌)

Resistencia máxima a la

tracción aplicada al perno en 𝒌𝒌𝑵𝑵 (𝑳𝑳𝑳𝑳𝒌𝒌)

Fuerza de corte mínima en 𝒌𝒌𝑵𝑵 (𝑳𝑳𝑳𝑳𝒌𝒌)

Fuerza de corte máxima

aplicada la perno en 𝒌𝒌𝑵𝑵 (𝑳𝑳𝑳𝑳𝒌𝒌)

12,7 (1/2) 46,7 (10.500) 9,97 (2.241,35) 30,91 (6.950) 17,5 (3.934,16)

Tabla 3-16 (Comparación de propiedades mecánicas de pernos sugeridos para el diseño propuesto, y cargas máxima de tracción y corte aplicadas al perno; fuente COVENIN

2015:1994)


122

Sustituyendo valores en la ecuación 25 se tiene: 𝑇𝑇1 = 𝑘𝑘𝑇𝑇 ∗ 𝑑𝑑 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐶𝐶

.⇒ 𝑇𝑇1 = 0,20 ∗ 0,0127 𝑚𝑚 ∗ 9979,66 𝑁𝑁

.⇒ 𝑇𝑇1 = 25,34 𝑁𝑁 ∗ 𝑚𝑚

𝑇𝑇2 = 𝑘𝑘𝑇𝑇 ∗ 𝑑𝑑 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇2𝐶𝐶 .⇒ 𝑇𝑇2 = 0,20 ∗ 0,0127 𝑚𝑚 ∗ 6.345,85 𝑁𝑁

.⇒ 𝑇𝑇1 = 16,11 𝑁𝑁 ∗𝑚𝑚

Simplicando la ecuación 23 y corrigiendo parámetros el parámetro de

fuerza del tornillo queda:

𝐹𝐹𝐸𝐸1𝐶𝐶 = 2 ∗ 𝜇𝜇𝑠𝑠 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐶𝐶

⎝

⎜⎛� �

𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)



𝜃𝜃2

𝜃𝜃1

� �𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)



𝜃𝜃4

𝜃𝜃3 ⎠

⎟⎞

𝐹𝐹𝐸𝐸1𝐶𝐶 = 26,25 𝑘𝑘𝑁𝑁

𝐹𝐹𝐸𝐸2𝐶𝐶 = 2 ∗ 𝜇𝜇𝑠𝑠 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇2𝐶𝐶

⎝

⎜⎛� �

𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)



𝜃𝜃6

𝜃𝜃5

� �𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)



𝜃𝜃8

𝜃𝜃7 ⎠

⎟⎞

𝐹𝐹𝐸𝐸2𝐶𝐶 = 26,25 𝑘𝑘𝑁𝑁

𝐹𝐹𝐸𝐸1𝐶𝐶 = 𝐹𝐹𝐸𝐸2𝐶𝐶 > 𝑃𝑃𝑚𝑚 = 17,5 𝑘𝑘𝑁𝑁

3.2.8 Análisis de Esfuerzos

La geometría propuesta del elemento mecánico que se propone a usar

como componente principal del sistema de anclaje; se analizara

estructuralmente modelando su forma según la composición de dos segmentos

de interés; para estudiar un segmento del elemento mecánico se usara un


123

modelo físico y matemático conocido como de “viga en voladizo” con una

carga puntual aplicada en su extremo libre y un concentrador de esfuerzos en

forma de agujero a nivel de la sección empotrada y simétrico con respecto a su

eje neutro; mientras que otro segmento del elemento se modelara usando el

modelo físico y matemático de “recipiente a presión.”

Figura 3-20 (Ilustración de estructura planteada como diseño y modelos físicos visibles; viga en

voladizo y recipiente a presión con estado de esfuerzo triaxial; cuasiplano)

A continuación se procede a determinar el espesor de pared de la

abrazadera usando la teoría de falla de Von Misses, ya que se conoce la

propiedad de esfuerzo de fluencia del material (𝑆𝑆𝑦𝑦 = 1800 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎), y se propone

un factor de seguridad (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 10)

Conocida la sección crítica del elemento mecánico, se identifica en esta

un estado de esfuerzo, resultando ser un estado de esfuerzo triaxial como se

muestra en la figura anterior; el mismo se identifica además como un estado


124

cuasiplano de esfuerzos ya que el esfuerzo normal (𝜎𝜎𝜃𝜃) es un esfuerzo

principal; la matriz de esfuerzos asociada se muestra a continuación:

𝜎𝜎 = �0 𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 0𝜏𝜏𝑦𝑦𝑑𝑑 𝜎𝜎𝐸𝐸 00 0 𝜎𝜎𝜃𝜃

�

𝜎𝜎𝜃𝜃 = 𝜎𝜎3 = 𝐸𝐸𝑠𝑠 𝑢𝑢𝐸𝐸 𝐸𝐸𝑠𝑠𝑓𝑓𝑢𝑢𝐸𝐸𝐸𝐸𝑣𝑣𝑝𝑝 𝑝𝑝𝐸𝐸𝑝𝑝𝐸𝐸𝑐𝑐𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝

Con la ecuación 26 se determinan los esfuerzos principales restantes

𝜎𝜎1,2 = 𝜎𝜎𝑑𝑑 + 𝜎𝜎𝑦𝑦

2± ��

𝜎𝜎𝑑𝑑 − 𝜎𝜎𝑦𝑦2

�2

+ �𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 �22 Ec. 26

Modelo Físico “Recipiente a Presión”

Para el caso de estudio de recipientes a presión en donde se considera la

presión externa como nula (𝑃𝑃0 ≅ 0); las relaciones de esfuerzo quedan como

sigue:

𝜎𝜎𝐸𝐸 =𝐸𝐸𝑝𝑝2 ∗ 𝑃𝑃𝑝𝑝𝐸𝐸0

2 − 𝐸𝐸𝑝𝑝2 �1 −𝐸𝐸0

2

𝐸𝐸2 � 𝐸𝐸𝑠𝑠𝑓𝑓𝑢𝑢𝐸𝐸𝐸𝐸𝑣𝑣𝑝𝑝 𝐸𝐸𝑎𝑎𝑑𝑑𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝

𝜎𝜎𝜃𝜃 =𝐸𝐸𝑝𝑝2 ∗ 𝑃𝑃𝑝𝑝𝐸𝐸0

2 − 𝐸𝐸𝑝𝑝2 �1 +𝐸𝐸0

2

𝐸𝐸2 � 𝐸𝐸𝑠𝑠𝑓𝑓𝑢𝑢𝐸𝐸𝐸𝐸𝑣𝑣𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑎𝑎𝐸𝐸𝑔𝑔𝐸𝐸𝐸𝐸𝑐𝑐𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝

Usando las relaciones de esfuerzo para recipientes a presión en función

de (𝐸𝐸), y evaluándolas en (𝐸𝐸 = 𝐸𝐸𝑝𝑝); que representa el lugar geométrico de

esfuerzo máximo debido a la presión interna, se tiene:


125

𝜎𝜎𝐸𝐸 = −𝑃𝑃𝑝𝑝 Ec. 27

𝜎𝜎𝜃𝜃 =(𝐸𝐸𝑝𝑝2 + 𝐸𝐸0

2)(𝐸𝐸0

2 − 𝐸𝐸𝑝𝑝2)∗ 𝑃𝑃𝑝𝑝 Ec. 28

𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 =𝐹𝐹𝐸𝐸𝑐𝑐𝑑𝑑𝑠𝑠

Ec. 29

Siendo (𝐸𝐸𝑝𝑝) el radio interno del recipiente a presión, el cual es

equivalente en el modelo real al radio interno de la abrazadera; mientras que

(𝐸𝐸0) será el radio externo del recipiente a presión, y su equivalente al modelo

real es el radio externo de la abrazadera.

𝜎𝜎𝑑𝑑 = 0 𝜎𝜎𝑦𝑦 = −𝑃𝑃𝑝𝑝 𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 =𝐹𝐹𝐸𝐸𝑐𝑐𝐸𝐸𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑𝑠𝑠

𝑑𝑑𝑠𝑠 = �𝜃𝜃𝑔𝑔 − 𝜃𝜃𝑝𝑝� ∗ 𝐸𝐸𝑝𝑝 ∗ 𝐿𝐿 𝑐𝑐𝑝𝑝𝐸𝐸 𝜃𝜃𝑝𝑝 = 89 ∗ 𝜋𝜋180

𝑦𝑦 𝜃𝜃𝑔𝑔 = 91 ∗ 𝜋𝜋180

Ec. 30

𝐹𝐹𝐸𝐸𝑐𝑐𝐸𝐸𝑝𝑝𝑝𝑝 = 𝜇𝜇𝑠𝑠 ∗ 𝑁𝑁𝑐𝑐𝐸𝐸𝑝𝑝𝑝𝑝 Ec. 31

𝑁𝑁𝑐𝑐𝐸𝐸𝑝𝑝𝑝𝑝 = � �2 ∗ 𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐶𝐶 ∗ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)

∫ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)2𝜃𝜃𝑔𝑔𝜃𝜃𝑝𝑝

∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃�

𝜃𝜃𝑔𝑔

𝜃𝜃𝑝𝑝∗ 𝑑𝑑𝜃𝜃 𝑐𝑐𝑝𝑝𝐸𝐸 𝜃𝜃𝑝𝑝 = 88 ∗

𝜋𝜋180

𝑦𝑦 𝜃𝜃𝑔𝑔 = 92 ∗𝜋𝜋

180

Para determinar el espesor mínimo necesario que debe poseer el

elemento mecánico que rodea el poste, se estudiara el caso crítico que ocurre


126

entre las uniones de el “Gancho de Vida” y el poste de diámetro (𝜑𝜑 =

88,9 𝑚𝑚𝑚𝑚); asegurándose así que el espesor hallado, excederá el espesor

mínimo requerido para el resto de las uniones.

Sustituyendo la ecuación 30 y 31 en la expresión de (𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 ) se calcula el

respectivo valor de esfuerzo cortante para los casos de de estudio:

𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 =𝐹𝐹𝐸𝐸𝑐𝑐𝐸𝐸𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑𝑠𝑠

𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 = 77,56 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎

Sustituyendo en la ecuación 26 los valores de (𝜎𝜎𝑑𝑑) ; (𝜎𝜎𝑦𝑦) 𝑦𝑦 (𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 ) y

usando la ecuación 20 para determinar (𝑃𝑃𝑝𝑝) con (𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐶𝐶 = 10026,704 𝑁𝑁) como

(𝐹𝐹𝑇𝑇).

𝜎𝜎1,2 = −𝑃𝑃𝑝𝑝2

± ��𝑃𝑃𝑝𝑝2�

2

+ �𝐹𝐹𝐸𝐸𝑐𝑐𝐸𝐸𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑𝑠𝑠

�22

𝜎𝜎1 = 72,98 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎 𝜎𝜎2 = −82,42 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎

Ya conocidos dos esfuerzos principales, el tercer esfuerzo principal se

puede expresar en función del espesor de recipiente; usando el cambio de

variable (𝐸𝐸0 = 𝐸𝐸𝑝𝑝 + 𝑝𝑝) siendo (𝑝𝑝) es espesor del recipiente a presión, y del

presente estudio real es el espesor del “Gancho de Vida”, para luego aplicar

superposición de efectos debido a los esfuerzos principales se procede a hallar

el espesor mínimo del gancho de vida.

𝜎𝜎3 = 𝜎𝜎𝜃𝜃 =(𝐸𝐸𝑝𝑝2 + (𝐸𝐸𝑝𝑝 + 𝑝𝑝)2)((𝐸𝐸𝑝𝑝 + 𝑝𝑝)2 − 𝐸𝐸𝑝𝑝2) ∗ 𝑃𝑃𝑝𝑝

Ec. 32


127

Teoría de Falla de Von Mises para un Estado Triaxial de Esfuerzos

(𝜎𝜎3 − 𝜎𝜎1)2 + (𝜎𝜎3 − 𝜎𝜎2)2 + (𝜎𝜎2 − 𝜎𝜎1)2 < 2 ∗ �𝑆𝑆𝑦𝑦𝐹𝐹. 𝑆𝑆.

� Ec. 33

Sustituyendo la ecuación 32 los valores de (𝜎𝜎1), (𝜎𝜎2), �𝑠𝑠𝑦𝑦� y (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. ) en

la ecuación 33; se obtiene un polinomio de grado 4 en función de (𝑝𝑝), cuyas

raíces se muestra a continuación y indican el valor mínimo de espesor que debe

poseer en gancho según consideraciones de diseño.

𝑝𝑝 =

⎝

⎜⎛−0,0032557298−0.08564427010.0038150294−0,0927150294

⎠

⎟⎞

De las raíces antes listadas solo tiene sentido físico una cuyo valor es

𝑝𝑝 = 0,0038150294 𝑚𝑚 ó 𝑝𝑝 = 3,82 𝑚𝑚𝑚𝑚

Se propone un espesor mínimo de la abrazadera de (15 𝑚𝑚𝑚𝑚) en su

sección de menor grosor, esta dimensión conviene para lograr proporcionalidad

en la continuación del gancho, además que se considera una dimensión mas

cómoda de lograr ante cualquier proceso de fabricación. Para el espesor

sugerido se calcula su correspondiente de factor de seguridad (𝐹𝐹. 𝑆𝑆.𝑐𝑐 = 12,86)


128

Modelo Físico “Viga en Voladizo”

∑𝐹𝐹𝑦𝑦 = 0

−𝑃𝑃𝑚𝑚 − 𝑉𝑉 = 0 𝑉𝑉 = −𝑃𝑃𝑚𝑚

𝑉𝑉 = −17.500 𝑁𝑁

∑𝑀𝑀𝑐𝑐 = 0

𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑 + 𝑀𝑀 = 0 𝑀𝑀 = −𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑

𝑀𝑀 = −17.500 𝑁𝑁 ∗ 𝑑𝑑

𝜎𝜎𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 =|𝑀𝑀𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 | ∗ 𝑐𝑐

𝐼𝐼𝑑𝑑 Ec. 34

L

𝑃𝑃𝑚𝑚

A

B

x

y

𝑃𝑃𝑚𝑚 𝑉𝑉

𝑀𝑀

h

b

x

x

𝑉𝑉

𝑃𝑃𝑚𝑚

𝑀𝑀

−𝑃𝑃𝑚𝑚𝐿𝐿

𝐼𝐼𝑑𝑑 =𝑏𝑏 ∗ ℎ3

12

Por tratarse de una viga cuya relación

�ℎ𝐿𝐿≅ 0,1�; se analiza su resistencia con el

criterio de valor máximo de esfuerzo

normal en su superficie. Con sección

transversal rectangular.

Eje Neutro

c

h

b


129

𝑆𝑆 =𝐼𝐼𝑑𝑑𝑐𝑐

Ec. 35

Sustituyendo la ecuación 35 en la relación 34

𝜎𝜎𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 =|𝑀𝑀𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 |𝑆𝑆

Ec. 36

El momento flector máximo aplicado sobre la viga viene dado por

(𝑀𝑀𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 = −𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝐿𝐿); tomando como distancia de la superficie mas esforzada al

eje neutro como (𝑐𝑐); y (𝐼𝐼𝑑𝑑) como momento de inercia de la sección transversal

respecto al eje x.

El valor de modulo de sección para la viga en estudio, cuya área de

sección es rectangular de altura (ℎ) y ancho (𝑏𝑏), se calcula a continuación:

𝑆𝑆 = 𝑏𝑏 ∗ℎ2

6

.⇒ 𝑆𝑆 =

(0,03 𝑚𝑚 ∗ (0,05 𝑚𝑚)2)6

.⇒ 𝑆𝑆 = 1,37 ∗ 10−5 𝑚𝑚3

𝜎𝜎𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 =|𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝐿𝐿|

𝑆𝑆

.⇒ 𝜎𝜎𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 =

|−17.500 𝑁𝑁 ∗ 0,35 𝑚𝑚|1,37 ∗ 10−5𝑚𝑚3

.⇒ 𝜎𝜎𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 = 447,08 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎

Se tiene en cuenta que para la sección de estudio en donde ocurre el

máximo esfuerzo debido a la flexión de la viga; existe un concentrador de

esfuerzo en forma de agujero; cuya función radica en permitir el paso de un

perno de �12𝑝𝑝𝑢𝑢𝑝𝑝𝑔𝑔. �; por tal razón se consultó la bibliografía apropiada

(Peterson, R. E. (1974) Fig. 156) para determinar el respectivo valor de

concentrador de esfuerzo teórico (𝑘𝑘𝐸𝐸). Para el caso de una viga de sección


130

transversal rectangular sometida a flexión pura, con una perforación circular a

altura del eje neutro y simétrica, que atraviesa la menor longitud de la sección

rectangular y en dirección al momento (𝑀𝑀) aplicado; se investiga el respectivo

valor de concentrador de esfuerzo teórico (𝑘𝑘𝐸𝐸), usando la grafica mostrada en

el apéndice 1

Para usar la gráfica descrita en el párrafo anterior se usan las magnitudes

del diámetro del agujero denotado como (𝑎𝑎), y altura de la sección transversal

de la viga denotado como (𝑤𝑤), para hallar su relación �𝑎𝑎𝑤𝑤� y así ubicar la

coordenada horizontal a la que le corresponde un valor (𝑘𝑘𝐸𝐸) relacionado con la

curva usada.

Siendo (𝑎𝑎 = 15 𝑚𝑚𝑚𝑚) y (𝑏𝑏 = 50 𝑚𝑚𝑚𝑚) se tiene:

𝑎𝑎𝑤𝑤

= 0,3

Se observa que para una relación �𝒓𝒓𝒘𝒘

= 𝟎𝟎,𝟑𝟑� la gráfica usada no tiene

trazo; por lo que fue necesario indagar en el texto de donde se extrajo dicha

grafica y se encontró que según (Peterson, R. E. (1974), pagina 116) para los

valores de relación �𝒓𝒓𝒘𝒘

< 0,45� se puede usar un valor de concentrador de

esfuerzo teórico (𝒌𝒌𝒏𝒏 = 𝟏𝟏); la anterior consideración se sostiene n el hecho de

que concentradores de esfuerzos ubicados a alturas del eje neutro de una viga

sometida a flexión pura, generan menor concentración de esfuerzos ya que se

conoce que en una viga sometida a flexión pura los esfuerzos normales crecen

en forma lineal desde el eje neutro cuyo valor es cero, hasta la superficie de la

viga donde se encuentra la fibra más alejada del eje neutro, además donde su

valor es máximo.


131

Esfuerzo permisible

Usando la propiedad de esfuerzo de fluencia del material (𝑆𝑆𝑦𝑦 =

1800 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎) y un factor de seguridad (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 4) para el diseño de la viga; se

determina continuación el esfuerzo de permisible del diseño:

𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚 =𝑆𝑆𝑦𝑦𝐹𝐹. 𝑆𝑆.

Ec. 37

Sustituyendo valores en la ecuación 37 se tiene:

𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚 =𝑆𝑆𝑦𝑦𝐹𝐹. 𝑆𝑆.

.⇒ 𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚 =

1800 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎4

.⇒ 𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚 = 450 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎

𝜎𝜎𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 = 447,08 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎 𝑦𝑦 𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚 = 450 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎 .⇒ 𝜎𝜎𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 < 𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚

Se cumple la desigualdad anterior, lo cual indica que la viga no falla

desacuerdo a su estudio de máximo esfuerzo flexionante.


132

Estudio de la “Viga con Resistencia Constante”

El momento flexionante y el modulo de sección a una distancia x desde

el extremo libre de la viga son:

En el extremo fijo de la viga (𝑋𝑋 = 𝐿𝐿), la altura de la sección transversal

de la viga (ℎ𝐴𝐴) es:

ℎ𝐴𝐴 = �6 ∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝐿𝐿𝑏𝑏 ∗ 𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚

2

Por lo tanto la relación se puede expresar (ℎ𝑑𝑑) como:

ℎ𝑑𝑑 = ℎ𝐴𝐴 ∗ �𝑑𝑑𝐿𝐿

2 Ec. 38

L

𝑃𝑃𝑚𝑚

A B

x

y

x

𝑀𝑀 = 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑 𝑦𝑦 𝑆𝑆 =𝑏𝑏ℎ𝑑𝑑

2

6

𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚 =𝑀𝑀𝑆𝑆

=6 ∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑𝑏𝑏 ∗ ℎ𝑑𝑑

2

ℎ𝑑𝑑 = �6 ∗ 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑑𝑑𝑏𝑏 ∗ 𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚

2

Donde ℎ𝑑𝑑 es la altura de la sección transversal

de la viga a la distancia x. Sustituyendo las

expresiones anteriores en la ecuación de

Flexión, se tiene:

Despejando el peralte la altura de viga en

función de x


133

De la ecuación 38 se deduce que para (𝑑𝑑 = 0) la altura de sección

transversal de la viga resulta (ℎ0 = 0); para que la viga en estudio no falle por

flexión.

Es posible realizar una reducción de la sección transversal de la viga,

conforme a que la sección a estudiar se separa de la sección empotrada; por lo

cual se plantea que para la sección transversal ubicada en (𝒙𝒙 = 𝟎𝟎) la altura de

la sección transversal será (𝟐𝟐𝟎𝟎 𝒎𝒎𝒎𝒎); de manera que se pueda realizar con

mayor comodidad un proceso de fabricación de doblado.

Superposición de Efectos

Se propone que la viga a estudiar forme en un ángulo (𝜃𝜃 =10º) entre su

arista superior y la horizontal; con el objetivo que la colocación de la línea de

vida sobre el “Gancho de Vida” en el segmento de seguridad, se facilite por

acción de la gravedad. En consecuencia la fuerza que es netamente vertical se

descompone con una componente que es paralela al eje de la viga (generando

esfuerzo axial), y una componente que es perpendicular a la viga (generando

esfuerzo flexionante).

El efecto que genera una fuerza que forma cierto ángulo con el eje de

una viga se estudia como una superposición de efectos debido a esfuerzo axial y

esfuerzo flexioannte.


134

Con (𝜃𝜃 = 7,5°) que es el ángulo que forma el eje de la viga con

respecto a la horizontal, se determina las componentes en dirección (𝑑𝑑) y (𝑦𝑦)

de la fuerza externa (𝑃𝑃𝑚𝑚 )

𝑃𝑃𝑦𝑦 = 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑠𝑠(𝜃𝜃)

.⇒ 𝑃𝑃𝑦𝑦 = 17.500 𝑁𝑁 ∗ 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑠𝑠(7,5°)

.⇒ 𝑃𝑃𝑦𝑦 = 17.350,28 𝑁𝑁

𝑃𝑃𝑑𝑑 = 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃) .⇒ 𝑃𝑃𝑑𝑑 = 17.500 𝑁𝑁 ∗ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(7,5°)

.⇒ 𝑃𝑃𝑦𝑦 = 2.284,20 𝑁𝑁

𝜎𝜎𝐸𝐸𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 = 𝜎𝜎𝑓𝑓𝑝𝑝𝐸𝐸𝑑𝑑 + 𝜎𝜎𝑎𝑎𝑑𝑑𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝 Ec. 39

Evaluando la ecuación 39 para la sección crítica de la viga, que tiene un

concentrador de esfuerzos, y además ocurre el momento flexionarte máximo; el

valor de concentrador de esfuerzo (𝑘𝑘𝐸𝐸𝑎𝑎 ) tomado de (Peterson, R. E. (1974)

figura 86 (ver apéndice 2) aplica solo para el esfuerzo axial sobre una viga con

un agujero circular ubicado de forma simétrica en dirección al momento

aplicado; ya que como se explico para el caso de flexión pura dicho

concentrador de esfuerzos se usa como la unidad.

x

y

𝑃𝑃𝑑𝑑 = 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(𝜃𝜃)

𝑃𝑃𝑦𝑦 = 𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑠𝑠(𝜃𝜃) 𝑃𝑃𝑚𝑚 𝜃𝜃

𝜃𝜃

𝜃𝜃


135

Con �𝑎𝑎𝑤𝑤� = 0,3 se ubica un valor de concentrador de esfuerzo (𝑘𝑘𝐸𝐸𝑎𝑎 =

3,35)

𝜎𝜎𝐸𝐸𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 = �𝑃𝑃𝑦𝑦∗𝐿𝐿𝑆𝑆� + ��

𝑃𝑃𝑑𝑑𝑏𝑏 ∗ ℎ𝑏𝑏

� ∗ 𝑘𝑘𝐸𝐸𝑎𝑎 � Ec. 40

𝜎𝜎𝐸𝐸𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 = �17.350,28 𝑁𝑁 ∗ 0,35 𝑚𝑚

1,37 ∗ 10−5 𝑚𝑚3 � + ��2.284,20 𝑁𝑁

0,03 𝑚𝑚 ∗ 0,05 𝑚𝑚� ∗ 3,35�

.⇒ 𝜎𝜎𝐸𝐸𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 = 448,35 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎

𝜎𝜎𝐸𝐸𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 = 448,35 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎 𝑦𝑦 𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚 = 450 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎 .⇒ 𝜎𝜎𝐸𝐸𝑚𝑚𝑎𝑎𝑑𝑑 < 𝜎𝜎𝑝𝑝𝐸𝐸𝐸𝐸𝑚𝑚

Se cumple la desigualdad anterior, lo cual indica que la viga no falla

desacuerdo a su estudio de máximo esfuerzo normal, debido a la superposición

del máximo esfuerzo flexionante y esfuerzo axial.

Deformación de la viga (Deflexión máxima de la viga)

𝑑𝑑1 =𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑠𝑠(7,5°) ∗ 𝐿𝐿3


.⇒ 𝑑𝑑1 = �

(17.500 𝑁𝑁 ∗ 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑠𝑠(7,5°) ∗ (0,35 𝑚𝑚)3)3 ∗ 140 ∗ 109 ∗ 3,125 ∗ 10−7 𝑚𝑚4 �

.⇒ 𝑑𝑑1 = 5,6 𝑚𝑚𝑚𝑚

Deformación de la viga (Deformación axial)

𝛿𝛿 =(𝑃𝑃𝑚𝑚 ∗ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(7,5°) ∗ 𝐿𝐿)

𝐴𝐴 ∗ 𝐸𝐸𝐴𝐴

𝛿𝛿 = �(17.500 𝑁𝑁 ∗ 𝑆𝑆𝐸𝐸𝐸𝐸(7,5°) ∗ 0,35 𝑚𝑚)(0,03 𝑚𝑚 ∗ 0,05 𝑚𝑚 ∗ 140 ∗ 109𝑃𝑃𝑎𝑎)�

.⇒ 𝛿𝛿 = 3,807 ∗ 10−5 𝑚𝑚𝑚𝑚


136

Estudio de Resistencia de la Superficie del Poste “Diámetro 8,89

cm”

Se verifica que la pared del poste no cede ante la presión que aplica el

sistema de anclaje debido a los pernos para su instalación. Se usa la teoría de

recipientes a presión considerando una presión interna nula y una presión

externa equivalente a la presión interna que se empleo para el cálculo de

espesor de las abrazaderas y gancho del sistema de anclaje; también se usa un

esfuerzo cortante de igual magnitud y sentido contario que el empleado para el

cálculo de el espesor de abrazadera y “gancho de vida”; finalmente se ajusta el

estudio al poste que representa situación crítica; es decir, el poste que posee

menor diámetro, menor espesor de pared y además mayor presión externa

debido al sistema de anclaje a instalar, poste de diámetro (𝜑𝜑 = 8,89 𝑐𝑐𝑚𝑚).

Fig 3-21 Estado de Esfuerzo triaxial sobre la superficie del poste

x

y

z

𝜎𝜎𝐸𝐸

𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 𝜎𝜎𝜃𝜃


137

𝜎𝜎𝜃𝜃 =�𝑃𝑃𝑝𝑝 ∗ 𝐸𝐸𝑝𝑝2 − 𝑃𝑃𝑝𝑝 ∗ 𝐸𝐸𝑝𝑝2 − 𝐸𝐸𝑝𝑝2 ∗ 𝐸𝐸𝑝𝑝

2(𝑃𝑃𝑝𝑝 − 𝑃𝑃𝑝𝑝)𝐸𝐸2 �

𝐸𝐸𝑝𝑝2 − 𝐸𝐸𝑝𝑝2 Ec. 41

𝜎𝜎𝐸𝐸 =�𝑃𝑃𝑝𝑝 ∗ 𝐸𝐸𝑝𝑝2 − 𝑃𝑃𝑝𝑝 ∗ 𝐸𝐸𝑝𝑝2 + 𝐸𝐸𝑝𝑝2 ∗ 𝐸𝐸𝑝𝑝

2(𝑃𝑃𝑝𝑝 − 𝑃𝑃𝑝𝑝)𝐸𝐸2 �

𝐸𝐸𝑝𝑝2 − 𝐸𝐸𝑝𝑝2 Ec. 42

𝜎𝜎𝜃𝜃 = −88,7 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎 𝜎𝜎𝐸𝐸 = −𝑃𝑃𝑝𝑝 = −9,43 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎 𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 = 51,72 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎

𝜎𝜎1 = �𝜎𝜎𝑑𝑑 + 𝜎𝜎𝑦𝑦

2� + ��


�2

+ 𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 22

.⇒ 𝜎𝜎1 = 47,22 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎

𝜎𝜎2 = �𝜎𝜎𝑑𝑑 + 𝜎𝜎𝑦𝑦

2� − ��


�2

+ 𝜏𝜏𝑑𝑑𝑦𝑦 22

.⇒ 𝜎𝜎2 = −56,65 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎

𝜎𝜎3 = −88,7 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎

Sustituyendo en la ecuación 43 los respectivos valores de esfuerzos

principales hallados anteriormente; y el respectivo valor de esfuerzo de fluencia

(𝑆𝑆𝑦𝑦 = 241,08 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑎𝑎) característico del material con que están hechos los postes

(AISI 1020); se procede a despejar el factor de seguridad.

(𝜎𝜎3 − 𝜎𝜎2)2 + (𝜎𝜎3 − 𝜎𝜎1)2 + (𝜎𝜎2 − 𝜎𝜎1)2 = 2 ∗ �𝐹𝐹𝑦𝑦𝐹𝐹𝑆𝑆�

2

Ec. 43

Al resolver la ecuación 43 se genera un polinomio de segundo grado

cuya solución es (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = −1,95 𝑦𝑦 𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 1,95) la solución negativa no

tiene sentido físico; por lo cual se puede afirmar que es sistema en estudio tiene

un (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 1,95), con el que se asegura que la superficie del poste no cede a la

solicitación de diseño.

Capítulo IV – Resultados y Análisis

138

Capítulo IV

Resultados y Análisis

4.1 - Normas, Estándares de Seguridad y Construcción de unidades

Electro-Mecánicas

La actividad de escalada y subida de postes es considerada como

trabajos en alturas según la norma COVENIN 1042:2000; por lo cual existe una

normalización especifica, orientada a regular dicha actividad y mantener

estándares mínimos de seguridad para la ejecución de buenas prácticas para

trabajos en alturas.

Se presenta a continuación la tabla 4-1 como resumen de los

dispositivos de seguridad utilizados por los trabajadores de La Electricidad de

Caracas al realizar trabajos en alturas.

Equipos y Dispositivos de

Seguridad Uso y Funcionamiento Observaciones y/o Descripción

Casco (cúpula) de seguridad clase B

Utilizado para protección limitada contra impacto y penetración en la

parte superior de la cabeza y minimizar el riesgo de ocurrir contacto

eléctricos accidentales.

Es una coraza en forma de cúpula, tipo gorra de polietileno, con alta resistencia

dieléctrica (20 kV),

Barboquejo para casco de seguridad

Sostiene y mantiene al casco (cúpula y suspensión) en la cabeza del usuario.

Es una cinta de tela ajustable con una hebilla, la cual sirve para asegurar el casco

a la cabeza.

Lentes de protección

Se emplea para la protección de los ojos del usuario en trabajos donde esté

presente el riesgo de impacto de partículas sólidas y polvos.

Hechos de policarbonatos, ángulo de visión de 200°, con protección lateral; se pueden

hallar de tipo correctivo, oscuro de sol.

Guantes “ Cuero e´ Se usa para proteger al guante de cuero y dieléctrico de goma para baja

Posee 10 pulgadas de largo y ajuste en el puño, con vena en el pulgar y ribete de vinil


139

Chivo” tensión de objetos cortantes y filosos que puedan reducir sus propiedades

dieléctricas o continuidad del material.

en el puño

Zapatos de seguridad con puntera de acero

(tipo brodekin)

Se usa para proteger al usuario minimizando el riesgo de golpes y punteras a través de los pies, evitar torceduras en los tobillos y proteger

los dedos de los pies de fuerzas compresoras e impacto.

Este tipo de equipos debe de ser reemplazados al presentar cualquier tipo de

desgaste y/o deterioro

Arnés de protección

Dispositivo de sujeción del cuerpo destinado a parar caídas, es decir,

componente de un sistema de antiácidas.

Resistencia al impacto: 127 kg. En caída a 3 m. Los anillos en “D” y ovalados deben

resistir una carga de 2300 Kgf sin romperse y las hebillas de 1780 kgf sin romperse

Eslinga de protección

Es una línea flexible de longitud fija o variable (cuerda, banda, cable

metálico, cadenas, etc.) con elementos de sujeción, se utiliza para asegurar el arnés de protección a una línea de vida

o a un punto de anclaje fijo.

Elaborada con fibra sintética de alta resistencia (dos capas). Longitud de 1,8 m.

x 0,45 m.

Cincha de seguridad Equipo utilizado para la subida de

postes en trabajos realizados en líneas aéreas de alta o baja tensión

Cincha tejida en fibra de sisal en forma de crineja y entretejidas entre si, con recatillo de sisal, refuerzo de cuero ó goma en las

agarraderas.

Guantes de cuero con refuerzo en la palma de

las manos

Es usado para proteger las manos del usuario cuando se realicen

operaciones que impliquen riesgos de sufrir lesiones como excoriaciones y

golpes

Elaborado con vaqueta, con refuerzo en la palma de mano y dedos índice y pulgar

(tipo pistola). Dimensiones aproximadas 10” x 5,5”

Señalización vial de hombre trabajando y de

peligro

Equipos utilizados para alertar a conductores y peatones sobre áreas no

utilizables mientras es realicen trabajos en la vía pública. Además

delimitan un área de protección para los trabajadores que garantice su trabajo con un mínimo de riesgo.

Son de colores fluorescentes, reflexivos y contrastantes con los mensajes de

advertencia descritos en ellos. Generalmente se presentan en forma de

cintas plásticas, conos y siluetas con forma humana hechas de plástico armables.

Equipos de puesta a tierra temporal para la

red de distribución

Se usan para cortocircuitar y conectar a tierra un equipo o circuito aéreo para

disipar a tierra la corriente de cortocircuito: productos de eventos

tales como errores de maniobra, cierres accidentales, tormentas eléctricas, inundaciones, etc.,

Compuesto por 5 puentes cuya longitud total suma 19,9 m de conductor de cobre

multifilar extra flexible.


140

protegiendo al trabajador

Equipos de puesta a tierra personal para la

red aérea de distribución

Crea una zona equipotencial (diferencia de potencial cero) en el

área de trabajo del liniero

Se usa para proteger directamente al personal que trabaja directamente en

sistemas aéreos de distribución

Pértiga telescópica reforzada (aislada)

Equipo utilizado para efectuar operaciones a distancias, en alta,

media o baja tensión, con una herramienta aislada (abrir o cerrar

interruptores, protectores de líneas o de aisladores)

La pértiga consta de 8 secciones telescópicas fabricadas en plásticos y fibra

de vidrio

Chaleco reflectivo

Chaleco que cubre la zona del tronco del usuario, destinado especialmente

para mayor seguridad, de colores llamativos y fluorescentes que reflejan la luz para el usuario sea visto a largas

distancias cuando esté realizando trabajos en la vía publica

Hecho en tela plástica reflexiva, con cinta plateada cosida a todo lo largo, con sesgo negro cosido, cierre mágico y con logo de

la empresa en la parte trasera

Pértiga para operar interruptores

Se utiliza para efectuar operaciones a distancia, en alta, media o baja

tensión, con una herramienta aislada (abrir o cerrar interruptores,

protectores de línea y de aisladores)

Fabricada en epoxiglas, utilizada para abrir o cerrar interruptores, switches, etc., con cabeza de bronce de 1-1/4 de pulgada de

diámetro y 8 pies de largo y 1,00 kilogramos de peso.

Pértiga plegable

Equipo utilizado para efectuar operaciones a distancia, en alta, media

o baja tensión, con una herramienta aislada (abrir o cerrar interruptores, protectores de línea y de aisladores)

Para operar conectores vivos en circuitos aéreos de 1-1/4 de pulgada de diámetro, 10

pies 6 pulgadas de largo, totalmente extendida y 4,5 kilogramos de peso

Verificador de ausencia de tensión en líneas

aéreas

Equipo utilizado para verificar la ausencia de tensión antes de dar inicio a trabajos en líneas aéreas en cualquier

instalación y equipo que ha estado energizado o se sospeche.

Verificador de ausencia de tensión 5-36 kv, 60hz, con señal audible y visible, resistente a cambios atmosféricos, con ajuste tipo “k”,

de 500 grs. de peso

Radios de comunicación

Equipo móvil de comunicación útil para mantener comunicación activa y coordinar actividades con centro de

control de operaciones y cuadrillas de trabajadores de la empresa.

Equipo móvil alimentado con baterías recargables

Tabla 4-1 (Equipos de seguridad usados para realizar trabajos en alturas por personal de La Electricidad de Caracas)


141

En la tabla 4-1 se identifican equipos de protección personal y colectivo

(EPP) y (EPC) con una función específica; sin embargo; no existe un equipo de

protección orientado a evitar una caída por la acción de la gravedad a lo largo

de todo el recorrido del poste durante la escalada.

Existen normas nacionales, internacionales e internas de la empresa,

orientadas a estandarizar elementos de construcción usados para trabajos en

alturas; así como también los procedimientos adecuados para realizar

actividades en líneas aéreas de distribución de energía eléctrica. A continuación

se muestra la tabla 4-2 con un resumen de normas que aplican al diseño del

sistema de anclaje, y en la tabla 2-4; 2-5; 2-6 del marco teórico se muestra un

resumen de las características técnicas de las estructuras electro-mecánicas

asociadas al sistema de anclaje.

De acuerdo con la E-128-D-2208 los valores mínimos permisibles de

esfuerzo de fluencia y de resistencia a la tracción para el material que conforma

el poste son de 241.326 MPa y 413.982 MPa respectivamente.

Normativa Descripción

Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1.999)

Los artículos 87 y 89 de la Constitución Nacional es la base para el desarrollo de leyes orgánicas, ordinarias y normativas técnicas, dirigidas a la protección de

los trabajadores y trabajadoras de la República por parte del estado en su condición de ciudadanos venezolanos.

Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente

de Trabajo (LOPCYMAT) 26 / 07 / 2005.

Representa el marco legal y la justificación jurídica del presente TEG; mediante sus artículos 53 y 56, que denotan los derechos de los trabajadores(as); y

deberes de los empleadores(as), respectivamente.

COVENIN 1042:2000 Arneses y Eslingas de Protección.

Requisitos.

Esta norma contempla las características mínimas que deben cumplir los arneses y eslingas de protección utilizados para resguardo del usuario ante el riesgo de

sufrir una caída de altura.


142

COVENIN 2523:1995 Herrajes Ferrosos Utilizados en Sistemas

Eléctricos y Telefónicos de Distribución. Definiciones.

Esta norma establece las definiciones de los términos más utilizados en relación a los herrajes manufacturados exclusivamente con materiales ferrosos y

utilizados en sistemas eléctricos y telefónicos de distribución.


Eléctricos y Telefónicos de Distribución. Abrazaderas

Soporte de Trasformadores Tipo Poste.

Esta norma establece los requisitos mínimos que deben cumplir las abrazaderas soporte de transformadores tipo poste, las cuales son utilizadas en la

construcción de líneas aéreas de distribución así como los métodos de ensayo.

COVENIN 1212:1981 Recubrimientos con Zinc por Inmersión en Caliente para

Utilería de Acero y Fundición de Hierro.

Esta norma establece los requerimientos que debe cumplir el recubrimiento de zinc aplicado por inmersión en caliente, sobre utilería de acero y fundición de

hierro.

COVENIN 141:1992 Roscas. Definiciones y Símbolos.

Esta norma contempla las definiciones y simbología de los principales términos usados en los elementos de unión roscados.

COVENIN 2410:1994 Pernos Cabeza Redonda y Cuello Cuadrado (Perno Carruaje)

Esta norma establece los requisitos mínimos que deben cumplir los pernos de cabeza redonda y cuello cuadrado (pernos carruaje), los cuales son utilizados

frecuentemente en acoples de piezas en la industria eléctrica.

COVENIN 2954:2001 Seguridad en el Mantenimiento de Líneas y

Redes de Distribución Aérea.

Esta norma establece los procedimientos que se deben seguir para garantizar la seguridad en el mantenimiento de líneas y redes de distribución aéreas.

COVENIN 3344:1997 Seguridad en la Operación de Redes de

Distribución tipo Aéreo.

Esta norma establece las condiciones generales y los procedimientos de seguridad que se deben aplicar en la operación de redes de distribución tipo

aéreo. Establece además las distancias mínimas para el trabajo.

COVENIN 2015:1994 Pernos y Tuercas para Estructuras de

Acero Empleados en la Industria Eléctrica.

Esta norma establece los requisitos mínimos que deben cumplir los pernos de cabeza hexagonal y tuercas hexagonales, ambos de acero galvanizado en

caliente.


Eléctricos y Telefónicos de Distribución. Abrazadera

Universal.

Esta norma establece los requisitos mínimos que debe cumplir la abrazadera universal así como los métodos de ensayo para verificar estos requisitos.

COVENIN 803:1989 Aceros. Definiciones y Clasificación.

Esta norma contempla las definiciones y clasificación de los aceros, basados en su composición química, procesos de obtención, grado de oxidación y su

principal aplicación.

ASTM A 931-96 Standard Test Esta norma contempla las especificaciones necesarias que deben tomarse en


143

Method for Tension Testing of Wire Ropes and Strand

cuenta para aplicar ensayos de tracción a cuerdas estáticas para determinar sus propiedades de esfuerzos de rotura, esfuerzo de fluencia, elongación y modulo

de elasticidad.

NFPA 70E National Fire Protection Association

Esta norma indica características y equipos recomendados para realizar trabajos y rescate en instalaciones eléctricas, y para lograr obtener una certificación

internacional de calidad para realizar trabajos industriales.

EN 355:2002 Personal Protective Equipment Against Falls from a

Height. Energy Absorbers.

Esta norma contempla la forma de uso de los equipos anticaídas deslizantes ASAP`SORBER (Petzl) y sus cualidades de funcionamiento.

OSHA Electrical Work Rules 1991.

Esta norma contempla las condiciones generales apropiadas para la realización de trabajos en instalaciones eléctricas; como por ejemplo los distintos

distanciamientos de seguridad que deben guardarse con respecto a líneas conductoras energizadas o no según condiciones ambientales y magnitudes de

tensión que se manejen en las mismas.

P-126-D-1206 Procedimiento para Cambio de Estructuras en

Postes de Media Tensión.

Procedimiento interno de la electricidad de Caracas utilizado como referencia para realizar cambios de estructuras y herrajes en postes de distribución de

energía eléctrica.

NO-NOR-D.005-92 Normas para el Mantenimiento de Líneas

Aéreas Energizadas de Distribución.

Normas interna de la electricidad de Caracas utilizada como referencia para realizar mantenimiento en líneas aéreas energizadas de distribución de energía

eléctrica.

NO-PRO-D-006-92 Procedimiento para el

Mantenimiento de líneas aéreas energizadas de Distribución.

Procedimiento interno de la electricidad de Caracas utilizada como referencia para realizar mantenimiento en líneas aéreas energizadas de distribución de

energía eléctrica.

Tabla 4-2 (Normativa que aplica al Diseño del Sistema de Anclaje)

De la revisión de las tablas antes mencionadas se puede asegurar que

para trabajos en alturas en el sector de distribución de energía eléctrica, existen

leyes y normas técnicas, que justifican y además resulta necesario apegarse para

la elaboración e implementación de algún dispositivo de seguridad que aplique

en dicho sector industrial.


144

4.2 –Respecto al Procedimiento actual de Escalada y Subida de

Postes

El procedimiento que actualmente realizan las cuadrillas de la

Electricidad de Caracas para la escalada y subida de postes se puede resumir en

cuatro fases tal como lo muestra la figura 4-1:

Figura 4-1 (Esquema resumen que identifica el procedimiento actual de escalada y subida de postes por parte de los linieros de La Electricidad de Caracas)

En la la fase I

Ubicación de la zona o estructura electro-mecánica a la cual se le

aplicara servicio.

se ajusta a la logística a emplear de manera previa a la

escalada. En general se observa la ejecución de las siguientes tareas.

Internalización de la falla o potencial servicio que se prestará en

la estructura de distribución aérea de energía eléctrica.

Fase I•Reconocimiento, preparación mental e inspección del área de trabajo

Fase II•Equipamiento del liniero con los instrumentos de trabajo y protección previo

a iniciar la escalada y subida de postes

Fase III•Proceso de abordo y escalada de poste, colocación en posición de trabajo,

ejecución de la tarea y descenso del poste

Fase IV•Finalización de la tarea y verificación de la efectividad del trabajo para la posterior recolección de material empleado para ejecutar el procedimiento


145

La segunda fase II

Inspección visual y táctil del estado de equipos de protección

individual y colectiva.

se identifica como la preparación pre-escalada, en

donde ya necesariamente existe contacto visual con los herrajes con los cuales

se aplicara la misión propuesta. En general se observa la ejecución de las

siguientes tareas.

Colocación de equipos de protección personal y colectiva por

parte de los linieros de la electricidad de Caracas.

Apertura del circuito de trabajo, seccionando el paso de corriente

mediante la apertura de cuchillas (SF) y con la ayuda de la

pértiga telescópica con la cual se alcanza la altura

correspondiente a la ubicación de tales interruptores.

Si en la estructura electro-mecánica que se desea trabajar no

existen interruptores de corrientes (SF), se debe proceder a

interrumpir el fluido de corriente en el interruptor más próximo

aguas arriba respecto a la unidad eletro-mecánica a la que se

aplicara el servicio; dicha tarea se ejecutara de la misma forma

como se ha descrito previamente.

Comunicación efectiva con el Centro de Control de Operaciones

(CCO) vía radio UHF (Ultra High Frequency), para verificar la

correcta apertura del circuito de trabajo.

Verificación de ausencia de tensión en el sistema con la ayuda de

la pértiga telescópica y dispositivo especial usado para tal tarea

(verificador de ausencia de tensión para líneas aéreas en media

tensión).


146

Revisión, elección, exploración mental y visual de la mejor ruta

de ascenso al punto de trabajo, teniendo en cuenta herrajes y

detalles colocados en el poste que pudieran facilitar o dificultar

el ascenso al punto de trabajo.

Reconocimiento de potenciales riesgos en la elaboración de la

tarea y características particulares de ese particular proceso de

escalada.

En la fase III

Inspección del buen estado de las cinchas y eslingas de

protección colocadas en la indumentaria de trabajo y verificación

de su correcto ajuste en la estructura del poste.

se realiza la escalada, la tarea operativa propuesta y el

descenso. En general se observa la ejecución de las siguientes tareas.

Colocación y ajuste de la cincha sobre el poste (ver figura 2-11).

Abordaje del poste y sujeción del liniero a la cincha, e inicio de

los movimientos psicomotores secuenciales para lograr el

ascenso hasta la altura de trabajo.

Si con el uso de cinchas se alcanza la altura de trabajo, se

procede a adoptar la posición más cómoda, intentando colocar el

área de trabajo del poste a la altura del pecho del liniero (ver

figura 1-1 a y b), para luego asegurarse con la eslinga de

protección, la cual debe rodear el poste dos veces. En caso

contrario el liniero debe liberarse de las cinchas en la altura del

poste que permita el obstáculo más próximo al punto de trabajo,

e iniciar la escalada de manera libre y sin mayor sujeción que

aquella que le puede ofrecer su propia fuerza.


147

Inspección del área de trabajo y verificación de la falla.

Inicio de la tarea para la cual fue convocada el servicio del

liniero y al mismo tiempo un proceso de comunicación entre el

liniero con su caporal; y supervisor si este se encuentra presente.

Culminado el trabajo, el liniero se libera del poste separando la

eslinga de protección del arnés de protección. En el caso de que

el liniero haya utilizado equipos de medición y/o herramientas

de trabajo, estos son colocados en la cesta de servicio,

seguidamente se desconecta el sistema de puesta a tierra

personal para iniciar el descenso de estos equipos con la línea de

servicio (mecate de peón).

Si el liniero mantuvo el uso permanente de las cinchas de

escalada, entonces iniciará el descenso de la estructura de forma

similar al ascenso. En caso de que el liniero haya tenido que

liberarse de sus cinchas de ascenso para alcanzar el punto de

trabajo; el liniero inicia el descenso sin sujeción extra a la que

ofrecen sus brazos y piernas hasta encontrar las cinchas, luego el

liniero se coloca las cinchas de trabajo e inicia el último tramo

de descenso.

Una vez que el liniero ha alcanzado el punto más bajo del poste,

este se libera de las cinchas ya colocando ambos pies en el piso,

y procede a desmontar las cinchas del poste.

En la fase IV

Verificación de la efectividad de la tarea realizada

se culmina el trabajo propuesto y verifica la efectividad

del mismo. En general se observa la ejecución de las siguientes tareas.


148

Se inicia la comunicación vía radio UHF (Ultra High Frequency)

con el Centro de Control de Operaciones u coordinador de

despacho de averías para dar a conocer el éxito de la operación y

ofrecer la disponibilidad de la cuadrilla en caso de existir una

avería que atender próximamente.

4.3 – Sistemas de Anclajes para uso Industrial

Los sistemas de anclaje usados para actividades industriales presentan

atributos característicos de la aplicación para la cual funcionan; sin embargo

comparten un principio de funcionamiento, y se usan junto a un grupo de

accesorios versátiles para diferentes sistemas de anclajes. Las siguientes

imágenes muestran sistemas de anclajes de diversas aplicaciones industriales, y

una breve descripción de los mismos.

Enrollador de cinta combinado

El anticaídas enrollador es un anticaídas con recogida automática que dispone de una reserva de cinta sobre un tambor.

La cinta se mantiene tensa mediante un resorte.

Se alarga y se acorta según los desplazamientos de la persona asegurada. En caso de caída el enrollador se bloquea automáticamente.

La absorción de energía se


149

realiza en parte en el propio dispositivo, completada con un pequeño absorbedor colocado en el extremo de la cinta. Longitud máxima de desplazamiento: 2,50 m. El punto de amarre debe estar situado al menos 80 cm por encima del nivel de trabajo.

Papillon

El papillon (mariposa) es un anticaida móvil. Su dispositivo está constituido por un soporte de seguridad flexible (cable de acero inoxidable de 5 mm), incluyendo un anticaída móvil con bloqueo automático. El elemento de disipación de energía está incorporado al anticaída.

El Papillon es el único anticaída con cable que funciona con poleas que se bloquean por sobrevelocidad; la absorción de la energía se hace por frotación del cable en la ranura en forma de V de la polea principal. El Papillon es el único dispositivo que tolera los cambios de ejes de desplazamiento.


150

Escalera Perroquet

El sistema está formado por un soporte de seguridad rígido en T, y escalones de progresión fijados a ambas partes del carril. Este sistema está indicado particularmente para los mástiles tabulares de 3 o más m.

Se instala de manera fija sobre los mástiles para evitar cualquier riesgo que se pueda encontrar en el momento del montaje y desmontaje de los sistemas movibles.

Su longitud de 50 mm le permite recibir cualquier carro. En el caso en el usuario no disponga de anticaidas adaptado, los escalones sirven de punto de anclaje y permiten escalar el poste con un elemento de amarre doble.


151

Línea de vida

Este dispositivo de anclaje está equipado con un soporte de seguridad flexible horizontal, un cable inoxidable de 8 mm de diámetro. Este {ultimo est{a sujeto por grapas estructurales intermedias y en cada extremo, por una grapa estructural terminal. El anclaje móvil, es decir, el carro franquea las grapas estructurales intermedias sin romper la seguridad. La línea de vida se adapta a cualquier tipo de recorrido con curvas, ángulos entrantes y salientes y tolera pendientes hasta 15°.

Una grapa estructural intermedia, deformada tras una caída puede ser cambiada sin deformar el cable.

Un buen montaje y un ajuste perfecto del cable son señalados por el piloto rojo del preregulador del externo.


152

Plaqueta de anclaje

Esta plaqueta está concebida para ser fijada sobre superficies verticales, horizontales o inclinadas, como columnas o dinteles.

Esta plaqueta de anclaje es ligera (100 gr), discreta, y no perjudica en nada la estética del edificio, se puede colocar en cualquier lugar y es fácil de instalar con un único tornillo o pasador de diámetro 12.

Ha sido concebida para resistir esfuerzos superiores a 2000 daN, y su forma le permite absorber los golpes importantes.

Con su deformación, evita que repercutan tensiones sobre su estructura de acogida.

Cinta de anclaje

Es un dispositivo de anclaje provisional, realizado de fibra sintética, muy flexible, puede enrollarse alrededor de cualquier estructura, repartiendo equitativamente los esfuerzos y/o la solicitación. Su anchura es de 44 mm.

Esta cinta necesita un control regular antes de cualquier utilización, sobre todo de los hilos de las costuras (en color diferente del de la cinta para poder examinar mejor su estado). La cinta no debe presentar zonas de desgaste o estar deshilachadas.


153

Trípode

Es un dispositivo de anclaje provisional y transportable.

Los montantes y los pies del Trípode son regulables para facilitar su adaptación a la combinación del terreno.

Los tres pies están unidos por una cadenilla, lo que asegura su perfecta rigidez.

Está realizado en aluminio, es ligero. La parte regulable de los montantes está unida a la estructura por un tensor, permaneciendo de este modo solidario durante las maniobras de ajuste.

Para más seguridad, el bloqueo se realiza con un pasador de bolas, el cual a su vez se fija al montante con un pequeño cable. Cuando está cerrado, el trípode se mantiene con un sistema de recogido con muelle y ranuras.

La parte superior puede recibir diferentes tipos de anticaídas o aparejos de poleas. Una platina, diseñada para ser fijada en el montante puede recibir diversos aparatos como anticaídas de cable con recogida automática, con o sin manivela de recuperación, o tomas manuales o eléctricas.


154

4.4 – Estudio de Usuario Aplicado a Personal de la EDC

Los resultados obtenidos al procesar la encuesta aplicada al personal de

la EDC (cuya muestra representativa de 16% abarca un total de 22 individuos

encuestados, entre el personal que realiza actividades de escalada y subida de

postes) se muestra a continuación ítems por ítems.

De las ponderaciones presentadas en la primera parte:

1) El proceso de escalada y subida de postes se realiza bajo óptimas

condiciones de seguridad

Opcion Totalmente de acuerdo

De Acuerdo

En Desacuerdo

Totalmente en

desacuerdo

No Contesto TOTAL

Numero de personas 12 6 3 0 0 21

57%29%

14%

1. El proceso de escalada y subida de postes se realiza bajo óptimas condiciones de seguridad.

TOTALMENTE DE ACUERDO

DE ACUERDO

EN DESACUERDO

TOTALMENTE EN DESACUERDO

NO CONTESTO


155

2) Estoy capacitado para hacer cualquier maniobra al momento de

realizar trabajos en estructuras aéreas de distribución


De Acuerdo

En Desacuerdo

Totalmente en

desacuerdo

No Contesto TOTAL


3) Sugiero eliminar el uso de algún equipo de protección personal y/o

colectiva al momento de realizar tareas en estructuras aéreas de

distribución


De Acuerdo

En Desacuerdo

Totalmente en

desacuerdo

No Contesto TOTAL


76%

24%

2 .Estoy capacitado para hacer cualquier maniobra al momento de realizar trabajos en estructuras aéreas de

distribución.


DE ACUERDO

EN DESACUERDO



156

Los entrevistados coincidieron en que los arneses son incómodos, ya

que no se ajustan a la variedad de tamaño de los empleados que los utilizan, de

igual forma coincidieron en manifestar que los sistemas puesta a tierra son muy

pesadas.

57%29%

14%

3.Sugiero eliminar el uso de algún equipo de protección personal y/o colectiva al momento de

realizar tareas en estructuras aéreas de distribución


DE ACUERDO

EN DESACUERDO


60%

40%

¿Cual o cuales equipos se sugieren eliminar?

ARNES

PUESTA A TIERRA


157

4) Sugiero incorporar el uso de algún equipo de protección personal y/o

colectiva al momento de realizar tareas en estructuras aéreas de

distribución


De Acuerdo

En Desacuerdo

Totalmente en

desacuerdo

No Contesto TOTAL


Los equipos sugeridos por los encuestados son: bloom master, ya que

este dispositivo evita el disparo del circuito. Arneses que se ajusten a las tallas

de los usuarios porque esto les permitiría trabajar más cómodos. Una línea de

vida porque esta les brinda mayor seguridad. Eslingas que se mantengan en

todo momento sujetas a una estructura fija del poste. Pintura fluorescente en las

cuchillas y argollas para optimizar el trabajo en las horas de la noche. Patines,

porque su uso es cómodo y permite moverse con rapidez.

52%

14%

5%

19%

10%

Sugiero incorporar el uso de algún equipo de protección personal y/o colectiva al momento de realizar tareas en

estructuras aéreas de distribución


DE ACUERDO

EN DESACUERDO


NO CONTESTO


158

5) El procedimiento que empleo para la escalada y subida de postes es

el más práctico y óptimo si se toman en cuenta aspectos de

seguridad personal y colectiva.

Opcion Totalmene de acuerdo

De Acuerdo

En Desacuerdo

Totalmente en

desacuerdo

No Contesto TOTAL


6) Usaré cualquier sistema anti-caídas para trabajos en líneas aéreas de

distribución propuesto por SHA-EDC


De Acuerdo

En Desacuerdo

Totalmente en

desacuerdo

No Contesto TOTAL


67%

24%

9%

5) El procedimiento que empleo para la escalada y subida de postes es el más práctico y óptimo si se toman en cuenta aspectos de seguridad personal y

colectiva


DE ACUERDO

EN DESACUERDO



159

De la segunda parte de la encuesta los resultados obtenidos fueron:

1) ¿Qué atributos debe poseer un sistema anti-caídas para trabajos en

líneas de distribución de energía eléctrica?

Atributos del sistema anti caidas Numero de personas Práctico para su uso 19

Ligero 19 Confiable 18

Fácil de almacenar 15 Bajo mantenimiento 13

Ergonómico 9 Vistoso 4

De fabricación nacional 2 Robusto 0

71%

19%

10%

6) Usaré cualquier sistema anti-caídas para trabajos en líneas aéreas de distribución propuesto por SHA-EDC


DE ACUERDO

EN DESACUERDO


NO CONTESTO


160

2) ¿En el proceso de escalada y subida de postes ¿qué etapa considera

usted es las mas riesgosa?

La respuesta más frecuente a esta pregunta estuvo relacionada con

los pases de cables que deben realizar al momento de subir al poste, con

un 66.66% del total, ya que para realizar los pases los linieros deben

soltarse de la eslinga que los asegura al poste. 9.52 % de los encuestados

consideran que todas las etapas del proceso de escalada son riesgosas,

4,76% consideran que el proceso es más riesgoso en los días lluviosos,

el mismo número considera que la etapa más riesgosa es cuando se

acercan a una fuente de tensión y el resto considera que no existen

riesgos siempre que se cumplan con las normas de seguridad.

3) ¿Qué sugerencias y recomendaciones propone para mejorar el

procedimiento de escalada y subida de postes?

28,57% de los encuestados sugieren cumplir a cabalidad las normas para

el proceso de escalada, 9.52% consideran que los procesos de

adiestramiento deben ser más estrictos, otros 9.52 % sugieren hacer

modificaciones al arnés, 4.76% consideran debe usarse una pesquilera

menos pesada, igual porcentaje considera que se deben mejorar las

condiciones de trabajo en los días lluviosos, utilizar una puesta a tierra

más liviana, colocar posaderas para los pies en los postes ,

específicamente cerca del área donde se encuentran los cables,

implementar un sistema de escalada diferente y utilizar cinturones de

seguridad, el resto sugirió utilizar patines.


161

4) ¿Qué sugerencias y recomendaciones propone para diseñar un

sistema anti-caídas para ser usado en el área de distribución?

23.81% de los encuestados recomiendan utilizar una eslinga adicional,

19’05% recomienda practicar constantemente la escalada del poste,

4,76% recomiendan un sistema donde la distancia entre los anillos sea

más corta en comparación con las del sistema actual, igual número de

encuestados sugieren utilizar un morral inverso guarda vida, utilizar una

eslinga de carrera, utilizar una línea de vida adicional, utilizar patines,

ser capaces de hacer los pases del cableado sin necesidad de liberar la

eslinga y utilizar siempre un sky master, el 14,28% considera que deben

realizarse cambios en el diseño de los equipos actuales.

Del estudio de usuario aplicado se extrae información importante para

realizar un diseño asertivo en función de sus futuros usuarios; por ejemplo se

determino que un atributo importante que debe poseer el diseño de sistema de

anclaje es que debe ser práctico para su uso, ligero, confiable y fácil almacenar.

Por otro lado se observa que el personal encuestado en una relación de 70% está

dispuesto a usar un sistema anticaidas que se diseñe para brindar mayor

comodidad; también se determino mediante entrevistas informales que los

sistemas puesta a tierras usados por el mismo personal son muy poco prácticos

e incómodos de instalar, lo cual le genera retrasos en sus actividades, mientras

que los arnés en uso no son cómodos para actividad y producen dolores

lumbares cuando se usan por tiempo prolongado.


162

4.5 – Ubicación adecuada del Sistema de Anclaje sobre el Poste

El sistema de anclaje diseñado debe ser ubicado a una altura específica

sobre el poste, la cual depende de la geometría del poste y la disposición de los

herrajes presentes sobre el poste; por lo cual se propone un segmento del poste

acotado desde el tope superior como se muestra en el anexo 8, y cuyo rango

especifico de colocación se detalla en la tabla 4-3

Cota Poste de diámetro (8,89 cm) Poste de diámetro (11,43 cm)

A 0,8 metros 0,6 metros

B 2,9 metros 2,9 metros Tabla 4-3 (Detalles de rango de ubicación del sistema de anclaje sobre en poste)

4.6 – Material seleccionado para la Construcción del Sistema de

Anclaje

El material seleccionado para la construcción del sistema de anclaje y

abrazaderas resulto ser un acero (AISI S1); ya que posee propiedades

mecánicas propias para la aplicación que se le pretende dar; posee un modulo

de elasticidad (𝐸𝐸𝐴𝐴) relativamente bajo; y propiedad de esfuerzo de fluencia (𝑆𝑆𝑦𝑦)

relativamente alto; además es de producción nacional y disponible en el

mercado nacional; este material cumple además con especificaciones de la

norma COVENIN 2935-92 (Herrajes Ferrosos utilizados en sistemas eléctricos

y telefónicos de distribución). El elemento de seguridad que complementa el

sistema de anclaje diseñado debe de ser de acero (AISI 1020) ya que dicho

material es de consigue fácilmente en el mercado nacional y es relativamente

económico, y indicado para ser maquinado; este dispositivo de seguridad no

está sometido a esfuerzos, por lo tanto su propiedad mecánica de fluencia y

modulo de elasticidad no será evaluada.


163

4.7– El Diseño Propuesto

El diseño propuesto para el sistema de anclaje costa de dos elementos

mecánicos principales; los cuales son: una estructura mecánica bautizada como

“Gancho de Vida”, la cual está conformada por un elemento mecánico que

funciona como gatillo asegurador colocado sobre un brazo que posee una

geometría propia como para completar en correcto ensamble sobre la estructura

de un poste genérico; y el segundo elemento es un par de abrazaderas que se

ajustan al mencionado gancho y poste para concretar el adecuado ensamble;

dichas abrazaderas se seleccionan para hacer juego en la instalación del sistema

de anclaje según la dimensión del diámetro externo del poste al que se le desee

instalar dicho sistema de de anclaje; en correcto ensamble del mencionado

sistema de completa con el uso de un par de pernos de carruaje de �12𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝. � de

diámetro nominal junto a sus respectivas tuercas, ajustándose así a las normas

COVENIN 2015:1994 (Pernos y Tuercas para Estructuras de Acero Empleados

en la Industria Eléctrica).

El diseño propuesto es consecuencia de un proceso creativo y evolutivo;

en el cual se selecciono un principio de funcionamiento entre muchas

propuestas obtenidas de sesiones de generación de ideas. El principio de

funcionamiento obtenido fue depurado según mecanismos de generación de

ideas y criterios de diseño establecidos e impuestos; resultando finalmente un

sistema de anclaje hibrido ante las propuestas de diseño más significativas

planteadas.


164

4.8 – La Carga Estática Equivalente

La magnitud de carga estática equivalente asociada al sistema de anclaje

es sensible a la capacidad de absorber energía en forma de deformación por

parte de los materiales, obteniéndose una magnitud mayor de carga estática

equivalente cuando se ensaya a impacto un material con poca capacidad de

absorción de energía en forma de deformación.

Otros parámetros que incrementan la magnitud de carga estática

equivalente son la masa asociada al impacto, y la velocidad instantánea al

momento de ocurrir el impacto. Mientras que una disposición adecuada de la

geometría del material respecto a la disposición de las cargas aplicadas al

material que absorbe el impacto, una propiedad de modulo de elasticidad (𝐸𝐸𝐴𝐴)

relativamente baja junto al volumen del material sometido a impacto generan

un efecto de disminución de la carga estática equivalente al impacto.

4.9 – Relación de Carga Estática Equivalente respecto al Trabajo

realizado para deformar el Sistema de Anclaje con sus elementos

La carga estática equivalente estimada (𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚 ) , tomando en cuenta la

energía de deformación del sistema de anclaje, resulta ser (4,5) veces superior a

la carga estática equivalente (𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝 ) asociada a la energía de deformación del

sistema de anclaje y la línea de vida.

𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝

=77,5𝑘𝑘𝑘𝑘17,2 𝑘𝑘𝑘𝑘

= 4,5

La línea de vida propuesta para empelar junto al sistema de anclaje es

una línea de vida de marca (Blue Water Ropes de 11 mm de diámetro)


165

certificada por NFPA cuyas propiedades mecanicas fueron determinadas por

medio de ensayos de tracción usados por la Maquina de Ensayo Universal

Losenhausen, bajo los patamtreos que indica la norma ASTM A 931-96

(Standard Test Method for Tension Testing of Wire Ropes and Strand) y NFPA

70E (National Fire Protection Association).

4.10 – Ensayos de Tracción aplicados a las Líneas de Vida

Los ensayos de tracción aplicados a las líneas de vida evidencia el

progreso de la deformación elástica y plástica de dicho material, hasta

concretarse la ruptura de la línea de vida; tal como se evidencia en las graficas

carga vs deformación axial mostrada en el apéndice 4 al 7.

En las graficas carga deformación axial obtenidas por los ensayos

aplicados a las líneas de vida, se identifican en forma general 2 tramos de curva

fácilmente apreciables, el trozo de curva ubicado en el primer tramo está

relacionado con el rompimiento de la funda o camisa de la lineal de vida,

mientras que el segundo trozo de curva asociado al segundo tramo está

relacionado con el rompimiento del alma de la línea de vida. Se observa que la

forma de los trozos de curva estudiados no es lineal; por lo que la pendiente de

la curva en cada punto (cuyo significado físico es la constante de elasticidad de

la cuerda) no se mantiene constante.

Usando las graficas de carga versus deformación axial de las líneas de

vida, junto a un método iterativo de tanteo, se determino el par coordenado

(∆𝑥𝑥,𝑃𝑃) para el cual existe convergencia entre los valores de carga estatica

equivalente teorico (𝑃𝑃𝑚𝑚) y practico (𝑃𝑃), en cada ensayo valido; y a su vez el


166

correspondiente tramo de curva al que está contenido; a continuación se

muestra una tabla resumen de los mencionados valores.

Ensayo Punto de convergencia Error

relativo (%)

Tramo de la

Cuerda (∆𝒙𝒙)𝒄𝒄𝒄𝒄 𝑷𝑷𝒄𝒄 (𝒌𝒌𝒌𝒌)

1 0,21 9,1 1,01 3

3 0,225 8,5 0,54 2

4 0,165 11,4 1,69 2 Tabla 4-4 (Resumen del método de tanteo iterativo empleado bajo las curvas carga vs.

Deformación axial)

Los valores correspondientes de constantes de elasticidad (𝑘𝑘𝑛𝑛) de la

línea de vida, calculados por el método de aproximación lineal simple de las

curvas, en los tramos de convergencia, atrojan los siguientes resultados de

magnitud de carga estática equivalente (ver tabla 4-5); dichos valores de carga

estática equivalente discrepan significativamente de los valores obtenidos

anteriormente de carga estática equivalente hallados mediante tanteo. Por esta

razón resulta necesario aplicar un método para hallar la magnitud de carga

estática equivalente con el que se obtenga mayor certidumbre.

Ensayo Tramo (𝒌𝒌𝒏𝒏) 𝒌𝒌/𝒄𝒄 𝑷𝑷𝒄𝒄𝒏𝒏 (𝒌𝒌) 𝑷𝑷𝒄𝒄𝒎𝒎𝒎𝒎𝒏𝒏𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎 (𝒌𝒌) 1 III 161.737,62 17.360,81 9.20149

3 III 54.671,13 10.265,49 8.605,53

4 II 154.922,46 17009,11 11.611,58

Tabla 4-5 (Resumen del valores obtenidos de carga estática equivalente mediante el método de aproximación lineal simple de las curva obtenida de los ensayos)

Los valores de carga estática equivalente (𝑃𝑃𝑚𝑚𝑛𝑛 ) obtenidos usando la

constante de elasticidad de la línea de vida, hallada por el método de

aproximación lineal simple del tramo de la curva de interés (𝑘𝑘𝑛𝑛), se comparan a

continuación con el valor obtenido de carga estática equivalente (𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝) obtenido


167

usando la derivada del polinomio de Lagrange evaluada en el punto de

convergencia, como valor de constante elasticidad (𝑘𝑘𝑝𝑝𝑝𝑝 ).

𝒌𝒌𝒏𝒏 �𝒌𝒌𝒄𝒄� 𝒌𝒌𝒑𝒑𝒑𝒑 �

𝒌𝒌𝒄𝒄� 𝑷𝑷𝒄𝒄𝒏𝒏(𝒌𝒌) 𝑷𝑷𝒑𝒑𝒑𝒑(𝒌𝒌) Error

relativo (%) Ensayo 1- Tramo 3

161.737,62 155.324,99 17.360,81 17.032,44 1,92

Ensayo 3- Tramo 2

54.671,13 64.279,89 10.265,49 17.278,73 40,58

Ensayo 4- Tramo 2

154.922,46 162.552,72 17009,11 17.013,33 0,02

Tabla 4-6 (Comparación de valores de carga estática equivalente obtenidos usando constante de elasticidad por el método de aproximación lineal simple y evaluando la derivada del polinomio

en el punto de interés)

Los valores de (𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝 ) obtenidos mediante la evaluación de la derivada

del polinomio de Lagrange en el punto de convergencia representan los valores

de las magnitudes de carga estática equivalente a considerar como parámetro de

diseño, ya que han sido obtenidas mediante el uso de métodos matemáticos

formales y muestran magnitudes similares ofreciendo un bajo nivel de

dispersión entre estos.

Se aproxima el mayor valor de carga estática equivalente (𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝 ) a un

valor nominal ligeramente superior, para finalmente usar como valor de carga

estática equivalente como parámetro de diseño (𝑃𝑃𝑚𝑚 = 17,5 𝑘𝑘𝑘𝑘).


168

4.11 – Factor de Caída

El factor de caída critico relacionado con el proceso de escalada y

subida de postes usando el sistema de anclaje diseñado es (𝐹𝐹.𝐶𝐶. = 1,5); por lo

tanto se cumple que (𝐹𝐹.𝐶𝐶.≤ 1,5) de tal forma el proceso de escalada se realiza

bajo condiciones seguras según estándares de NFPA (National Fire Protecction

Asociation).

4.12 – Determinación de Límites de Contacto (Sistema de Anclaje-

Poste)

Los limites de contacto existentes entre sistema de anclaje y poste

mostrados en la tabla 4-6, se determinaron usando métodos de construcción de

geometría plana, partiendo de la necesidad de mantener la mayor cantidad de

contacto entre las superficies de trabajo, para favorecer la magnitud de fuerza

de roce y en consecuencia reducir el torque máximo y fuerza de tracción

necesarias a aplicar a los pernos ya que se requerirá menor presión entre el

contacto (Sistema de Anclaje – Poste). Además se debe respetar el compromiso

existente entre la necesidad expuesta anteriormente y la necesidad de mantener

una geometría compatible del sistema de anclajes y abrazaderas con su futura

construcción y ensamblaje sobre las estructuras de los postes.

𝝋𝝋𝒑𝒑𝒎𝒎𝒑𝒑𝒎𝒎𝒎𝒎 (𝒄𝒄𝒄𝒄) Elemento mecánico (𝜽𝜽𝟎𝟎) 𝒓𝒓𝒎𝒎𝒓𝒓. �𝜽𝜽𝒇𝒇� 𝒓𝒓𝒎𝒎𝒓𝒓. 𝒑𝒑 (𝒄𝒄)

88,9 Gancho de vida 𝜃𝜃1 = 13 ∗ �

𝜋𝜋36� 𝜃𝜃2 = 23 ∗ �

𝜋𝜋36� 0,05

Abrazadera P. 𝜃𝜃3 = 8 ∗ �𝜋𝜋

45� 𝜃𝜃4 = 37 ∗ �𝜋𝜋

45� 0,05

114,3 Gancho de vida 𝜃𝜃5 = �

𝜋𝜋6� 𝜃𝜃6 = 5 ∗ �

𝜋𝜋6� 0,05

Abrazadera G. 𝜃𝜃7 = 13 ∗ �𝜋𝜋

180� 𝜃𝜃7 = 167 ∗ �𝜋𝜋

180� 0,05

Tabla 4-7 (Tabla resumen limites de integración para determinar la fuerza de roce entre poste y gancho- abrazadera)


169

4.13 – Estudio de contacto Poste, “Gancho de Vida” y Abrazadera

La distribución de presiones generada debido al contacto poste – sistema

de anclaje, se modela según una función sinusoidal de la forma

𝑝𝑝(𝜃𝜃) = 𝑃𝑃 ∗ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑛𝑛(𝜃𝜃) + ℎ

Lo cual indica que la magnitud de presión máxima se genera para un

ángulo (𝜃𝜃 = 90°) ; y produce una valor de presión para máximo para los

ensamblajes estudiados de (𝑃𝑃1𝑝𝑝 = 9,43 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑚𝑚) para ilustrar el presente análisis

se muestra la siguiente figura.

Figura 4-2 (Distribución de presiones de forma sinusoidal entre el contacto gancho de vida –poste y abrazadera- poste)

θ

r

Ft

Ft

P


170

4.14 – Estudio de Fuerza de Roce, Fuerza de los Pernos y Condición

de Movimiento Inminente del Sistema de Anclaje

La fuerza máxima necesaria que aplican los pernos sobre el sistema de

anclaje para mantener la condición de equilibrio estático sobre la estructura, se

determino a partir del estudio del caso contacto “Gancho de Vida” con el poste

de 8,89 cm de diámetro, ya que por existir menor área de contacto entre ambas

superficies la condición de movimiento inminente requiere mayor presión para

mantener el equilibrio estático bajo la solicitación de fuerza externa calculada

(𝑃𝑃𝑚𝑚 ).

La fuerza máxima del tornillo que se debe aplicar para mantener el

equilibrio estático es (𝐹𝐹𝑇𝑇1𝐶𝐶 = 9,97𝑘𝑘𝑘𝑘) considerando ya un factor de seguridad

de (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 1,5)

El torque máximo requerido que se debe aplicar a los pernos de

(1/2 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝. ) seleccionados, es de (𝑇𝑇1 = 25,34 𝑘𝑘 ∗ 𝑚𝑚); magnitud que se puede

lograr con un torquimetro común de uso industrial, cuya magnitud la puede

aplicar una persona adulta sin mayor esfuerzo.

4.15 – Análisis de Esfuerzo Sección Circular del Sistema de Anclaje

(Recipientes a Presión)

Usando los valores de factor de seguridad (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 10) y esfuerzo de

fluencia (𝑆𝑆𝑦𝑦 = 1.800 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑚𝑚) propio del material seleccionado, se determino el

espesor mínimo que debe poseer el “Gancho de Vida” para la condición crítica

de contacto (Poste – Gancho de Vida); ya que se conoce el estado de esfuerzo

triaxial (cuasiplano) en el punto más esforzado sobre la superficie del gancho de


171

vida; y mediante la relaciones matemáticas que se emplean para modelos físicos

de recipientes a presión, junto al principio de superposición de efectos se

empleo el criterio de fallas de “von Mises” para estimar finalmente un espesor

mínimo requerido de (𝑡𝑡 = 3,82 𝑚𝑚𝑚𝑚) que garantiza la estabilidad del material

bajo la posibilidad de falla por fluencia. Finalmente se propone usar un espesor

para el gancho de vida de (𝑡𝑡 = 15 𝑚𝑚𝑚𝑚); ofreciendo así mayor comodidad para

completar el proceso de fabricación del mismo y además se incrementa el factor

de seguridad a (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 12,86).

4.16 – Análisis de Esfuerzo Sección rectangular del Sistema de

Anclaje (Viga en Voladizo)

Usando los valores de factor de seguridad (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 4) y esfuerzo de

fluencia (𝑆𝑆𝑦𝑦 = 1.800 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑚𝑚) propio del material seleccionado, se determino el

esfuerzo permisible (𝜎𝜎𝑝𝑝𝑆𝑆𝑝𝑝𝑚𝑚 . = 450 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑚𝑚) de diseño para el segmento del

sistema de anclaje que se modela como una viga en voladizo; magnitud que se

comparo con el máximo esfuerzo debido a la flexión que ocurre en la sección

transversal de la viga estudiada, tomando en cuenta un factor de concentración

de esfuerzo geométrico (𝑘𝑘𝑛𝑛 = 1) (según Peterson, R. E. (1.74)) generado por la

perforación circular necesaria para colocar los pernos sobre el sistema; cuyo

efecto sobre el modelo de estudio resulto ser neutro debido a la ubicación

simétrica sobre el eje neutro de la sección transversal de estudio y sus

relaciones de dimensiones con respecto al área total de la sección de estudio.

El esfuerzo máximo debido a la flexión que actúa sobre la sección

transversal rectangular estudiada resulta ser (𝜎𝜎𝑚𝑚𝑚𝑚𝑥𝑥 = 446 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑚𝑚); magnitud que

es ligeramente inferior al esfuerzo permisible de estudio, por lo que se asegura


172

que la configuración propuesta cumple con los parámetros de diseño

propuestos.

La relación que existe entre la altura mínima de la sección transversal

rectangular de la viga en estudio, conforme dicha sección se aleja de la sección

crítica ubicada en el empotramiento de la viga (sección B); es parabólica de la

forma:

ℎ𝑥𝑥 = ℎ𝐵𝐵 ∗ �𝑥𝑥𝑝𝑝

2

Relación que permite realizar un cambio se sección lineal a lo largo de

la viga para favorecer el proceso de fabricación del sistema de anclaje;

proponiéndose usar para la sección más alejada de la sección empotramiento

(sección B), una altura de sección transversal rectangular de (ℎ𝑥𝑥 = ℎ𝐵𝐵/5); lo

que determina una dimensión de (ℎ(0 ) = 10 𝑚𝑚𝑚𝑚).

Se propone que el eje de la viga forme un ángulo de 7,5° con respecto a

la horizontal, y de esta manera la arista superior más larga de la viga formara un

ángulo de 10° grados con respecto a la horizontal; tales ajustes geométricos se

justifican para la funcionalidad del sistema de anclaje, ya que con el ángulo

formado se favorece la colocación de la línea de vida sobre el gancho de vida

en el punto más alejado y seguro del mismo aprovechando la fuerza que genera

la aceleración de la gravedad; se destaca además que las aristas superiores del

L

𝑃𝑃𝑚𝑚

A

B

x

y

x


173

sistema de anclaje que se modela como Viga en Voladizo“ se le aplica un

proceso de fileteado de (2𝑚𝑚𝑚𝑚) para evitar el deterioro de la línea de vida,

debido al roce que ocurre entre esta y las aristas a filetear.

La superficie inferior de y lateral de la viga estudiada se debe forrar con

calcomanías refractivas para visión nocturna, para favorecer así el uso del

mencionado sistema durante trabajos nocturnos.

El efecto que genera la colocación del mencionado ángulo que

mantendrá la viga en estudio con respecto a la horizontal; es un efecto de

esfuerzos combinados (esfuerzo axial y esfuerzo por flexión pura); el cual

según estudios de superposición genera un esfuerzo normal máximo de

𝜎𝜎𝑛𝑛𝑚𝑚𝑚𝑚𝑥𝑥 = 448,35 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑚𝑚 , resultado que se mantiene ligeramente inferior al

esfuerzo permisible de diseño; por tal razón el ángulo propuesto que formara la

viga con respecto a la horizontal no modifica la condición de seguridad que

ofrece l sistema de anclaje.

El efecto de concentrador de esfuerzo teórico asociado al área neta

critica en estudio que genera el agujero presente en la viga, produce un efecto

neutro sobre el estudio de flexión pura; pero para el estudio de esfuerzo axial si

es tomado en cuenta con un valor de (𝑘𝑘𝑛𝑛 = 3,35) según (Peterson, R. E.

(1974)); se determino que el efecto de concentración de esfuerzos para el caso

de estudio incrementa solo el esfuerzo generado por carga axial; por lo cual

para el caso de estudio resulto la superposición de efectos debido a esfuerzos de

flexión pura y carga axial contraproducentes, para determinar el esfuerzo

máximo normal; detalle que no es esperado para estudios de superposición

debido a flexión pura y carga axial.


174

4.17 – Deformación de la “Viga en Voladizo”

La configuración estudiada de viga en voladizo, según los parámetros

de: carga estática equivalente (𝑃𝑃𝑚𝑚 ) , geometría y ubicación del sistema de

anclaje sobre el poste; responde bajo la solicitación máximas aplicadas con una

deformación axial y flexionante; cuyas magnitudes son mostradas a

continuación:

𝐷𝐷𝑆𝑆𝐷𝐷𝑝𝑝𝑆𝑆𝑥𝑥𝐷𝐷𝐷𝐷𝑛𝑛 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑥𝑥𝐷𝐷𝑚𝑚𝑚𝑚: 𝑥𝑥 = 5,6 𝑚𝑚𝑚𝑚

𝐷𝐷𝑆𝑆𝐷𝐷𝐷𝐷𝑝𝑝𝑚𝑚𝑚𝑚𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝑛𝑛 𝑚𝑚𝑥𝑥𝐷𝐷𝑚𝑚𝑝𝑝: 𝛿𝛿 = 3,807 ∗ 10−5𝑚𝑚𝑚𝑚

Los valores de deformación axial son insignificantes respecto a las

dimensiones del sistema, y el valor de deflexión máxima es aceptable para la

configuración mostrada y cumple según parámetros que dicta COVENIN

2935:92 (Herrajes Ferrosos Utilizados en Sistemas Eléctricos y Telefónicos de

Distribución.) respecto a las deformaciones permisibles de tales herrajes.

4.18 – Resistencia del la Superficie del Poste ante la Instalación del

Sistema de Anclaje

Usando el modelo físico de recipientes a presión, con sus relaciones

matemáticas para un punto genérico sobre la superficie del poste, con estado

triaxial de esfuerzo conocido (cuasiplano); el cual se estudia bajo las

condiciones críticas de esfuerzos (máxima presión aplicada y menor espesor de

pared del poste, [poste de con diámetro 𝜑𝜑 = 8,89 𝐷𝐷𝑚𝑚 y espesor de pared

𝑡𝑡 = 4,5 𝑚𝑚𝑚𝑚]); se determina el factor de seguridad correspondiente que ofrece

el poste ante la solicitación para que esta sometido; usando la propiedad de

esfuerzo de fluencia del material (AISI 1020) como (𝑆𝑆𝑦𝑦 = 241,08 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑚𝑚) y la


175

teoría de falla de von Misses. El resultado obtenido muestra un valor de factor

de seguridad (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 1,95) lo que implica que el poste no cede por fluencia

ante las solicitaciones críticas a las que se somete debido a la uso del sistema

anclaje.

Capítulo V - Conclusiones y Recomendaciones

176

Capitulo V

Conclusiones y Recomendaciones

Conclusiones

Los trabajos en alturas para el personal de la EDC están regulados y

estandarizados bajo normas nacionales, internacionales e internas de la

empresa; por considerarse de actividades de alto riesgo según COVENIN

1040:2000.

La Ley Orgánica de Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo

(LOPCYMAT), es un instrumento legal dedicado a regular las prácticas

industriales en pro del bienestar físico y mental de los trabajadores. Dicha ley

justifica el presente proyecto y rige como marco legal del mismo; mientras que

otras leyes nacionales e internacionales restringen el mismo.

El procedimiento interno de la EDC, para la escalada y subida de postes

se ejecuta como un protocolo necesario para garantizar las buenas prácticas de

trabajos en alturas en la distribución aérea de energía eléctrica.

Los linieros de la EDC usan dispositivos de seguridad EPP y EPC; sin

embargo no cuentan con un sistema de seguridad anticaidas con el que conecten

una línea de vida al realizar trabajos en alturas.

Existes diversos dispositivos de anclaje para diferentes actividades a

nivel industrial; pero no se encuentro dispositivo alguno dedicado a proteger a


177

sus usuarios de una caída producida al escalar postes, usando mediante una

línea de vida.

El personal encuestado y entrevistado en relación al presente TEG,

aporto directrices fundamentales para la elaboración del diseño de sistema de

anclaje.

La ubicación del sistema de anclaje sobre la estructura del poste es

justificada de manera estratégica en cuanto a practicidad de uso de dicho

sistema y seguridad prestada a su usuario.

Los materiales empleados para la elaboración del sistema de anclaje son

propios para su manufactura; si se toma en cuenta aspectos de: disponibilidad

de materia prima, propiedades mecánicas ajustadas los requerimientos del

sistema, factibilidad de construcción, respeto de normas nacionales y

compromiso costo – aplicación.

Se obtuvo un diseño de sistema de anclaje seguro, versátil, práctico,

ajustado a las necesidades de sus usuarios, respetando normas nacionales,

internacionales e internas de la empresa (EDC); y extrapolable a actividades

industriales diferentes a las de presente estudio, aplicándoles ajustes menores

según sea el caso.

La magnitud de carga estática equivalente obtenida según el presente

estudio de carga de impacto; depende de los parámetros de: la geometría del

sistema, la masa neta asociada al impacto (𝑚𝑚), la velocidad instantánea del

impacto (𝑣𝑣𝑓𝑓), la propiedad mecánica de elasticidad del material sometido a


178

impacto (𝐸𝐸𝐴𝐴 ,𝑘𝑘𝑛𝑛) y la cantidad de materia que absorbe el impacto

�𝑃𝑃𝑚𝑚 (𝑣𝑣𝑓𝑓 ,𝐸𝐸𝐴𝐴 , 𝐼𝐼𝑥𝑥 ,𝑚𝑚, 𝐿𝐿)�.

La energía cinética correspondiente a la caída de un liniero con las

condiciones estudiadas en el presente trabajo, es disipada en 77,8% debido al

trabajo mecánico invertido en la deformación de la línea de vida bajo las

condiciones planteadas en el presente estudio.

Las líneas de vida usadas para escalda y trabajos en alturas no obedecen

a la Ley de Hooke de elasticidad, por estar compuestas de diferentes materiales

(no son homogéneos) empaquetados de una forma irregular.

Un valor de constante de elasticidad de mayor confiabilidad para una

línea de vida sometida a una carga conocida, se determina reconstruyendo la

grafica Carga vs. Deformación axial en forma de ecuación y evaluando la

derivada de la misma en el punto de interés.

El factor de caída crítico al cual puede estar sometido el liniero es

físicamente tolerable por un hombre adulto.

El área de contacto entre la superficie del poste y gancho-abrazadera es

suficiente para garantizar la condición de equilibrio y correcto ensamble para el

sistema de anclaje. En la misma superficie se genera una distribución de

presiones en forma sinusoidal.


179

La fuerza necesaria para aplicar a los pernos usados en el sistema de

resulta ser manejable mediante el empleo de un torquimetro común de uso

industrial, manipulado por un adulto promedio.

El sistema de anclaje diseñado es seguro bajo condiciones críticas de

trabajo, ofreciendo un factor de seguridad (𝐹𝐹. 𝑆𝑆. = 4) como mínimo en sus

puntos esforzados.

La configuración geométrica del sistema de anclaje bajo una carga

puntual al extremo de su brazo; permite aplicar un cambio de sección en la

sección transversal de la viga sin perturbar su condición de resistencia

calculada.

Las deformaciones generadas sobre la viga del sistema de anclaje,

producto de las cargas aplicadas, no representan inconvenientes de inestabilidad

sobre el sistema en estudio.

La superficie de los postes en estudio es resistente a fallas por fluencia

debido al esfuerzo generado en condiciones críticas para el uso del sistema de

anclaje.


180

Recomendaciones

Se recomienda estudiar la factibilidad de adquisición de postes con

dispositivos de sujeción incorporados, que faciliten su escalada.

Se recomienda practicar ensayos destructivos a prototipos del Sistema

de Anclaje diseñado, para conocer su comportamiento ante las solicitaciones

planteadas.

Se recomienda practicar talleres de adiestramiento al personal que será

usuario del sistema de anclaje para familiarizarse con el nuevo procedimiento

de escalada y subida de postes usando el sistema de anclajes diseñado.

Se recomienda practicar un estudio de análisis de puesto de trabajo a

nivel ergonómico, aplicado al personal que realizada actividades de escala de

postes.

Se recomienda forrar el sistema de anclaje diseñado con calcomanías

reflectivas para facilitar el trabajo en horas de la noche por parte de los usuarios

del sistema de anclaje.

Se recomienda promover la importancia de respetar las condiciones de

uso propuestas para el sistema de anclaje, al personal que hará uso del mismo al

momento de la implementación del mismo.

Apendice

181

APENDICE

Apendice

182

Apendice 1. Grafica de concentrador de esfuerzo para vigas seccion rectanfular sometida a carga axial con perforaciones circular pasante en direccion de

momento aplicado (Peterson 1947)

Apendice

183

Apendice 2. Grafica de concentrador de esfuerzo para vigas seccion rectanfular sometida a flexion pural con perforaciones circular pasante en direccion de

momento aplicado (Peterson 1947)

Apendice

184

Apéndice 3. Factores del par de torsión (k) dependientes del acabado superficial del perno; para uso en el cálculo de torque mínimo necesario

aplicado a pernos (Shigley 2001)

Apendice

185

Apéndice 4. Grafica Carga vs Deformación axial aplicado a la línea de vida Ensayo Nº 1

Apendice

186


Apendice

187


Apendice

188


Bibliografía

189

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS AISI Type S1 Tool Steel, quenched 955°C (1750°F), tempered 250°C (500°F).

(s.f.). MatWeb Material Property Data. Recuperado el 7 de enero de 2009, de http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=0f0a716891244a3bbccd0b84d2c8978c&ckck=1

Aldazabal, J., Martín Meizoso A., Muniategui, A., Ibarzábal, A. y Urcaregui M.

(2007). M. Resistencia a Tracción de Cuerdas Anudadas. Anales de la Mecánica de Fractura, Vol. 2 pág 563.

Armas M., J. G. (2005). Curso de técnicas de ascenso, travesías y descenso en

estructuras metálicas. Buenos Aires, Argentina: Metalúrgica Tadem S.C.A. ASTM Standard A931, 96, “Standard Test Method for Tension Testing of Wire

Ropes and Strand” ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 1996. Beer, Ferdinand P., Johnston, R., y DeWolf, John T. (2004). Mecánica de

Materiales (3a. ed.). México, D.F., México: McGraw-Hill. Bird, F. E. Jr., y Germain, G. L. (1991). Liderazgo practico en el control de

perdidas (A. Silva O., R. E. Álvarez Beca y G. Mandiola G.). Georgia: Estados Unidos: Georgia: Det Norske Veritas.

Botta, N. A. (2004). Seguridad en el Trabajo de Alturas, Rosario, Argentina: Red Proteger.

BS EN 355:2002, “Personal Protective Equipment Against Falls from a Height. Energy Absorbers”. British Standards Institution, British Standards, London, England, 2002.

Bustamante M., M. (2007). Diseño de un dispositivo para la sujeción de rieles y

elementos de vía en lorrys para una empresa ferroviaria. Trabajo de Grado. Ingeniería Mecánica, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.

C. A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA (1992). Norma NO-NOR-

D.005-92 Mantenimiento de Líneas Aéreas Energizadas. Caracas, Venezuela. C. A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA (1996). Manual instalaciones

de líneas eléctricas subterráneas electricista de distribución formación

Bibliografía

190

profesional. (Actualizado por: Téc. Víctor Hernández M). Caracas, Venezuela: Escuela de Capacitación Chacao.

C. A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA (1999). Guía de trabajo

administración de riesgos. La Electricidad de Trabajo. Caracas, Venezuela. C. A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA (2006). Norma de Diseño (I)

4-2006: Propiedades y Constantes de Conductores en Líneas de Distribución. Preparado por: M. Ereú/G. Figueira/A. Rizzo. Caracas, Venezuela.

C. A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA (2008). Normalización N°. N-

126-D-1590. Caracas, Venezuela. C. A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA (s.f.). Capitulo IX del Manual

de Seguridad “Trabajos en redes de distribución de media tensión hasta 12.470 Voltios”. Caracas, Venezuela.

C. A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA (s.f.). Capitulo X del Manual

de Seguridad “Trabajos en redes de distribución de baja tensión hasta 600 Voltios”. Caracas, Venezuela.

C. A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA (s.f.). Norma E-128-D-2208

“Especificaciones para: postes tubulares de acero utilizados en la red de distribución de la Electricidad de Caracas (distribución). Normas de Ingeniería”. Caracas, Venezuela.

C. A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA (s.f.). Norma P-126-D-1206

Procedimiento para Cambio de Estructuras en Postes de Media Tensión. Caracas, Venezuela.

C. A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA (s.f.). Procedimientos de

trabajos seguros. Caracas, Venezuela. CADAFE (1988). Manual de líneas energizadas. Caracas: Venezuela. Dirección de

Distribución y Ventas. Gerencia de Distribución Unidad Mantenimiento de Distribución.

Casal, J., Montiel, H., Planas, E., y Vílchez, J. A. (2001). Análisis del riesgo en

instalaciones industriales. Barcelona, España: Alfaomega.

Bibliografía

191

Cerrolaza, M. (2007). El método de los elementos finitos para ingeniería y ciencias aplicadas: teoría y programas. Caracas, Venezuela. Universidad Central de Venezuela.

Constitución Nacional de la República Bolivariana de Venezuela (1999). En

Gaceta Oficial N° 36.860. Caracas, Venezuela. Asamblea Nacional Constituyente República Bolivariana de Venezuela.

Cortés Díaz, J. M. (2002). Seguridad e Higiene del Trabajo (3ra. ed.). México D.F.,

México: Alfaomega. Covenin (1042:2000). Arneses y Eslingas de Protección. Requisitos. — Caracas:

Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Industria y Comercio.--18 p.

Covenin (1212:1981). Recubrimientos con Zinc por Inmersión en Caliente para

Utilería de Acero y Fundición de Hierro. — Caracas: Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Fomento.--9 p.

Covenin (141:1992). Roscas. Definiciones y Símbolos. .— Caracas: Comisión

Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Fomento.--10 p. Covenin (2015:1994). Pernos y Tuercas para Estructuras de Acero Empleados en la

Industria Eléctrica. — Caracas: Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Fomento.--11 p.

Covenin (2410:1994). Pernos Cabeza Redonda y Cuello Cuadrado (Perno Carruaje)

— Caracas: Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Fomento.--15 p.

Covenin (2523:1995). Herrajes Ferrosos Utilizados en Sistemas Eléctricos y

Telefónicos de Distribución. Definiciones. — Caracas: Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Fomento.--8 p.


Telefónicos de Distribución. Abrazadera Universal. — Caracas: Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Fomento.--16 p.

Bibliografía

192

Covenin (2954:2001) Seguridad en el Mantenimiento de Líneas y Redes de Distribución Aérea. — Caracas: Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Industria y Comercio.--25 p.


Telefónicos de Distribución. Abrazaderas Soporte de Trasformadores Tipo Poste. — Caracas: Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Fomento.--12 p.

Covenin (3344:1997). Seguridad en la Operación de Redes de Distribución tipo Aéreo. — Caracas: Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Fomento.--14 p.

Covenin (803:1989). Aceros. Definiciones y Clasificación. — Caracas: Comisión

Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de Fomento.--10 p. Dorantes, F. (2008). Taller Básico de Rescate con cuerdas I Destrezas Individuales.

Catalogo. Caracas, Venezuela: A.S.S.A. Asesoría Salud Seguridad y Ambiente. Enfermedad profesional. (2008, 28 de abril). Wikipedia, La enciclopedia libre.

Recuperado el 30 de marzo de 2009, de http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Enfermedad_profesional&oldid=25919645

Ergonomía. (2008, 28 de abril). Wikipedia, La enciclopedia libre. Recuperado el 30

de marzo de 2009, de http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ergonom%C3%ADa&oldid=26114083

FERRUM ACEROS, C.A. (2005). Catalogo. Caracas, Venezuela: Böhler

Uddeholm. Flinn R. y Trojan P. (1989). Materiales de ingeniería y sus aplicaciones. (3a. ed.).

Bogota, Colombia: Mc Graw-Hil1. Fortoul, C. R. (2005). Diseño de un sistema de filtrado de partículas sólidas de agua

salada para una planta de generación eléctrica. Trabajo de Grado. Ingeniería Mecánica, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.

Fratelli, M.G. (2003). Diseño de estructuras metálicas. Caracas, Venezuela: María

Graciela Fratelli.

Bibliografía

193

Gere, J. M. (2006). Mecánica de Materiales. (6a. ed.). México, D.F., México:

Thomson. Gere, J. M. y Timoshenko, S. (1998). Mecánica de Materiales. (4a. ed.). México,

D.F., México: Thomson. Goncalves O., J. A. y Martínez F. D. (2007). Diseño de un sistema de sujeción de

segmentos prefabricados en una máquina tuneladora. Trabajo de Grado. Ingeniería Mecánica, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.

Goncalves R. (2008). Introducción al análisis de esfuerzos. (3a. ed.). Caracas, Venezuela Universidad Simón Bolívar: Equinoccio.

Grimaldi-Simonds, J. (1991). Manual de Seguridad Industrial y Métodos de

Trabajo Tomo I y II. México D.F., México: Alfaomega. Guillén, R. A. y Méndez, E. J. (2008). Estudio de la deformación acumulada sobre

un aluminio 6063, durante el proceso ECAE, en el comportamiento macromecánico del sólido conformado. Trabajo de Grado. Ingeniería Mecánica, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.

Hayt, W. H. Jr. y Kemmerly J. E. (2004). Análisis de circuitos en ingeniería. (6a.

ed.). México, D.F., México: McGraw-Hill. Hecht; E. (1998). Física I Álgebra y Trigonometría (Vol. I.). (2a. ed.). México, D.F.,

México: Thomson. Hernández S., R., Fernández C., C. y Baptista L., P. (2006). Metodología de la

Investigación (4a. ed.). México, D.F., México: McGraw-Hill. Hibbeler, R. C. (1998). Mecánica de Materiales. (3a. ed.). México, D.F., México:

Cesca. Hilti Mexicana, (2008-2009). “Catalogo general 2008-2009 Hilti. Mejor

desempeño. Máxima duración (productos y servicios)”. México, D.F., México: Hilti Mexicana.

Krick, E. V. (2006). Introducción a la ingeniería y al diseño en la ingeniería.

México, México: Limusa.

Bibliografía

194

LA ELECTRICIDAD DE CARACAS (s.f.). Manual de equipos de seguridad. Caracas, Venezuela: Gerencia de Seguridad, Higiene y Ambiente.

Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (2005). En

Gaceta Oficial N° 38.236. Caracas, Venezuela. Asamblea Nacional de la República Bolivariana de Venezuela.

Milani, R. (1997). Diseño para nuestra realidad. Caracas, Venezuela Universidad

Simón Bolívar: Equinoccio. Mileaf, H. (2004). Electricidad. Serie 1/7. México D.F., México: Limusa Noriega

Editores. Mileaf, H. (2004). Electricidad Serie 3/7. México D.F., México:

Limusa Noriega Editores.

NFPA Standard 70E, 2004, “Standard for Electrical Safety Requirements for Employee Workplaces”. National Fire Protection Association, Washington, D.C. USA, 2004.

Normas de Calidad del Servicio de distribución de electricidad calidad del

producto técnico (2003). En Gaceta Oficial No. 37.825. Caracas, Venezuela. Ministerio de Energía y Minas.

Norton, R. L. (2000). Diseño de Maquinaria. (2a. Ed.). México, D.F., México:

McGraw-Hill. OSHA STD 01-16-007 - STD 1-16.7, “Electrical Safety-Related Work Practices --

Inspection Procedures and Interpretation Guidelines”. Occupational Safety & Health Administration, Washington, DC, 1991.

Parker, S. P. (1991). Diccionario McGraw-Hill de Ingeniería Eléctrica y

Electrónica: Tomos I y II. México, D.F., México: McGraw-Hill. Peterson, R. E. (1974). Stress Concentration Factors. New York, United States:

Wiley-Intersciencie. Petzl (2006). “Work Solutions”. Catalogo. Barcelona, España: Vertical Sports, S. L. Petzl (2007). “Work Solutions Novedades 2007”. Catalogo. Barcelona, España:

Vertical Sports, S. L.

Bibliografía

195

Plataforma de Teleformación de la Intranet Educativa Municipal. (s.f.). El

rozamiento por deslizamiento, [en línea]. La Coruña, España: Villasuso G., J. Recuperado el 2 de febrero de 2009, de http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/teoria/A_Franco/dinamica/rozamiento/general/rozamiento.htm

Prato, M. (s.f.) Diseño y Selección de Materiales. (Guía de estudio, Escuela de

Ingeniería Mecánica de la Universidad Central de Venezuela). Reglamento de la Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de

Trabajo (2007). En Gaceta Oficial N° 38.596 Extraordinario. Caracas, Venezuela. Asamblea Nacional de la República Bolivariana de Venezuela.

Sanz, Feito (2006). Maquinas Eléctricas. México, D.F., México: Prentice Hall. Serway, R. (1992). Física. Volumen I. México, D.F., México: McGraw-Hill. Shigley; J. E. y Mischke, C. R. (2002). Diseño en Ingeniería Mecánica (6a. ed.).

México, D.F., México: McGraw-Hill. Universidad Pedagógica Experimental Libertador (2007). Manual de trabajo de

grado de especialización y maestría y tesis doctorales. (4ª. ed.). Caracas, Venezuela: FEDEUPEL Fondo Editorial de la Universidad Pedagógica Experimental Libertador Vicerrectorado de Investigación y Postgrado.

UNIVERSIDAD RAFAEL BELLOSO CHACÍN (2007). Seguridad, higiene y

ambiente. Maracaibo, Venezuela: Estudios a Distancia EAD.

Anexos

196

ANEXOS

Anexos

197

Anexo 1. Encuesta aplicada a los Linieros de la EDC

Anexos

198

Anexos

199

Anexo 2. Sistema de Escalada sobre línea de vida Autofrenante (ID).

Anexos

200

Anexo 3. Sistema de Escalada sobre línea de vida Autofrenante (ASAP).

Anexos

201

Anexo 4. Absorbedor de energía de cinta descocida con elemento de amarre integrado ASAP

Anexos

202

Anexo 5. Nudo “Vallestrinque” ”autobloqueante para anclajes.

Anexos

203

Anexo 6. Detalle de nudo “Vallestrinque” ”autobloqueante para anclajes.

Anexos

204

Anexo 7. Nudo “Vallestrinque” autobloqueante para anclajes probado con una carga.

Anexos

205

Anexo 8. Ubicación del sistema de anclaje sobre el poste.

Anexos

206

Anexo 9. Plano Gancho de Vida 1

Anexos

207


Anexos

208


Anexos

209

Anexo 12. Plano Seguro

Anexos

210

Anexo 13. Abrazadera 114,3mm

Anexos

211

Anexo 14. Abrazadera 89,9mm

Anexos

212

Anexo 15. Procedimiento propuesto para la escalada y subida de postes usando el sistema de anclaje diseñado

Para iniciar el procedimiento de escala y subida de postes, será

necesario aplicar los siguientes pasos:

1. Anudar de forma simple un extremo de la línea de vida en la

cabecera o gancho universal de las pértigas telescópicas de 12 m

de largo.

2. Se procede a aplicar la extensión necesaria de la pértiga

telescópica (arrastrando la línea de vida desde su extremo

anudado) hasta alcanzar la altura de ubicación sobre el poste del

sistema de anclaje empleado.

3. Se procede al enganche de la línea de vida a través del gancho de

vida, venciendo la oposición que genera el gatillo de seguridad

para dejar pasar la línea de vida.

4. Una vez insertada la línea de vida sobre la cavidad del gancho

dedicada al descanso de la línea de vida, se procede a bajar el

extremo anudado de la línea de vida arrastrándola al extremo

inferior del poste mediante se retrae la pértiga telescópica,

observándose un punto de apoyo de la línea de vida sobre la viga

del sistema anclaje.

5. Con los dos extremos libres de la línea de vida en la altura de

suelo y un punto de la misma apoyado sobre la viga del sistema

de anclaje; se procede a aplicar un nudo vallestrinque a un

extremo de la línea de vida sobre la estructura del postes como se

muestra en los anexos 5, 6 y 7; mientras que el otro extremo de

la línea de vida se conecta mediante un dispositivo absorbedor de

energía y anticaídas deslizantes, mostrados en los anexos 2 y 4,

Anexos

213

para a su vez lograr una conexión segura de la línea de vida

sobre el arnés del liniero en uno de sus anillos frontal o lumbar.

6. Una vez asegurado el linieiro como se describió anteriormente,

este debe proceder a aplicar el protocolo de escalada antiguo

para alcanzar la altura de trabajo sobre el poste; siempre que se

tenga en cuenta que mientras va escalando debe liberar línea de

vida para mantener la menor longitud de línea entre el punto de

apoyo más alto de la misma y su sistema anticaídas.

saber.ucv.vesaber.ucv.ve/bitstream/123456789/6779/1/TEG Rubén F... · 2017. 7. 14. · Dedicatoria...

Documents

Transcript of saber.ucv.vesaber.ucv.ve/bitstream/123456789/6779/1/TEG Rubén F... · 2017. 7. 14. · Dedicatoria...