INTERINSPECT S.A. MEMORIA DE CLCULO DE EQUIPOS DE IZAJE

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Equipo(s): Gra tipo pluma de 1TN

Cdigo: SIZ-B010-001

Ubicacin: Lote 1AB Andoas LORETO

Fecha de inspeccin: 26 de Julio de 2014

Empresa ejecutante: INTERINSPECT S.A.

Cliente: PLUSPETROL

Modelado y anlisis de equipos de izaje

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Tabla de contenido 1 OBJETIVOS .................................................................................................................................................... 3 2 RESUMEN DE HALLAZGOS ............................................................................................................................. 3 3 CONSIDERACIONES GENERALES .................................................................................................................... 4 4 CARACTERSTICAS TCNICAS DEL EQUIPO ..................................................................................................... 4

5.1 PUNTAL ....................................................................................................................................................... 5

6 CONCLUSIONES ............................................................................................................................................. 6 7 RECOMENDACIONES ..................................................................................................................................... 6 ANEXOS ........................................................................................................................................................... 7

ANEXO A ANLISIS DEL PUNTAL ............................................................................................................................... 8 ANEXO B COMPROBACIN POR ELEMENTOS FINITOS ................................................................................................. 10

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1 Objetivos El presente informe tcnico tiene por finalidad explicar los criterios adoptados en el modelamiento y anlisis estructural de la gra tipo puente, con cdigo SIZ-B010-001, utilizada en el Lote 1AB de Andoas. De esta forma podemos brindar la confiabilidad operativa de los elementos evaluados. Para el desarrollo de este informe se realiz un anlisis por elementos finitos (FEA) mediante el uso de software especializado.

2 Resumen de hallazgos

Descripcin

Esfuerzo

calculado

(MPa)

Esfuerzo

permisible

(MPa)

Condicin

Esfuerzo normal mximo en Puntal (mximo asumido sin carga del techo). (sec. 5.1)

74.76 88.27 CUMPLE

Los esfuerzos en la gra cumplen para sus condiciones de trabajo a 1 TN.

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3 Consideraciones generales 3.1 Materiales

Al no tener informacin sobre el material de los equipos se tom en consideracin que el total de la estructura tiene como material el acero ASTM A36.

3.2 Uniones soldadas

Las uniones soldadas no fueron analizadas en este informe. Se consideran las piezas soldadas como una sola (eficiencia de unin soldada igual a 1).

3.3 Pernos y tornillos

No se consideraron los pernos de anclaje, ni los pernos de unin entre perfiles. Para un modelo simplificado, se consider reemplazar dichas uniones por uniones fijas o empotradas.

3.4 Nivel de detalle

Las vigas y soportes fueron modeladas en su totalidad. Piezas pequeas y complejas que no comprometan drsticamente la resistencia de la estructura (ruedas, ejes, transmisin, etc.) no fueron consideradas. El mecanismo de desplazamiento de la gra no fue modelado ni analizado.

3.5 Unidades Todas las unidades estn en el sistema internacional, a menos que se especifique lo contrario.

3.6 Otros El presente anlisis no toma en consideracin las posibles fallas presentes en el equipo (agrietamiento, desgaste, etc.) ni los posibles daos por mala operacin.

4 Caractersticas tcnicas del equipo 4.1 Datos del equipo Equipo SIZ-B010-001

a. Capacidad: SL = 1000 kg b. Luz L = 5 m c. Clasificacin = A (CMAA) d. Peso carro + polipasto Wcp = 50 kg e. Temperatura mxima = 40 C f. Uso del puente = INDOOR

4.2 Caractersticas del material del equipo a. Material ASTM A36 b. Elasticidad E = 200 GPa c. Lmite de fluencia = 250 N/mm2 d. Lmite de ruptura = 400 N/mm2 e. Lmite de proporcionalidad = 189 N/mm2 f. Traccin = 167 N/mm2* g. Compresin = 167 N/mm2* h. Cizalle = 96 N/mm2*

*Datos obtenidos segn FEM 1.001 3era edicin

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5 Clculo estructural 5.1 Puntal

Para el siguiente anlisis consideraremos que la carga se encuentra a un extremo de la viga principal. Relacin de esbeltez crtica:

= 125.664

Relacin de esbeltez:

= = 85.7

Esfuerzo admisible: = 88.27

Esfuerzo mximo segn peso del techo:

= + = 74.76

Se muestra un factor crtico menor a la unidad, pues el esfuerzo es mayor al admisible

de !"#$ = %%. &'()" con un factor de seguridad de 1.18.

= ( ),= -.2/01 2

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6 Conclusiones

a. El mnimo factor de seguridad obtenido es 1.64 y ocurre en la unin de la viga principal y el puntal (ver D.4).

b. El esfuerzo mximo hallado en la columna se encuentra por debajo del esfuerzo admisible por pandeo, por lo tanto cumple con las condiciones de trabajo (F.S. 1.8).

c. La simulacin por elementos finitos seala puntos de esfuerzos crticos en zonas no consideradas en el clculo analtico (ver anexo en B.4, pg. 13). Esto refleja no solo una mala prctica de campo, sino que pone en alto riesgo la integridad del equipo y sus operaciones.

d. La columna es el elemento crtico. El esfuerzo que se genera debajo de la unin entre la viga y el puntal podra deformar la seccin circular. Esta deformacin reducira notablemente la rigidez de la columna, causando su desplome (ver anexo B.6, pg. 15).

e. Las deformaciones mximas obtenidas de la simulacin por elementos finitos son elevadas, llegando a los 80mm. Esto podra generar amplias oscilaciones, multiplicando los esfuerzos por un factor considerable.

7 Recomendaciones

a. Se recomienda sumo cuidado al colocar y/o manipular cargas a un extremo de la gra, pues las grandes deformaciones podran generar impactos.

b. No realizar movimientos bruscos con la gra cargada.

c. Redisear la unin entre la viga principal y el puntal pues es ah donde ocurren los mayores esfuerzos.

d. Se debe realizar un estudio de fatiga, que conlleva a un anlisis con datos histricos reales.

e. Se debe revisar y redisear el eje de giro, con el fin de reducir al mximo la friccin y eliminar posibles frenados al rotar la gra.

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ANEXOS

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Anexo A Anlisis del puntal Utilizaremos para el clculo del pandeo de las columnas (puntales), el mtodo de clculo segn la AISC. El esfuerzo admisible segn la frmula de diseo de la AISC para columnas se expresa en dos partes. Si la relacin de esbeltez es inferior a un valor crtico, la columna pandea inelsticamente, de lo contrario, la columna se deformar elsticamente. La relacin de esbeltez crtico est dada por:

Donde y es el lmite elstico. = 125.664 La longitud total de columna es = 396066. Con respecto al eje z, el radio de giro es = 92.466. Para pandeo alrededor del eje y, la columna se comporta como una columna fija-fija, y el factor de longitud efectiva de pandeo terico para el eje y es K = 2. La relacin de esbeltez es = 85.7

Sustituyendo los valores en los resultados de las ecuaciones de la AISC,

=78888889 1 12 (

)0;

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De aqu obtenemos: = 74.76 El esfuerzo en la columna, no supera el esfuerzo admisible de = 88.27, por lo tanto la columna no pandea.

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Anexo B Comprobacin por elementos finitos B.1 Deformacin total

Se observa una gran deformacin en el extremo de la viga principal. El extremo libre de la gra sufre una deflexin de 80mm, una medida considerable.

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B.2 Deformacin en el eje Y (vertical)

Los valores mostrados en la barra lateral no son absolutos. La deflexin vertical absoluta y mxima ocurre, como fue mencionado, en el extremo libre de la gra con un valor de 75mm.

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B.3 Deformacin en el eje X (horizontal)

La deflexin horizontal mxima ocurre en el extremo libre de la columna, con un valor de 50mm.

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B.4 Factor de seguridad

El esfuerzo crtico ocurre en la unin de la viga principal con el tubo, produciendo un factor de seguridad mnimo de 1.64. Este factor se encuentra por encima del recomendado (1.5), pero puede mejorarse con unas simples modificaciones.

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B.5 Factor de seguridad Detalle 1

La unin mostrada produce una concentracin de esfuerzos en la arista aguda. sta se forma debido a la unin entre la viga W y el cilindro circular.

B.6 Factor de seguridad Detalle 2 Otro punto importante es la parte inferior de la unin mencionada. Aqu se crea otro punto de grandes esfuerzos debido al momento generado en la viga principal. Este punto es crtico, pues la mnima deformacin puede reducir gravemente la consistencia del tubo.