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ANLISIS DINMICO Y CRITERIOS DE DISEO PARA BARANDILLAS DE PROTECCIN PERSONAL SOMETIDAS A IMPACTO
Juan Carlos Pomares Torres
http:www.ua.es/http:www.eltallerdigital.com/
ANLISIS DINMICO Y CRITERIOS DE DISEO PARA
BARANDILLAS DE PROTECCIN PERSONAL
SOMETIDAS A IMPACTO
TESIS DOCTORAL
Autor: Juan Carlos Pomares Torres
Director: Dr. D. Ramn Irles Ms
Noviembre 2012
Departamento de Edificacin y Urbanismo
UNIVERDIDAD DE ALICANTE
UNIVERDIDAD DE ALICANTE
Departamento de Edificacin y Urbanismo
ANLISIS DINMICO Y CRITERIOS DE DISEO PARA
BARANDILLAS DE PROTECCIN PERSONAL
SOMETIDAS A IMPACTO
TESIS DOCTORAL
Autor: Juan Carlos Pomares Torres
Director: Dr. D. Ramn Irles Ms
Alicante, 2012
Dr. D. Ramn Irles Ms, Catedrtico de la Universidad de Alicante,
certifica:
Que la presente memoria, titulada: Anlisis dinmico y criterios de
diseo para barandillas de proteccin personal sometidas a impacto ha
sido realizada bajo mi direccin por D. Juan Carlos Pomares Torres y
constituye su Tesis para optar al grado de Doctor por la Universidad de
Alicante. Asimismo emito mi conformidad para que dicha memoria sea
presentada y tenga lugar, con posterioridad, la correspondiente lectura.
Fdo.: Dr. D. Ramn Irles Ms
Alicante, Septiembre 2012
A mi mujer y nuestros hijos
AGRADECIMIENTOS
Parece que fue ayer cuando empezamos este trabajo y ya han pasado ms de
dos aos desde que se inici. Todo comenz con una simple fotocopia de la
norma UNE-EN 13374, que mi director de tesis tena guardada en un cajn de su
despacho y en la que haba una expresin, escrita a bolgrafo, sobre la energa
cintica generada por un cuerpo en cada libre. Recuerdo tambin a mi director,
decirme con seguridad y firmeza: Ah tienes el tema de la tesis, puedes
comenzar con ella. Poco a poco, con mucho trabajo y su acertada supervisin, la
investigacin sobre lo que aquel papel deca fue cogiendo forma, hasta
convertirse en lo que actualmente ha llegado a ser.
Gracias Ramn por tus muchas ayudas y por tus buenos consejos, sin tu apoyo
este trabajo no hubiera sido posible.
Agradecer por supuesto a Margarita, por su infinita paciencia conmigo durante las
muchas horas de trabajo que he dedicado a esta investigacin. Gracias a mis
hijos Juan Carlos, Irene y Alberto porque ellos me han animado mucho con su
presencia y con sus gestos de sorpresa al ver cmo los ordenadores procesaban
en mi estudio de forma continuada. Ellos me hacan sacar fuerzas en los
momentos de flaqueza, principalmente cuando aparecan las dificultades.
Gracias al laboratorio Aidico en Paterna (Valencia), principalmente a sus tcnicos
Carlos y Sara por ayudarme en la parte experimental de este estudio. Gracias al
taller Metlicas Lpez por colaborar en la construccin de diversos prototipos.
Gracias a los compaeros de la Universidad de Alicante, Beln y David por
ayudarme con las mediciones de los ensayos experimentales.
Muchas gracias a Enrique por solventar mis dudas en el manejo del software del
modelo numrico.
Gracias, por ltimo, al sindicato CSIF por reconocer con el primer premio a un
trabajo asociado a esta tesis sobre Barandillas de Proteccin, en la XIII Edicin de
los Premios de Investigacin y Estudios en Prevencin de Riesgos Laborales. El
premio fue otorgado por el conseller de Sanidad Luis Rosado, el 24 de noviembre
de 2011 en la ciudad de Valencia.
RESUMEN
La investigacin descrita se centra en las barandillas de seguridad tipo B y C
(UNE-EN 13374), utilizadas en obras de construccin o mantenimiento, que
deben resistir cadas de potenciales accidentados desde una altura mxima de 5
m, sobre un plano de cada de hasta 60 sobre la horizontal (o mayor altura con
menor inclinacin) y ser capaces de absorber una energa cintica de hasta 2.200
julios con determinados requisitos de deformabilidad mnima.
Por sus caractersticas y requerimientos, este tipo de barandillas se construyen
frecuentemente mediante un bastidor metlico sobre el que se tiende una red de
seguridad. Dadas las dificultades de anlisis del fenmeno del impacto y proceso
de detencin, los trabajos se inician con el desarrollo de un modelo matemtico
mediante la tcnica de elementos finitos partiendo de un comportamiento
equivalente elstico bilineal de la red, analizado en trabajos anteriores, capaz de
simular la realidad y valorar el conjunto de variables implicadas en el estudio
como las deceleraciones del lastre, tensiones de los soportes, deformaciones de
la red, trayectoria de detencin del lastre, factores de impacto, inclinacin de la
proteccin, tamao de la red y distancias entre soportes.
Asimismo se ha efectuado un estudio cinemtico simplificado del proceso de la
retencin del lastre, consiguiendo una expresin simple que puede usarse como
herramienta de diseo de estos sistemas de proteccin.
Por ltimo se han realizado ensayos experimentales de prototipos de barandillas a
escala real en laboratorio, para contrastar y ajustar, en su caso, el modelo
matemtico de elementos finitos.
Todo este trabajo permite llegar a conclusiones que hacen dudar de algunos de
los requisitos vigentes de UNE-EN 13374 para estos dispositivos, y encontrar
soluciones satisfactorias.
Palabras clave: barandillas, seguridad, red, cada, impacto, UNE-EN 13374.
NDICEDECONTENIDOS CAPTULO1. INTRODUCCIN.........................................................................................................1
1.1. ANTECEDENTES......................................................................................................................1
1.2. OBJETIVOS..............................................................................................................................6
1.3. METODOLOGA......................................................................................................................8
CAPTULO2. ESTADODELACUESTIN.........................................................................................9
2.1. ASPECTOSHISTRICOSDELASEGURIDADENELTRABAJO...................................................9
2.2. LEGISLACIN........................................................................................................................11
2.3. ESTUDIOSESPECFICOS.......................................................................................................16
CAPTULO3. TRABAJOSDESARROLLADOS.................................................................................21
3.1. MODELONUMRICODEELEMENTOSFINITOS...................................................................21
3.2. ANLISISDEVARIABLESMEDIANTEMODELONUMRICO.................................................24
3.2.1.DISEODELADIRECTRIZDELSOPORTE.............................................................................24
3.2.2.INFLUENCIADELTIPODELASTRE.......................................................................................26
3.2.3.INCLINACINDELSISTEMA................................................................................................26
3.2.4.ALTURADELAPROTECCINPERIMETRAL(RED)...............................................................28
3.2.5.DISTANCIADESEPARACINENTRESOPORTES..................................................................29
3.2.6.VALORACIONESENERGTICAS...........................................................................................30
3.2.7.CONSECUENCIASDELREQUISITODEFLECHAMNIMAVIGENTE......................................31
3.3.ANLISISCINEMTICOSIMPLIFICADOYFRMULADEDISEO...........................................31
3.4.ESTUDIOEXPERIMENTAL.......................................................................................................33
3.4.1.PROTOTIPO.........................................................................................................................33
3.4.2.ENSAYOSREALIZADOS........................................................................................................36
CAPTULO4. ANLISISDERESULTADOS.....................................................................................39
4.1. RESULTADOSCONMODELONUMRICODEELEMENTOSFINITOS....................................39
4.2. RESULTADOSDEVARIABLESMEDIANTEMODELONUMRICO..........................................40
4.2.1.DISEODELADIRECTRIZDELSOPORTE.............................................................................40
4.2.2.INFLUENCIADELTIPODELASTRE.......................................................................................41
4.2.3.INCLINACINDELSISTEMA................................................................................................43
4.2.4.ALTURADELAPROTECCINPERIMETRAL(RED)...............................................................49
4.2.4.1.SIMULACIONESPARAREDDE8MDELONG.YSEP.ENTRESOPORTESDE4M.............49
4.2.4.2.SIMULACIONESPARAREDDE4,8MDELONG.YSEP.ENTRESOPORTESDE2,4M.......56
4.2.5.DISTANCIADESEPARACINENTRESOPORTES..................................................................60
4.2.6.VALORACIONESENERGTICAS...........................................................................................71
4.2.7.CONSECUENCIASDELREQUISITODEFLECHAMNIMAVIGENTE......................................73
4.3.ANLISISCINEMTICOSIMPLIFICADOYFRMULADEDISEO...........................................74
4.4.ESTUDIOEXPERIMENTAL.......................................................................................................78
4.4.1.ENSAYOSEXPERIMENTALESCONRED...............................................................................79
4.4.2.ENSAYOSEXPERIMENTALESCONMALLAZO......................................................................84
CAPTULO5. CONCLUSIONESYFUTUROSDESARROLLOSDELAINVESTIGACIN...................87
ANEXO1. MTODODEELEMENTOSFINITOS........................................................................89
ANEXO2. TABLASRESUMENDERESULTADOS......................................................................91
ANEXO3. PATENTEDELSISTEMADEPROTECCIN...............................................................99
ANEXO4. PREMIOALAINVESTIGACINREALIZADA..........................................................119
ANEXO5. PUBLICACIONESYCONGRESOSASOCIADOSAESTETRABAJO..........................127
WORKSHOP:INVESTIGACINEINNOVACINENPROTECCIONESCOLECTIVASYMEDIOSAUXILIARESDEEDIFICACIN.JUNIO2011.MADRID.....................................................................1274thINTERNATIONALCONFERENCEONSAFETYANDSECURITYENGINEERING.SAFE2011.JULIO2011.AMBERES.BLGICA....................................................................................................141REVISTABOLETN.COLEGIOOFICIALDEAPAREJADORES,ARQUITECTOSTCNICOSEINGENIEROSDEEDIFICACIN,N89,PP.68.ENEROFEBRERO2012.ALICANTE........................153INFORMESDELACONSTRUCCIN.ISSN00200883.ACEPTADOJUNIO2012.............................159REVISTACERCHA.APAREJADORESYARQUITECTOSTCNICOS.N112.JULIO2012..................17512thINTERNATIONALCONFERENCEONSTRUCTURESUNDERSHOCKANDIMPACT.SUSI2012.SEPTEMBER2012.KOS(GREECE).................................................................................181ANEXO6. 24VARIANTESDELMODELO...............................................................................193
ANEXO7. AJUSTESDELMODELO.........................................................................................263
ANEXO8. PROPUESTAAEN1263.........................................................................................265
REFERENCIAS..................................................................................................................................271
INTRODUCCIN
Tesis Doctoral 1 Juan Carlos Pomares Torres
CAPTULO 1. INTRODUCCIN
1.1. ANTECEDENTES
En el mbito de la construccin existen diversos aspectos fundamentales a tener
en cuenta, entre los que cabe destacar el de la Seguridad de los Trabajadores.
Aunque cada vez son mayores los empeos que tanto empresas constructoras,
direcciones de obra, promotores, inspeccin de trabajo y otros organismos hacen
para mejorar las condiciones laborales, es frecuente encontrar obras sin las
correctas medidas de seguridad, o con un mal uso de las mismas, haciendo caso
omiso a la reglamentacin vigente, utilizando materiales improvisados como
palets, puntales, tablas, cruces de arriostramiento de andamio, usos que slo
intentan evitar las sanciones, y principalmente, sin proteger de forma adecuada al
trabajador. Desafortunadamente, an siguen apareciendo en los medios de
comunicacin noticias sobre accidentes graves y mortales en la construccin.
Figura 1.1.1. Estadstica accidentes laborales graves.
Segn estadsticas del Ministerio de Trabajo de Espaa (Figuras 1.1.1. y 1.1.2.),
promediando los ltimos 5 aos, los accidentes por cadas de altura a distinto
nivel son la causa del 27% del total de accidentes graves y del 14% del total de
los accidentes mortales.
Uno de los sistemas de proteccin existentes para evitar cadas a otro nivel son
los sistemas provisionales de proteccin de borde, o barandillas de seguridad,
reguladas por la norma UNE-EN 13374.
RESTODEACCIDENTESLABORALESGRAVES:
5650;73%
ACCIDENTESLABORALESGRAVES
PORCADADEALTURA:2042;27%
ACCIDENTESLABORALESGRAVES.SEGNELPROMEDIODELOS5LTIMOSAOSDEESTADSTICASDEL
MINISTERIODETRABAJODEESPAA.
CAPTULO 1
Tesis Doctoral 2 Juan Carlos Pomares Torres
Figura 1.1.2. Estadstica accidentes laborales mortales.
Este trabajo de investigacin estudiar y mejorar las mencionadas barandillas de
seguridad utilizadas en obras de nueva construccin, mantenimiento o
conservacin, y que deben ser capaces de resistir impactos considerables y de
retener de forma adecuada a las personas que se encuentren trabajando en
cubiertas, tejados o superficies inclinadas ante una eventual cada de altura a
distinto nivel evitando las graves consecuencias de un posible accidente.
La sensibilizacin sobre materia de seguridad en Espaa es cada vez mayor en
todos los mbitos, empresas constructoras, judicial, promotores, sindicatos,
clientes, tcnicos. En las obras, tanto en la fase de estudio como en ejecucin,
adems de analizar su coste, plazo de ejecucin y niveles de calidad exigidos, se
reflexiona sobre la dificultad de la misma, las medidas de seguridad de proteccin
colectiva (Foto 1.1.1.), as como los medios auxiliares necesarios conforme a
normativa vigente que utilizaremos en la ejecucin de la misma.
Foto 1.1.1. Obra en construccin en la que se combinan
medidas de proteccin colectivas e individuales.
ACCIDENTESLABORALESMORTALESPORCADADEALTURA:
114;14%
RESTODEACCIDENTESLABORALESMORTALES:
716;86%
ACCIDENTESLABORALESMORTALESSEGNELPROMEDIODELOS5LTIMOSAOSDEESTADSTICASDEL
MINISTERIODETRABAJODEESPAA.
INTRODUCCIN
Tesis Doctoral 3 Juan Carlos Pomares Torres
En una correcta y completa planificacin de la obra as debe ser, tiene que tener
en cuenta todas las medidas de seguridad que aplicaremos en cada fase de la
misma. De esta forma, analizando los riesgos, medidas y equipos de seguridad
necesarios (Foto 1.1.2.), podremos disponer de ellos con antelacin en el
momento preciso en cada una de las fases de la construccin de la obra. Con
esto evitaremos improvisaciones sobre la marcha que a menudo suelen tener
consecuencias graves para el accidentado o incluso la muerte.
Adems de una buena planificacin, son necesarias especialmente en temas de
seguridad durante la construccin, revisiones peridicas de la correcta instalacin
de los sistemas de seguridad y la supervisin del buen uso que se hace de los
mismos.
Foto 1.1.2. Hueco de fachada protegido con
barandilla perimetral y red vertical.
Cada vez es ms habitual en las empresas disponer de personal tcnico propio
responsable sobre materia de seguridad, encargados exclusivamente en temas
de seguridad e incluso formacin del personal, que se encargan de organizar
reuniones de trabajo mensuales en obra para analizar las incidencias en materias
de seguridad, previsin de nuevos trabajos a realizar y las medidas de seguridad
que en cada una de las nuevas tareas deben ser implantadas.
Este trabajo de investigacin sobre barandillas de seguridad (sistema provisional
de proteccin de borde clase C, conforme a UNE-EN 13374) inici su andadura
en el Trabajo Fin de Mster (TFM) realizado por el autor de esta tesis, como
culminacin del Mster Oficial en Gestin de la Edificacin que se bas en un
pequeo estudio inicial realizado por E. Segovia para el grupo de trabajo
CAPTULO 1
Tesis Doctoral 4 Juan Carlos Pomares Torres
AEN/CTN81/SC2/GT04 que particip, en su da, de la redaccin de la norma
conjuntamente con otros comits europeos.
Posteriormente, la investigacin iniciada en dicho TFM ha continuado, culminando
en la redaccin de esta tesis doctoral.
Este estudio se engloba dentro de una lnea de investigacin iniciada en los aos
noventa, cuyo primer hito importante fue la tesis de E. Segovia (2004) con una
aplicacin a las redes tipo V, conforme a UNE-EN 1263-1 y 2 sobre redes de
seguridad, requisitos de seguridad, mtodos de ensayo y lmites de instalacin.
Previamente tuvieron lugar algunas publicaciones menores y congresos, entre los
que cabe destacar: Irles (1996), Saiz (1997), Irles (1998) y Arcenegui (1998).
Segn la norma UNE-EN 13374, 2004, las barandillas de proteccin o sistemas
provisionales de proteccin de borde se utilizan en los trabajos de construccin,
principalmente para prevenir la cada de personas y objetos a un nivel ms bajo
desde tejados, bordes, escaleras y otras reas donde se requiera proteccin.
Se dividen, en funcin de las distintas alturas de cada, inclinacin del plano de
trabajo y su capacidad de absorcin de energa cintica, en tres tipos de
barandillas: A, B y C (Figura 1.1.3).
Figura 1.1.3. Tipos de barandillas, segn UNE-EN 13374.
Esta investigacin se centrar en las barandillas de tipo C, que deben ser
capaces de resistir cadas del accidentado desde una altura mxima de 5 m,
sobre un plano de cada de hasta 60 sobre la horizontal (o mayor altura con
INTRODUCCIN
Tesis Doctoral 5 Juan Carlos Pomares Torres
menor inclinacin) y deben ser capaces de absorber una energa cintica de
2.200 julios con determinados requisitos de deformabilidad mnima (200 mm).
Por sus caractersticas y requerimientos, este tipo de barandillas se construyen
frecuentemente mediante un bastidor metlico sobre el que se tiende una red de
seguridad.
La norma UNE-EN 13374, establece para las barandillas de tipo C un ensayo de
resistencia. En l se utiliza un impactador de ensayo (cilindro) de acuerdo con la
norma UNE-EN 1263-1 (Redes de seguridad. Caractersticas y ensayos) que
debe rodar a lo largo de una rampa hacia las partes ms bajas. La posicin del
cilindro impactador ser tal que su centro de gravedad recorra 5,00 m antes del
impacto en el sistema de proteccin (Figura 1.1.4.).
Figura 1.1.4. UNE-EN1263-1. Ensayo para red tipo U.
La norma UNE-EN 13374, en su apartado 6.4.3 reconoce en su letra pequea
que: El objetivo es que el requisito de flecha de cmo mnimo 200 mm pudiera
aplicarse a cualquier parte del sistema (a una altura de 200 mm por encima de la
parte ms baja) una vez que una solucin satisfactoria y prctica est disponible,
por ejemplo, incluyendo el requisito para los postes. En el momento de la
redaccin de esta norma el estado de la tcnica nos dice que no es posible aplicar
el requisito de flecha a los postes o a sus partes adyacentes.
La complejidad del fenmeno del impacto dinmico entre el accidentado y la
proteccin perimetral, hace necesaria la utilizacin de un software informtico que
sea capaz de representar dicho fenmeno de una forma ajustada a la realidad.
CAPTULO 1
Tesis Doctoral 6 Juan Carlos Pomares Torres
Se muestra evidente la ausencia de muchos datos relevantes sobre las variables
del sistema a la hora de redactar la norma. En particular, sobre una cuestin
fundamental para la integridad del accidentado: el factor de impacto, definido
como cociente entre la mxima deceleracin instantnea durante la detencin y la
aceleracin de la gravedad.
1.2. OBJETIVOS Los principales objetivos de esta investigacin han sido:
1. Optimizacin de diferentes aspectos geomtricos del sistema:
a) Inclinacin de la proteccin.
Mediante valoraciones cuantitativas de las variables del fenmeno,
se reflexiona sobre las bondades de las posiciones de la red en
cuanto a su inclinacin (Figura 1.2.1.) segn se establece en la
UNE-EN 13374, 2004 en su apartado 5.2.3.
Figura 1.2.1. Inclinacin de los sistemas de proteccin
de bordes clases B y C. UNE-EN 13374.
INTRODUCCIN
Tesis Doctoral 7 Juan Carlos Pomares Torres
b) Altura mnima de la proteccin perimetral.
Estudiar la altura mnima recomendable de la red (Figura 1.2.2.)
segn UNE-EN 13374, 2004 en su apartado 7.5.2.2.1 y UNE-EN
1263-1, 2002 en su apartado 7.11.2, proponiendo en su caso
modificacin sobre dicha altura.
Figura 1.2.2. Mtodo de ensayo de resistencia
dinmica para la clase C. UNE-EN 13374.
c) Distancia de separacin entre soportes.
Examinar diferentes distancias entre soportes y sus posibles
consecuencias que pueden tener en cuanto a la integridad del
accidentado.
2. Realizar simulaciones con modelos matemticos usando un lastre
cilndrico segn UNE-EN 13374 apartado 7.5.2.2 y UNE-EN 1263-1
apartado 7.11.2 y con otro lastre distinto al anterior, el esfrico utilizado
para redes tipo V, segn UNE-EN 1263-1, 202 en su apartado 7.4.2,
con el fin de analizar posibles impactos sobre la red del accidentado
tanto lateralmente como con la cabeza o pies, con menor rea de
incidencia, para obtener el factor de impacto sufrido por el accidentado
en cada una de ellas.
CAPTULO 1
Tesis Doctoral 8 Juan Carlos Pomares Torres
3. Determinar un diseo geomtrico original para los soportes que
resuelva de forma satisfactoria los puntos duros que suponen los
soportes segn se establecen en el apartado 6.4.3 de UNE-EN 13374.
4. Realizar ensayos reales con material instrumentado que permitan
contrastar la bondad de los resultados de los modelos numricos, y
modificarlos en caso de ser necesario para ajustarlos a la realidad.
5. Analizar el valor de la flecha mnima de 200 mm entre soportes
establecida en el punto b del apartado 6.4.3 de la UNE-EN 13374, y
proponer en su caso una revisin al alza de este valor que tiene
repercusiones inmediatas sobre el valor del impacto que sufre el
accidentado.
6. Obtener una expresin sencilla que nos permita obtener el factor de
impacto sufrido por el accidentado con precisin adecuada, en funcin
de la altura de cada y la flecha de la red. Esta expresin ser clave
para el diseo de estos dispositivos que controlar de forma adecuada
el factor de impacto, de relevante trascendencia en la proteccin del
accidentado.
7. Tramitar en la Oficina Espaola de Patentes y Marcas un sistema
original de proteccin de borde tipo B y C, capaz de resistir fuertes
impactos, para evitar la cada de personas y que incorporar todas las
mejoras resultantes en este trabajo de investigacin.
8. Promover, en su caso, las modificaciones oportunas al texto vigente de
UNE-EN 13374.
1.3 METODOLOGA Para la realizacin de esta investigacin utilizaremos la siguiente metodologa:
- Revisin detallada de estudios previos en este mbito.
- Desarrollo de modelos numricos para valorar exhaustivamente las mltiples
variables y casustica del fenmeno analizado.
- Realizacin de ensayos reales en laboratorio que nos permitirn confirmar y
contrastar los resultados previamente obtenidos en el modelo numrico.
- Anlisis de resultados, obtencin de conclusiones y recomendaciones.
ESTADO DE LA CUESTIN
Tesis Doctoral 9 Juan Carlos Pomares Torres
CAPTULO 2. ESTADO DE LA CUESTIN
2.1. ASPECTOS HISTRICOS DE LA SEGURIDAD EN EL TRABAJO
Los empresarios poco a poco han ido tomado conciencia de las consecuencias
que provoca un accidente y los problemas en la produccin que esto conlleva.
A su vez, el operario ha dejado de despreciar las medidas de prevencin,
considerando que el uso de las mismas lo hacan ver como cobarde ante el resto
de sus compaeros.
Con el trascurrir de los aos se han ido dictando normas legales con el objeto de
prevenir y evitar los riesgos en los distintos mbitos laborales. En el proceso de
mejora de las condiciones laborales fueron muchas las dificultades que tanto las
empresas como los trabajadores fueron venciendo, en lo que respecta a la
seguridad en el trabajo.
Con la imposicin de las diferentes legislaciones en medidas de seguridad laboral,
la empresa toma conciencia de sus responsabilidades sobre el obrero y ste
sobre sus obligaciones del uso de las medidas preventivas en su lugar de trabajo.
La seguridad en el trabajo engloba diversos valores sociales, puesto que el
trabajador evita, con la observacin de las normas preventivas, la consecuencia
del riesgo que antes slo prevea un seguro en el que no estaban compensadas
las posibilidades laborales del obrero, al que un accidente poda cortar todas las
satisfacciones a que su esfuerzo en el trabajo le daba derecho.
Foto 2.1.1. Obra en la que la empresa ha implantado
correctamente las medidas de seguridad.
CAPTULO 2
Tesis Doctoral 10 Juan Carlos Pomares Torres
Desde el punto de vista social, Gran Bretaa ha sido el pas ms destacado. Inglaterra fue tambin la cuna de la industria mecanizada.
Desde 1500 hasta las postrimeras del siglo XVIII los britnicos progresaron en las
industrias manuales, los artesanos dedicados a trabajar la madera, el metal y
particularmente la industria textil, llegaron al mximo de sus destrezas.
Los primeros aos del siglo XIX, presenciaron el triunfo de la mecanizacin de la
industria, declinando la labor manual.
Dos terceras partes de los obreros eran mujeres y nios, cuyo tiempo de trabajo
era de 12 a 14 horas al da. Las protecciones de las mquinas se desconocan.
Las muertes por accidentes profesionales y mutilaciones eran frecuentes.
En Massachussets, EE.UU., desde 1822, se comenz con la elaboracin de las telas de algodn, siendo la misma una tarea donde trabajaban gran cantidad de
mujeres y nios, en condiciones de esclavitud, y con una alta tasa de
amputaciones, hasta el punto de carecerse de obreros para efectuarse tales
tareas en auge. Esto motiv que el gobierno local tomara cartas en el asunto
mediante las inspecciones a tales fbricas. Posteriormente, con el ingreso de los
inmigrantes irlandenses, se obtuvo gran cantidad de mano de obra a bajos costos.
En 1833, en Inglaterra, con la creacin de la Ley de Fbricas (Factory Act) se
estableci la inspeccin gubernamental de fbricas y se limit el nmero de
trabajos para nios, pero no fue sino hasta 1850 cuando comenzaron a verificarse
las mejoras verdaderas como resultado de las recomendaciones hechas por
entonces. As, tambin se mejoraron las condiciones sanitarias y de seguridad,
tales como el suministro de protecciones para engranajes y transmisiones.
En 1867, se ampli esta ley, incluyendo ms enfermedades, exigiendo ms
proteccin contra accidentes, ventilacin mecnica para la eliminacin de polvo, y
prohibicin de ingesta de alimentos en los ambientes nocivos de las fbricas. La
inspeccin mdica se inici en 1897 al promulgarse las leyes de compensacin.
En contraposicin a las medidas tomadas por el gobierno de EEUU, en 1867 se
promulgo una ley prescribiendo los inspectores a las fbricas.
Posteriormente, se dict en Alemania en el ao 1868, durante la presidencia de
Bismarck, una ley donde se estableca que todo trabajador que sufriera una lesin
incapacitante, como consecuencia de un accidente industrial, deba ser
compensado econmicamente por su patrn.
ESTADO DE LA CUESTIN
Tesis Doctoral 11 Juan Carlos Pomares Torres
Dicha ley se fue adoptando rpidamente en los paises industrializados de Europa
y en los Estados Unidos.
En 1874, Francia aprob una ley estableciendo un servicio especial de inspeccin
para los talleres, y en 1877, Massachussets orden el uso de resguardos para las
maquinarias de funcionamiento peligroso.
Unos aos ms tarde, en 1908 se estableci la primera Oficina de Estadsticas de
Trabajo en los EE.UU. y, simultneamente, en Alemania se tomaron providencias
para que todos los patronos suministrasen los medios necesarios para proteger la
vida y la salud de los trabajadores.
2.2. LEGISLACIN
Segn hemos visto anteriomente, ha sido en los ltimos 75 aos cuando los
estados han incorporado y extendido las medidas para la prevencin de
accidentes laborales.
En Espaa, en 1940 se establece el Reglamento General de Seguridad e Higiene
en el Trabajo que estuvo vigente durante ms de 30 aos, siendo pionero en la
cuestin de la prevencin, si bien la legislacin anterior ya haba resuelto el
problema de la rehabilitacin y compensacin de minusvalas mediante subsidios.
En 1970 se publica la Ordenanza de Trabajo de la Construccin, Vidrio y
Cermica, vigente durante 20 aos, y en 1971 aparece la Ordenanza General de
Seguridad e Higiene en el Trabajo, que derogaba parcialmente el Reglamento
General de 1940. Ellas contenan referencias generales a los sistemas de
proteccin frente a cadas de altura a los que se dirige este trabajo: Art. 22. OGSHT. Aberturas en las paredes.
1. Las aberturas en las paredes que estn a menos de 90 centmetros sobre el piso y tengan
unas dimensiones mnimas de 75 centmetros de alto por 45 centmetros de ancho, y por
las cuales haya peligro de cada de ms de dos metros, estarn protegidas por
barandillas, rejas y otros resguardos que completen la proteccin hasta 90 centmetros
sobre el piso y que sean capaces de resistir una carga mnima de 150 kilogramos por
metro lineal.
Art. 23. OGSHT. Barandillas y plintos.
1. Las Barandillas y plintos o rodapis sern de materiales rgidos y resistentes.
2. La altura de las barandillas sern de 90 centmetros como mnimo a partir del nivel del
piso, y el hueco existente entre el plinto y la barandilla estar protegido por una barra
CAPTULO 2
Tesis Doctoral 12 Juan Carlos Pomares Torres
horizontal o listn intermedio, o por medio de barrotes verticales, con una separacin
mxima de 15 centmetros.
3. Los plintos tendrn una altura mnima de 15 centmetros sobre el nivel del piso.
4. Las barandillas sern capaces de resistir una carga de 150 kilogramos por metro lineal.
Pero resultaban absolutamente insuficientes para regular adecuadamente las
caractersticas mnimas de los dispositivos y ofrecer pautas para su diseo.
En 1980 aparece la norma UNE-EN 81650, Redes de Seguridad, Caractersticas
y ensayos, que contena disposiciones sobre la colocacin de redes horizontales,
definiciones y requisitos mecnicos mnimos sobre la propia red; entre ellos, la
resistencia sin rotura de la misma tras cuatro impactos de una masa de ensayo de
90 Kg en cada libre desde 6 m de altura.
Ms recientemente, aparece la Ley 31/1995 de Prevencin de Riesgos Laborales
y sus decretos posteriores de desarrollo establecieron disposiciones mnimas de
Seguridad y Salud en las Obras de Construccin. En el Real Decreto 1627/1997,
se establecen disposiciones mnimas de seguridad y salud en las obras de
construccin sobre cadas en altura: Parte C: disposiciones mnimas especficas relativas a puestos de trabajo en las obras en el
exterior de los locales.
3. Cadas de altura.
a. Las plataformas, andamios y pasarelas, as como los desniveles, huecos y aberturas
existentes en los pisos de las obras que supongan para los trabajadores un riesgo de cada
de altura superior a 2 metros, se protegern mediante barandillas u otro sistema de
proteccin colectiva de seguridad equivalente. Las barandillas sern resistentes, tendrn
una altura mnima de 90 centmetros y dispondrn de un reborde de proteccin, un
pasamano y una proteccin intermedia que impidan el paso o deslizamiento de los
trabajadores.
b. Los trabajos en altura slo podrn efectuarse, en principio, con la ayuda de equipos
concebidos para tal fin o utilizando dispositivos de proteccin colectiva, tales como
barandillas, plataformas o redes de seguridad. Si por la naturaleza del trabajo ello no fuera
posible, deber disponerse de medios de acceso seguros y utilizarse cinturones de
seguridad con anclaje u otros medios de proteccin equivalente.
c. La estabilidad y solidez de los elementos de soporte y el buen estado de los medios de
proteccin debern verificarse previamente a su uso, posteriormente de forma peridica y
cada vez que sus condiciones de seguridad puedan resultar afectadas por una modificacin,
perodo de no utilizacin o cualquier otra circunstancia.
ESTADO DE LA CUESTIN
Tesis Doctoral 13 Juan Carlos Pomares Torres
Tampoco aportaron, en definitiva, caractersticas mnimas suficientes ni criterios
para su diseo.
En 1997 y 1998, y con la activa presencia de un grupo de trabajo espaol de
AENOR, aparece la norma europea y espaola UNE-EN 1263 Redes de
Seguridad, partes 1 y 2, que distingue cuatro sistemas de redes de seguridad
segn la norma EN 1263:
- Sistema S: Red de Seguridad con cuerda perimetral (red colocada
horizontalmente sin pescantes).
- Sistema T: Red de Seguridad sujeta a consolas para su utilizacin
horizontal (conocida como red Tipo Consola o Tipo Bandeja).
CAPTULO 2
Tesis Doctoral 14 Juan Carlos Pomares Torres
- Sistema U: Red de Seguridad sujeta a una estructura soporte para su
utilizacin vertical.
- Sistema V: Red de Seguridad con cuerda perimetral sujeta a un soporte
tipo horca.
En otros pases, entre la normativa sobre redes de seguridad podemos citar,
normas britnica BSICP93 (1979), estadounidense ANSI A10.11 (1979), alemana
DIN 32767 (1984) y francesa NF P 93-311 (1987); estas ltimas ltimas fueron
unificadas en la ya citada EN 1263 parte 1 y 2 (1.997 y 98).
En 2004, se publica la UNE-EN 13374 para las barandillas o sistemas provisionales de proteccin de borde, con mayores especificaciones y requisitos
tcnicos, sobre la que se centrar este estudio analizando algunas de sus
indicaciones y que ser el principal objetivo de la presente tesis doctoral.
ESTADO DE LA CUESTIN
Tesis Doctoral 15 Juan Carlos Pomares Torres
Segn esta norma, existen tres tipos de barandillas A, B y C, en funcin del
ngulo del plano de trabajo y altura de cada (Figura 1.1.3). Las de tipo A deben
resistir adecuadamente una carga esttica de 0,3 KN, las de tipo B deben
absorber de forma adecuada una energa cintica de 1.100 julios y las de tipo C,
que se analizan detalladamente a continuacin, deben ser capaces de absorber
adecuadamente una energa cintica de 2.200 julios.
Un sistema de proteccin de borde debe comprender al menos una barandilla
principal y una barandilla intermedia o proteccin intermedia. Las redes de
seguridad utilizadas como proteccin lateral deben ser del tipo U, de acuerdo a
UNE-EN 1263-1. La distancia entre la parte ms alta de la proteccin de borde y
la superficie de trabajo debe ser al menos 1,00 m medido perpendicularmente a la
superficie de trabajo.
La inclinacin de la proteccin lateral debe estar entre la vertical, lnea AC de la
figura 1.2.1 y la perpendicular a la superficie, representada por la lnea BC.
La proteccin clase C proporciona resistencia para fuerzas dinmicas elevadas
basadas en los requisitos para detener la cada de una persona que se resbala
por una superficie de fuerte pendiente.
Ni en UNE-EN 13374, ni en la normativa de seguridad vigente en Espaa, ni en
los trabajos anteriores de los grupos de normalizacin nacionales, se define su
diseo ms all de algunas especificaciones geomtricas, ni se establece
solucin para los puntos duros que suponen los soportes de las barandillas.
Limitndose slo a establecer los requisitos de comportamiento mediante la
superacin de un ensayo dinmico para las clases B (con saco esferocnico) y C
con lastre cilndrico normalizado en el que se fija en un mnimo de 200 mm el
valor de flecha para la clase C (100 mm para la clase B), en cualquier parte del
sistema a 200 mm sobre su borde inferior.
Las de clase C deben cumplir el requisito del ensayo segn UNE-EN 13374
apartado 7.5.2.2.2 y segn UNE-EN 1263-1 apartado 7.11.
La masa utilizada en el ensayo debe ser un cuerpo cilndrico, con una masa de 75
kg, una longitud de 1000 mm y un dimetro de 300 mm. El cuerpo cilndrico estar
forrado de caucho (con un espesor mnimo de 25 mm), con una superficie lisa y
sin aristas vivas.
CAPTULO 2
Tesis Doctoral 16 Juan Carlos Pomares Torres
La rampa de ensayo inclinada debe ser plana, y debe estar inclinada 60 sobre la
horizontal. La posicin del cilindro impactador ser tal que su centro de gravedad
recorra 5,0 m, como se representa en la figura 1.1.4.
Para que la proteccin de borde clase C cumpla con los requisitos de la norma:
a) El impactador cilndrico no debe pasar a travs de la proteccin de borde; y
b) La flecha mnima entre los postes (a una altura de 200 mm por encima de
la superficie de trabajo) debe ser de 200 mm, en el momento que esta
energa haya sido absorbida.
El sistema no necesita estar en condiciones de ser utilizado despus del
ensayo.
2.3. ESTUDIOS ESPECFICOS
Los primeros estudios experimentales localizados sobre redes de seguridad
fueron realizados en Alemania por Spieker (1960) con lastres a base de sacos de
arena de 75 Kg de peso y con maderas escuadradas 30x30 cm2 y 1,32 m de
83,5 Kg lanzados desde 7 m de altura sobre redes horizontales de 2,5x2,5 m y
sujetas a 2 m del suelo en las cuatro esquinas de la cuerda perimetral (ver foto
2.3.1.).
Foto 2.3.1. Ensayos experimentales sobre redes horizontales, Spieker 1960.
Eran redes hechas con fibras textiles vegetales (camo), hoy completamente en
desuso.
ESTADO DE LA CUESTIN
Tesis Doctoral 17 Juan Carlos Pomares Torres
Tambin tenemos el estudio terico sobre redes de Lefevre en 1970 con
publicaciones con el supuesto de un comportamiento elstico de la red.
Estableciendo la primera referencia histrica aplicada a estos dispositivos en
cuanto al factor de impacto. Los resultados de estos estudios nos muestran que la
relacin de los esfuerzos dinmicos a los esfuerzos estticos para las redes de
seguridad es del orden de 10, muy superior a las valoraciones hechas por otros
autores hasta la fecha para tablones de andamio, en los que dicha relacin era
del orden de 3 4.
Posteriormente, el tambin alemn Becker (1973) sobre redes de 7,5 x 5 m2
horizontales sujetas por su contorno, mediante lanzamientos con lastre esfrico
de 154 Kg y un torso simulado de 100 Kg desde una altura de 6,5 m. Los
resultados de estos estudios son los siguientes:
Cada ao debe comprobarse la red para evaluar su estado con el paso del
tiempo. Es fundamental la importancia del cuidado de las redes de proteccin,
debindose guardar en lugares secos, aireados y sin contacto con materiales
corrosivos.
Ms tarde el francs Paureau en 1987 y 1989 realizara tambin estudios de
carcter terico sobre las redes horizontales y consideraciones sobre los factores
de impactos que resiste el cuerpo humano, en los que se admita como mximas
aceleraciones de hasta 17 g. Obtuvo una ley de comportamiento no lineal de la red bajo tensin biaxial, y realiz anlisis mediante elementos finitos de la
transmisin de esfuerzos, deformaciones y absorcin de energa de la red. Sus
conclusiones, sin embargo, se vieron limitadas por problemas insalvables de
convergencia.
Los estudios de Gonzlez y Ros (2002) que admiten valores de hasta 9 g para las mximas aceleraciones capaces de resistir el cuerpo humano. O el anlisis
sobre el mismo tema de Voshell (2004) que admite mximos de hasta 10 g para las aceleraciones que pueden resistir el cuerpo humano, sin prdida de
consciencia. Y por ltimo los estudios de Sulowski (2006) para arneses utilizados
sujetos a lneas de vida, en los que admite valores de 6 7 de factor de impacto,
stos ltimos quizs demasiado exigentes para nuestro caso, en los que la
recogida del individuo se reparte a travs de una superficie mayor en la red que
con los arns de seguridad.
CAPTULO 2
Tesis Doctoral 18 Juan Carlos Pomares Torres
En el mbito nacional, destacan los trabajos de Bellmunt (1985), en los que se
apuntan indicaciones tiles para redes verticales y horizontales y tambin algunas
consideraciones en cuanto a lmites de la altura de cada y las admisibles
deformaciones de la red producidas por la misma: Alturas de cada. Las redes deben ser instaladas de manera que impidan una cada libre de ms
de 6m. Como el centro de gravedad de un hombre est a un metro del suelo y la cada libre del
mismo sobre la red no deber sobrepasar los 6 m de altura, dicha red deber estar como mximo
a 7 m por debajo del centro de gravedad del hombre en cuestin. La deformacin producida en la
red por efecto de la cada, origina una flecha F. Segn ensayos realizados por el I.N.R.S., dicha
flecha debe estar comprendida entre 0,85
ESTADO DE LA CUESTIN
Tesis Doctoral 19 Juan Carlos Pomares Torres
deben cumplir al menos la norma UNE-EN 81650-80 o estar certificadas por
Aenor.
Foto 2.3.2. Ensayo en obra sobre red horizontal Saiz, 1997.
Ms recientemente puede citarse los trabajos de Irles (2002), sobre las redes
verticales tipo V con realizacin de ensayos para cuantificar el fenmeno de
impacto y desarrollar un modelo matemtico simplificado que facilitara el anlisis
de un amplio abanico de casos de una forma rpida y mucho menos costosa que
con los ensayos reales en obra.
Este trabajo concluye la inadecuada disposicin de soportes con seccin de
distintos radios de giro, siendo mucho ms adecuadas las secciones cuadradas.
Se debe vigilar que los empalmes de estos soportes no coincidan con los lugares
de mximos esfuerzos.
El trabajo de investigacin de E. Segovia (2004) con su tesis doctoral, en la que
desarroll un modelo numrico calibrado para las redes de seguridad tipo V (ver
foto 2.3.3), sirvieron para disear los soportes para redes tipo V segn UNE-EN
1263-1, a base de cuadrados huecos 60x60x3 mm separados una distancia de
5m.
Foto 2.3.3. Ensayo en obra para red tipo V, E. Segovia 2004.
CAPTULO 2
Tesis Doctoral 20 Juan Carlos Pomares Torres
Asimismo se obtuvieron multitud de variables del sistema, entre las que cabe
destacar: el factor de impacto que sufre el accidentado, deformacin de la red,
aceleracin del lastre, deformaciones, tensiones de los soportes, energa
absorbida por los elementos integrantes, etc.
Posteriormente se public el trabajo de Lozano (2005) sobre las protecciones de
borde y su aplicacin prctica en las obras. Este autor destaca la importancia de
la nueva norma UNE-EN 13374: 2004, que establece los requisitos de
comportamiento y mtodos de ensayo para los sistemas provisionales de
proteccin de borde (SPPB), utilizados durante la construccin o mantenimiento
de edificios y otras estructuras. Teniendo en cuenta aspectos tan importantes
como: el montaje de acuerdo a las instrucciones del fabricante, adecuacin del
sistema a las condiciones particulares de la obra, seleccin del tipo de anclaje
para la fijacin de la barandilla a la estructura que garantice una estabilidad
adecuada del sistema, eleccin de un sistema de proteccin de borde u otro, en
funcin de la fase y tipologa de la obra.
Por ltimo, tenemos el trabajo de Gonzlez en 2010 sobre el comportamiento de
las barandillas tipo A bajo la accin de cargas estticas. Este trabajo concluye que
la mayora de los sistemas provisionales de proteccin de borde utilizados
habitualmente en obras no cumplen los requisitos exigidos por la norma UNE-EN
13374 cuando se evalan analtica o experimentalmente. El poste de seccin
tubular cuadrada 35x1,5 mm no es capaz de superar el ensayo de resistencia de
la norma. Para estos sistemas con separacin de postes de 2400 mm, el sistema
formado por tubo de acero 40x2 para el poste y la barandilla es capaz de superar
satisfactoriamente las exigencias de la norma UNE-EN 13374, tanto por va
analtica como experimental.
TRABAJOS DESARROLLADOS
Tesis Doctoral 21 Juan Carlos Pomares Torres
CAPTULO 3. TRABAJOS DESARROLLADOS En la Universidad de Alicante, a la que pertenece el doctorando, se dispone de
la licencia de software de elementos finitos Ansys theory reference 8.1, ANSYS
Inc. (2003). Con esta potente herramienta informtica se ha modelado el SPPB
clase C para estudiar distintos aspectos como el diseo de la directriz de los
soportes, la influencia de distintos tipos de lastres, la inclinacin del sistema, la
altura de la proteccin, la distancia de separacin entre soportes, valoraciones
energticas del sistema de proteccin y tambin se ha estudiado el requisito de
flecha mnima vigente en estos sistemas.
Adems del estudio con modelo numrico, se ha realizado un anlisis
cinemtico simplificado del proceso de retencin del lastre, para obtener una
frmula simple de diseo de estos SPPB.
Por ltimo, se han realizado ensayos experimentales en laboratorio, de
prototipos a escala real de estos sistemas de proteccin, para corroborar los
resultados obtenidos con el modelo de elementos finitos y calibrar, en su caso,
los parmetros de comportamiento de la red para que se ajusten
completamente al comportamiento real del sistema. Asimismo se ha intentado
confirmar que la flecha mnima establecida en UNE-EN 13374 de 200 mm, es
un valor muy inferior al mnimo recomendable para la salud del supuesto
accidentado, de acuerdo con las predicciones del modelo numrico.
3.1. MODELO NUMRICO DE ELEMENTOS FINITOS Dadas las dificultades de anlisis del fenmeno del impacto y proceso de
detencin, los trabajos se inician con el desarrollo de un modelo matemtico
mediante la tcnica de elementos finitos (vase anexo1) partiendo de un
comportamiento equivalente elstico bilineal de la red, analizado en trabajos
anteriores por Segovia (2004) para redes tipo V, que fuera capaz de simular la
realidad y valorar el conjunto de variables implicadas en nuestro estudio como
las deceleraciones, tensiones, deformaciones, trayectoria de detencin y
factores de impacto.
Los modelos se han desarrollado sobre el paquete comercial de elementos
finitos Ansys, y los elementos utilizados en dichos modelos son:
CAPTULO 3
Tesis Doctoral 22 Juan Carlos Pomares Torres
-Red: Link 10, un elemento con comportamiento elstico lineal, sin resistencia a
la compresin (Figura 3.1.1) (las trencillas se arrugan al aproximarse sus
nudos) y con amortiguamiento estructural, simplificando el comportamiento real
de la red. La rigidez y el amortiguamiento de este elemento se ha tomado
inicialmente de los valores ajustados por Segovia (2004) para redes tipo V. Con
posterioridad se ha valorado su bondad contrastando resultados con valores
experimentales.
-Lastre:
Esfera: Mass 21, con l se dota de la masa adecuada al cuerpo lanzado
sobre la red, simulando un posible accidentado con impacto frontal de este
sobre la red (ver Figura 3.1.2).
Cilindro: Shell 181 (cilindro metlico) y Solid 45 (recubrimiento de
caucho, segn norma), con ellos se modela al cuerpo que impactar en la red
(Figura 3.1.3), simulando que el accidentado impacta lateralmente en la red.
Figura 3.1.1. Comportamiento elstico bilineal de la red. Segovia (2004).
-Soporte: Beam 188, un elemento con rigidez a flexin, que define la forma del
soporte, recto en los primeros estudios y de directriz curva en los siguientes,
siempre con seccin tubular hueca de acero.
TRABAJOS DESARROLLADOS
Tesis Doctoral 23 Juan Carlos Pomares Torres
Figura 3.1.2. Lastre esfera simulado lanzado sobre el sistema de proteccin.
Figura 3.1.3. Mitad del lastre cilindro (simulando al accidentado) lanzado sobre
el sistema de proteccin.
-Elementos de Contacto: Conta y Targe. Sirven para identificar mediante
superficies aplicadas en un cuerpo rgido (lastre) y otro deformable (red) los
potenciales puntos de contacto, que son inicialmente desconocidos y van
variando su posicin durante la retencin (no linealidad de contacto variable).
Se han realizado en total 23 modelos diferentes, cada uno de ellos conlleva 15
variantes respecto a distintas secciones transversales de bastidor.
Teniendo en cuenta que el procesador informtico, intel core i5 del ordenador
Toshiba Tecra A11-11Z, tarda en promedio 10 horas en finalizar cada clculo,
se tienen un total de 23 x 15 x 10 = 3.450 horas de procesamiento por
ordenador (unos 4,79 meses), sin tener en cuenta los procesos que no
convergieron.
Tambin es destacable el volumen de memoria utilizado en el trabajo (ver foto
3.1.1), promediando a 16 GBytes la memoria de disco duro utilizada en cada
clculo, se tienen 23 modelos diferentes x 15 variantes x 16 GBytes = 5.520
GBytes (5,52 TBytes) ocupan el total de memoria utilizada por los archivos de
CAPTULO 3
Tesis Doctoral 24 Juan Carlos Pomares Torres
las simulaciones efectuadas (sin contar los otros tantos Gbytes de memoria
que no convergieron).
Foto 3.1.1. Discos duros externos de memoria
utilizados en el trabajo con modelos de elementos finitos.
3.2. ANALISIS DE VARIABLES MEDIANTE MODELO NUMRICO En todos los apartados descritos a continuacin se ha modelado un bastidor
tubular hueco de acero de distintas escuadras, variando su dimetro entre 20 y
100 mm para espesores de 2 y 3 mm.
La red ha sido de malla 10x10 cm2 con disposicin al cuadro.
Se han utilizado dos tipos de lastre segn el caso:
Una esfera de 50 cm de dimetro con 100 Kg de peso y un cilindro de 100 cm
de longitud con 30 cm de dimetro pesando 75 kg.
Siempre se han seguido los requisitos del ensayo establecido en el apartado
7.5.2.2 de UNE-EN 13374 para las barandillas de clase C.
3.2.1. DISEO DE LA DIRECTRIZ DEL SOPORTE Este estudio va encaminado al anlisis de los soportes rectos, normalmente
utilizados en obra, con la finalidad de resolver el impacto directo sobre los
mismos.
Se han analizado los resultados del software de elementos finitos,
principalmente la deformacin de la red y la trayectoria del lastre durante su
retencin, con el fin de obtener valiosa informacin con los que mejorar la
solucin de los soportes rectos de UNE-EN 13374 (ver Figura 1.2.2), y que
suponen puntos duros del sistema de proteccin sobre los que el trabajador
podra colisionar en un posible accidente frente a los soportes.
TRABAJOS DESARROLLADOS
Tesis Doctoral 25 Juan Carlos Pomares Torres
Figura 3.2.1.1. Soportes ergonmicos de diseo original.
Con esos resultados diseamos unos soportes ergonmicos (ver Figura
3.2.1.1), as llamados a partir de ahora que resuelven el problema pendiente
recogido en el vigente texto normativo.
Figura 3.2.1.2. Alzado Bastidor ergonmico sometido a ensayos.
El tamao de la red en estas simulaciones ser de 8x2 m2 en posicin
perpendicular al plano de trabajo, con lastre cilndrico de 75 kg de masa, y la
separacin entre soportes ser de 4 m con escuadras con dimetro y espesor
desde 35x2 hasta 60x3 mm.
CAPTULO 3
Tesis Doctoral 26 Juan Carlos Pomares Torres
3.2.2. INFLUENCIA DEL TIPO DE LASTRE El anlisis se realiza utilizando dos tipos de lastres, un lastre esfrico de 500
mm de dimetro y 100 kg de masa segn apartado 7.12 de la norma UNE-EN
1263-1 para las redes tipo V, y tambin con el lastre cilndrico de una masa de
75 kg, una longitud de 1000 mm y un dimetro de 300 mm, segn apartado
7.5.2.2 UNE-EN 13374, para la clase C de barandillas de proteccin, sobre una
red 8x2 m2 en posicin perpendicular al plano inclinado, la separacin entre
soportes ergonmicos ser de 4 m con escuadras de dimetro y espesor
desde 25x3 hasta 60x3 mm,.
El primer lastre esfrico, simula posibles impactos del accidentado con cabeza
o pies, de mayor peso que el segundo es previsible que someta a los soportes
a una mayor exigencia en cuanto a tensiones.
El segundo lastre cilndrico simula posibles impactos del accidentado de forma
lateral sobre la proteccin.
Entre ambos lastres hay una ausencia de uniformidad de criterio acerca de las
masas de ensayo, segn sus respectivas normativas, aunque s es cierto que
existen muchos operarios de la construccin que estn ms cerca de los 100
que de los 75 kg.
Con este estudio se valorarn distintas variables para ambos supuestos,
principalmente las deceleraciones mximas sufridas por el lastre y las flechas
mximas alcanzadas en la red.
3.2.3. INCLINACIN DEL SISTEMA En primer lugar se realiza un estudio sencillo respecto a la inclinacin del
sistema de proteccin (ver Figuras 1.2.1 y 3.2.3.1) en posicin vertical lnea
AC, y perpendicular a la superficie de trabajo lnea BC, para determinar la
diferencia en cuanto al factor de impacto que sufre el lastre en cada una, y as
poder determinar cul de ellas es mejor en cuanto a mejorar la seguridad y
salud del accidentado.
TRABAJOS DESARROLLADOS
Tesis Doctoral 27 Juan Carlos Pomares Torres
Figura 3.2.3.1. Posiciones simuladas de la red: vertical y perpendicular
a la superficie inclinada.
En este estudio inicial simple se usa un bastidor de soportes rectos y seccin
circular hueca para distintos dimetros y espesores desde el 40x2 hasta el
80x4 mm. El tamao elegido para la red es de 4x2 m2, con malla de retcula de
10x10 cm2 con disposicin al cuadro (ver figura 3.2.3.2). Con lastre esfrico de
100 kg de masa, usado en las redes tipos V, segn UNE-EN 1263.
Figura 3.2.3.2. Bastidor recto sometido a simulaciones acotado.
En segundo lugar se realiza un estudio ms detallado que nos confirme los
resultados del estudio simple anterior y que nos servir para analizar otras
posibles inclinaciones no estudiadas antes. Ahora usaremos lastre cilndrico, y
una red de 8x2 m2 de tamao que ser analizada en posicin vertical 0, en
posicin horizontal de la misma 90 con la vertical, y son estudiadas tambin
CAPTULO 3
Tesis Doctoral 28 Juan Carlos Pomares Torres
dos posiciones intermedias, la de 30 y 60 con la vertical, esta ltima posicin
coincide con la perpendicular al plano de trabajo. La separacin entre soportes
ergonmicos ser de 4 m con escuadras de dimetro y espesor desde 25x2
hasta 60x3 mm.
Esta exploracin nos permite analizar de forma detallada qu posicin es la
ms conveniente en cuanto a la inclinacin para la proteccin lateral, valorando
la deceleracin sufrida por el lastre en cada una de las inclinaciones y
descartando, en su caso, alguna de ellas por falta de seguridad en la retencin
del accidentado (ver figura 3.2.3.3).
Figura 3.2.3.3. Diferentes posiciones de la red analizadas.
3.2.4. ALTURA DE LA PROTECCIN PERIMETRAL (RED) Se han estudiado en el sistema de proteccin las alturas de red de 1, 1,5, y 2
m.
3.2.5. DISTANCIA DE SEPARACIN ENTRE SOPORTES
Figura 3.2.4. Alturas estudiadas de la red: 2, 1,5 y 1 m respectivamente.
TRABAJOS DESARROLLADOS
Tesis Doctoral 29 Juan Carlos Pomares Torres
Los largos de los paos de la red analizados han sido 8 y 4,8 m. La inclinacin
de la red se ha mantenido siempre perpendicular a la superficie de trabajo. Los
soportes de acero ergonmicos analizados varan sus escuadras de dimetro
y espesor desde 25x3 hasta 60x3 mm. Se han realizado lanzamientos del
lastre cilndrico tanto frente a soporte como entre soportes.
El principal fin de este estudio ser observar cualquier incidencia que pueda
acontecer mediante la simulacin en el proceso de retencin del accidentado,
con el modelo de elementos finitos, analizando principalmente la trayectoria
recorrida por el lastre desde el inicio del contacto de ste con la red perimetral
de proteccin hasta su parada. Tambin se analizarn las aceleraciones
mximas sufridas por el lastre y las flechas mximas de la red en cada uno de
los casos simulados.
Las redes perimetrales de proteccin de borde que normalmente se usan en
las obras tienen una altura de 1 m, mnimo exigido en la vigente norma UNE-
EN 13374, con este estudio se plantea analizar dicha altura y posibles
incidencias proponiendo una revisin al alza, en su caso, de dicha altura para
las protecciones de borde de la clase C, capaces de resistir fuertes impactos.
Toda propuesta de modificacin, si procede, de esta altura ira en beneficio de
que el posible accidentado sea retenido con seguridad adecuada y sin ningn
peligro para su integridad.
3.2.5. DISTANCIA DE SEPARACIN ENTRE SOPORTES Tambin han sido analizadas las distancias de separacin entre los soportes,
siendo estudiadas con detalle las separaciones de 4 y 2,4 m respectivamente.
La distancia de 2,4 m es la separacin normalmente utilizada en las obras para
la proteccin de borde, por tanto se analizar esta distancia y otra mayor, para
ver el comportamiento del sistema de proteccin en cuanto al factor de impacto
que sufrir un supuesto accidentado cuando sea retenido en cada caso.
Los soportes estudiados tendrn unas escuadras de dimetro y espesor desde
25x3 hasta 60x3 mm. Se han realizado lanzamientos de lastre cilndrico tanto
frente a soporte como entre soportes.
CAPTULO 3
Tesis Doctoral 30 Juan Carlos Pomares Torres
Figura 3.2.5. Distancia de separacin entre soportes de 4 y 2,4 m.
3.2.6. VALORACIONES ENERGTICAS Se estudian distintos aspectos en cuanto el margen entre las diferentes
especificaciones energticas de la retencin establecidas en la norma UNE-EN
13374, simulando en primer lugar que el sistema resista una energa cintica
de 1100 J, conforme al requisito del apartado 6.4.2 de UNE-EN 13374 para las
barandillas tipo B. En segundo lugar, sometemos el sistema a una energa
cintica de 2200 J, segn artculo 6.4.3., dicha norma establece que: La proteccin de borde clase C debe poder absorber una energa cintica de 2200 J en
cualquier sitio a lo largo de la proteccin, a una altura de 200 mm por encima de la superficie
de trabajo.
Esta energa es requisito de capacidad de absorcin del sistema de proteccin.
Por ltimo, se estudia el sistema segn la UNE-EN 13374 para las barandillas
de tipo C, comprobando el ensayo establecido con 5 m de carrera sobre
superficie de trabajo de 60 sobre la horizontal, en el que se acumula una
energa en el momento del contacto con la red de 3180 J (sin tener en cuenta
la prdidas de energa por rozamiento y giro). Las distintas modelizaciones
realizadas se hacen sobre una red 8x2 m2 en posicin perpendicular al plano
de trabajo, separacin entre soportes ergonmicos de 4 m, con escuadras de
dimetro y espesor desde 35x3 hasta 60x3 mm, y con lanzamientos del lastre
cilndrico frente a soporte.
TRABAJOS DESARROLLADOS
Tesis Doctoral 31 Juan Carlos Pomares Torres
3.2.7. CONSECUENCIAS DEL REQUISITO DE FLECHA MNIMA VIGENTE El software de elementos finitos nos permitir valorar las repercusiones en
cuanto al factor de impacto sufrido por el accidentado, siguiendo el requisito
establecido en la normativa vigente de la flecha mnima para estos sistemas de
proteccin.
Para conseguirlo se han aumentado en el modelo tanto la rigidez de la red
como la de los soportes, hasta conseguir que la red de la proteccin perimetral
del sistema de seguridad, tenga una flecha de 200 mm (ver figura 3.2.7), valor mnimo actualmente establecido por UNE-EN 13374.
Las diferentes simulaciones efectuadas se hacen sobre una red 8x2 m2 en
posicin perpendicular al plano de trabajo, separacin entre soportes
ergonmicos de 4 m, con escuadras de dimetro y espesor de 80x4 mm, y con
lanzamientos del lastre frente a soporte.
Figura 3.2.7. Instantnea en la que se consigue igualar en el modelo la mnima
flecha de 200 mm establecida por UNE-EN 13374, 2004.
3.3. ANLISIS CINEMTICO SIMPLIFICADO Y FRMULA DE DISEO Por otro lado, y a partir de la forma observada en los modelos numricos (ver
figura 3.3) para las variaciones de aceleracin durante el impacto, se realiza un
estudio cinemtico simplificado de la mxima deceleracin, necesaria para la
CAPTULO 3
Tesis Doctoral 32 Juan Carlos Pomares Torres
prdida total de la velocidad adquirida en la cada, durante el desarrollo de
dicha flecha mxima.
Analizamos por tanto, las funciones de la aceleracin, velocidad y
desplazamiento del lastre entre el instante del contacto inicial con la red hasta
el instante de velocidad cero, lo cual nos permite obtener una expresin simple
que relaciona el factor de impacto , la altura de cada h y la flecha mxima de la red f, y que podr utilizarse para valoraciones rpidas como herramienta de diseo.
Figura 3.3. Aceleracin, Velocidad y Desplazamiento del lastre tras impactar en la red, segn el
modelo numrico con elementos finitos.
TRABAJOS DESARROLLADOS
Tesis Doctoral 33 Juan Carlos Pomares Torres
3.4. ESTUDIO EXPERIMENTAL 3.4.1. PROTOTIPO Partiendo como base para el diseo de los prototipos a ensayar de las
conclusiones obtenidas con el modelo numrico (apartado 3.1), hemos
diseado (ver figura 3.4.1.1) y construido unos soportes tubulares huecos de
acero S235 de (exterior) 48 mm y espesor de 3 mm (ver foto 3.4.1.1), que
resuelven los puntos duros que suponen stos cuando el accidentado cae
directamente sobre ellos. Su directriz se ha diseado con tramos rectos y
curvos para permitir el desarrollo de la trayectoria del lastre hasta su detencin,
sin llegar a sufrir impacto directo contra el soporte.
Figura 3.4.1.1. Diseo del prototipo con ayuda del modelo numrico.
Foto 3.4.1.1. Vista lateral del prototipo de barandilla.
CAPTULO 3
Tesis Doctoral 34 Juan Carlos Pomares Torres
Para su fijacin en obras nuevas se disearon unas piezas (Figura 3.4.1.2) que
quedan embebidas en el hormign durante el hormigonado. Esta pieza especial
o cartucho (ver foto 3.4.1.2) servir para recibir al soporte que entrar en el
anterior, acerrojndose mediante un giro de 90 y quedando perfectamente
colocado en un plano vertical.
Figura 3.4.1.2. Detalles sujecin soporte ergonmico a forjado de hormign.
Foto 3.4.1.2. Detalle del cartucho y del extremo del soporte.
TRABAJOS DESARROLLADOS
Tesis Doctoral 35 Juan Carlos Pomares Torres
Esta sujecin tambin puede hacerse mediante atornillado al hormign en
obras de mantenimiento o bien con soldadura si la estructura fuese de acero.
Las piezas de rodapi y pasamanos se ensamblan a las principales mediante
tubos machihembrados y fiadores (ver foto 3.4.1.3) de rpido montaje y
desmontaje.
Foto 3.4.1.3. Detalles de la sujecin de los rodapis y barandilla al
soporte principal mediante fiador.
Por ltimo, se ha colocado una red de seguridad de 8 m de largo y 2 m de alto,
que se sujeta al rodapi y pasamanos mediante cuerda de atado, a travs de
todas las mallas (ver foto 3.4.1.4).
Foto 3.4.1.4. Vista lateral del sistema de proteccin y detalle de sujecin de la red.
Para la construccin fsica de este sistema de proteccin a escala 1:1 hemos
contado con la ayuda de la empresa Metlicas Lpez de la localidad de Elche
(Alicante). Este taller se ha encargado, adems de la construccin de los
primeros prototipos, de hacer el traslado de los mismos hasta el Laboratorio de
ensayos.
CAPTULO 3
Tesis Doctoral 36 Juan Carlos Pomares Torres
3.4.2. ENSAYOS REALIZADOS Con el prototipo descrito se han realizado dos series de ensayos en Aidico:
El objetivo de la primera serie de ensayos en laboratorio es confirmar la bondad de los resultados obtenidos con el modelo de elementos finitos y
retocar los parmetros de comportamiento de la red en caso de ser necesario,
para que se ajuste al comportamiento real del sistema y, en su caso, redisear
la directriz definitiva de los soportes ergonmicos. La red de seguridad utilizada
es de Poliamida de Alta Tenacidad, con nudos y color blanco, dimensin de la
malla de 100 mm (de nudo a nudo), dispuesta al cuadro (Q), cosida
mecnicamente por todo el permetro con una cuerda de 6 mm (resistencia de
7,5 KN). La cuerda de la malla est fabricada en trenzadoras de 16 bolillos y
cada uno tiene 3.500 dtex, en total 56.000 dtex, con una carga de rotura >300
Kg.
El laboratorio de Aidico ha colaborado tcnicamente facilitndonos sus
instalaciones y personal para realizar el ensayo de UNE-EN 13374 sobre estos
prototipos y toma de datos en cuanto a las aceleraciones sufridas por el lastre
(ver foto 3.4.2.1), con la instalacin de acelermetros (ver foto 3.4.2.2) que nos
aportan datos respecto del factor de impacto sufrido por el accidentado sobre
este sistema de proteccin y grabaciones de video con la cmara de alta
velocidad (ver foto 3.4.2.3) del departamento de ptica de la Universidad de
Alicante, que han servido para contrastar la bondad de las mediciones tomadas
con el acelermetro.
Foto 3.4.2.1. Detalle del cilindro para el ensayo segn UNE-EN 13374.
TRABAJOS DESARROLLADOS
Tesis Doctoral 37 Juan Carlos Pomares Torres
La segunda finalidad de la primera serie de estos ensayos en el laboratorio es confirmar, si este sistema es capaz de resolver los puntos duros que
representan los soportes, asunto pendiente en UNE-EN 13374, en su apartado
6.4.3.
Foto 3.4.2.2. Acelermetro instalado en un lateral del eje del cilindro.
Foto 3.4.2.3. Cmara de alta velocidad filmando a 500 fotogramas por segundo.
La segunda serie de ensayos, se desarroll para confirmar que la flecha mnima establecida en UNE-EN 13374, en su artculo 6.4.3, de 200 mm es un
valor muy inferior al mnimo recomendable.
Este ltimo aspecto ha sido analizado con un ensayo especfico para tal caso,
que estudi lo que le ocurre al lastre, en cuanto a las aceleraciones sufridas por
ste, cuando el sistema de retencin del posible accidentado sufre una flecha
mxima de 200 mm (mnima actualmente requerida en la vigente UNE-EN
13374) durante el proceso de detencin.
CAPTULO 3
Tesis Doctoral 38 Juan Carlos Pomares Torres
Foto 3.4.2.4. Sistema provisional de proteccin de borde
con mallazo metlico y soporte reforzado.
Se ha realizado para ello en un prototipo (ver foto 3.4.2.4) de sistema
provisional de proteccin de borde similar al ya ensayado, pero incrementando
tanto la rigidez de los soportes (se ha triplicado el soporte central frente al cual
impact el cilindro) como de la red que ha sido sustituida por un mallazo
metlico 15x15 cm2 de barras de 5 mm de dimetro.
ANLISIS DE RESULTADOS
Tesis Doctoral 39 Juan Carlos Pomares Torres
CAPTULO 4. ANLISIS DE RESULTADOS 4.1. RESULTADOS CON MODELO NUMRICO DE ELEMENTOS FINITOS Para cada una de las simulaciones realizadas en este estudio, se ha obtenido
multitud de informacin de las siguientes variables para:
Lastre: trayectoria y mxima aceleracin soportada durante la retencin. Proteccin perimetral o red: mxima flecha, desplazamiento, deformacin y axil mximo soportado.
Soporte: Tensiones mximas. Todos estos resultados calculados, se han ordenado y resumido para una
mayor operatividad en ocho tablas que se incorporan en este trabajo en el
Anexo 2.
De todas las variables obtenidas, analizamos con mayor profundidad
principalmente dos de ellas, que entendemos son de mayor trascendencia en
sus implicaciones sobre el accidentado y sobre el diseo de la proteccin. Por
un lado la mxima aceleracin resistida por el lastre y por otro la flecha mxima
obtenida de la proteccin perimetral o red. Estos dos aspectos sern
fundamentales para determinar el factor de impacto sufrido por el accidentado.
Por todos es sabido que el producto de la masa por la aceleracin provoca una
fuerza. Las aceleraciones soportadas por el cuerpo humano, las cuales segn
hemos dicho generan fuerzas, si alcanzan una determinada intensidad, pueden
ocasionar graves daos en el individuo o incluso su muerte.
En muchas ocasiones estas aceleraciones que las personas soportan, son
expresadas por el nmero de veces que contienen a g, la aceleracin de la gravedad (9,81 m/s2). A ese nmero adimensional que multiplica a g, le llamamos factor de impacto ya que representa el factor por el que hay que
multiplicar el peso del accidentado para obtener la mxima fuerza sufrida
durante el proceso.
CAPTULO 4
Tesis Doctoral 40 Juan Carlos Pomares Torres
4.2. RESULTADOS DE VARIABLES MEDIANTE MODELO NUMRICO A continuacin, exponemos los principales resultados obtenidos en el modelo
informtico, mediante grficas que nos facilitan la interpretacin de las tablas
del Anexo de una manera ms comprensible.
4.2.1. DISEO DE LA DIRECTRIZ DEL SOPORTE Analizando de forma pormenorizada el movimiento de la proteccin perimetral,
durante el proceso de la retencin del lastre, se obtiene un diseo original de
soporte que resuelve el problema de los puntos duros, posibles causantes de
lesiones graves al cuerpo humano. Este problema estaba pendiente por
resolver y as se reconoce en el apartado 6.4.3 de UNE-EN 13374 reproducido
textualmente en el Captulo 3 de este trabajo.
Estos soportes, que hemos denominado como ergonmicos, sern incorporados y utilizados en las siguientes simulaciones realizadas, debido a la
importante mejora que dichos soportes aportan en beneficio de la integridad
fsica del accidentado, respecto a los soportes rectos normalmente utilizados
en las obras.
Figura 4.2.1. Estudio de la deformacin de la red y diseo del soporte ergonmico.
Las dimensiones y caractersticas de los soportes resultantes del diseo inicial
basado en resultados de los modelos numricos se recogen en la figura 4.2.1.
Figura 4.2.1. Estudio de la deformacin de la red y diseos del soporte ergonmico.
48x3 mm S235
ANLISIS DE RESULTADOS
Tesis Doctoral 41 Juan Carlos Pomares Torres
Las dimensiones y caractersticas de los soportes resultantes del diseo inicial
basado en resultados de los modelos numricos se recogen en la figura 4.2.1. 4.2.2. INFLUENCIA DEL TIPO DE LASTRE En esta serie de simulaciones se han utilizado los lastres esfrico y cilndrico
para simular posibles impactos del individuo con cabeza o pies y lateralmente
sobre la proteccin perimetral del sistema de seguridad, respectivamente. En
todas las simulaciones se han incorporado y utilizado los soportes ergonmicos
descritos anteriormente.
A la vista de los resultados de las simulaciones (ver figuras 4.2.2.1 y 4.2.2.2)
tenemos mayores aceleraciones en el caso del lastre cilindro con 109,15 m/s2
de promedio frente a 61,80 m/s2 para el lastre esfera. Estos valores estn en
consonancia con las flechas mximas obtenidas de la red, mayores en el caso
de la esfera con 1,08 m de promedio frente a una flecha de 0,59 m de promedio
en el cilindro. Con el lastre esfrico la distancia de frenado es mayor porque
ste incide sobre la red con una menor superficie que el lastre cilndrico y
produce una deformacin local y grande que ste ltimo. Ello influye
favorablemente en la reduccin del factor de impacto que soporta el lastre,
como as se confirma en las grficas de resultados de esta serie de
simulaciones. Segn esto, una eventual cada de cabeza o pies resultara ms
favorable desde el punto de vista del impacto (prescindiendo de posibles daos
especficos en cabeza o cuello).
CAPTULO 4
Tesis Doctoral 42 Juan Carlos Pomares Torres
Figura 4.2.2.1. Acel. Mx. soporte ergonmico con lastre esfrico y cilndrico.
Figura 4.2.2.2. Flechas Mx. soporte ergonmico, lastre esfrico y cilndrico.
93,3
105,3
106,8
113,7 116,0119,7
52,758,2
60,1
65,0 66,1
68,7
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
110,0
120,0
130,0
ACELERACIONESM
XIMASSU
FRIDASPO
RELLA
STREm/s
2
40X240x350x250x360x2 60x3
SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm
ERGRED60LASTRECILINDRO
ERGRED60LASTREESFERA
61,80m/s2depromedio
109,15m/s2 de promedio
0,685
0,618 0,591 0,564 0,558 0,546
1,245
1,1291,098
1,029 1,016 0,990
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
FLECHAM
XIM
ADELA
RED
ENm
40X240x350x250x360x2 60x3SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm
ERGRED60LASTRECILINDRO ERGRED60LASTREESFERA
1,08mdepromedio
0,59mdepromedio
ANLISIS DE RESULTADOS
Tesis Doctoral 43 Juan Carlos Pomares Torres
4.2.3. INCLINACIN DEL SISTEMA Se han realizado dos estudios de la inclinacin del sistema de proteccin
perimetral de borde o red, segn figura 5 del apartado 5.2.3 de UNE-EN 13374.
Un estudio preliminar con soportes rectos y lastre esfrico en el que se
analizan dos posiciones de la red: vertical y perpendicular al plano inclinado de
trabajo. Se observa en la grfica (ver figura 4.2.3.1) que para la posicin
vertical de la red, las aceleraciones mximas del lastre son el doble que para la
posicin perpendicular a la superficie de trabajo.
En la grfica (ver figura 4.2.3.2.) se muestra que las flechas mximas de la red
en la posicin perpendicular son un 70% ms grandes que para la red vertical.
Estos resultados estn en concordancia con los valores expuestos de las
aceleraciones sufridas por el lastre, puesto que al tener el sistema una mayor
distancia de recorrido durante su frenado o proceso de retencin de la persona,
las deceleraciones o factor de impacto soportado por el lastre ser menor,
como as ocurre en esta primera exploracin preliminar.
Figura 4.2.3.1. Aceleraciones mximas para soporte recto con lastre esfrico.
94,0
125,6 123,7
129,5
141,8
166,0
56,562,8 65,2
67,9 68,1 67,9 69,4 69,370,5 70,7
50,0
70,0
90,0
110,0
130,0
150,0
170,0
ACELERACIONESM
XIMASSU
FRIDASPO
RELLA
STREm/s
2
40x240x350x250x360x260x360x480x280x380x4SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm
SOPRECVERT
SOPRECPERP
CAPTULO 4
Tesis Doctoral 44 Juan Carlos Pomares Torres
Figura 4.2.3.2. Flechas mximas para soporte recto con lastre esfrico.
Figura 4.2.3.3. Estudio preliminar de la posicin vertical de la red.
0,700 0,692
0,6700,650 0,632 0,629
1,258
1,1511,118
1,054 1,0521,008
0,987 0,9770,963
0,958
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
1,100
1,200
1,300
FLECHAM
XIM
ADELA
RED
ENm
40x240x350x250x360x260x360x480x280x380x4SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm
SOPRECTVERT SOPRECTPERP
ANLISIS DE RESULTADOS
Tesis Doctoral 45 Juan Carlos Pomares Torres
En las figuras 4.2.3.3 y 4.2.3.4 se muestra, en imgenes, el instante de flecha
de la red y la aceleracin del lastre mximas para la posicin vertical y
perpendicular al plano inclinado de trabajo respectivamente. En ambas figuras
se ha utilizado un mismo bastidor recto de acero tubular hueco de dimetro 60
mm y 2 mm de espesor.
Un segundo estudio ms detallado, ahora utilizando soportes ergonmicos y
lastre cilndrico, analiza cuatro posibles inclinaciones de la red:
-Inclinacin de 0 red vertical. -Inclinacin de 30 de la red con la vertical.
-Inclinacin de 60 de la red con la vertical o red perpendicular al plano de trabajo.
-Inclinacin de 90 o red horizontal (no incluida en UNE EN 13374).
Figura 4.2.3.4. Estudio preliminar de la posicin perpendicular de la red.
CAPTULO 4
Tesis Doctoral 46 Juan Carlos Pomares Torres
Las tres primeras posiciones estn incluidas en UNE EN 13374, en su apartado
5.2.3 y la cuarta inclinacin (red horizontal) no recogida en norma, pero
creemos interesante incorporarla en este estudio para realizar un anlisis ms
completo.
En las grficas (ver figura 4.2.3.5.) de los resultados conseguidos, se muestra
que para la posicin de red perpendicular las aceleraciones promedian 100,90
m/s2, valor considerablemente menor que para la inclinacin de 30 de la red
con la vertical y stas an son mayores para la red en posicin vertical.
El promedio de las flechas mximas de la red con inclinacin de 60 con la
vertical es de 0,665 m, stas son menores en las inclinaciones de la red 30
con la vertical y an ms pequeas para la red vertical (ver figura 4.2.3.6).
Figura 4.2.3.5. Acel. mx. con soporte ergonmico para distintas inclinaciones.
139,0
155,5 152,7
168,6165,4
186,3
186,4
206,0
193,6
212,8
203,3
230,4219,4
230,6234,7
233,4
104,7
120,3
119,4
133,4 130,8
143,5 141,3
152,4 150,8
163,2158,3
170,6165,2
172,1 172,6 175,7
75,0 75,5
87,1 85,0
96,5 93,3
105,3101,8
109,2 106,8113,7 112,1
116,9 116,0 119,7
53,158,5 59,0 62,0 62,0
64,4 64,1 65,0 65,1 65,3 65,4 65,5
50,0
70,0
90,0
110,0
130,0
150,0
170,0
190,0
210,0
230,0
ACELERACIONESM
XIMASSU
FRIDASPO
RELLA
STREm/s
2
25X330X230X335X235X340X240x345X245X350x2 50x355X255X360x260x3
SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm
RED0VERT
RED30
RED60
RED90HORIZ
25X2
100,9m/s2 depromedio
62,4m/s2 depromedio
148,4m/s2 depromedio
194,9m/s2 depromedio
ANLISIS DE RESULTADOS
Tesis Doctoral 47 Juan Carlos Pomares Torres
Figura 4.2.3.6. Flechas mx. con soporte erg. para distintas inclinaciones.
La inclinacin de 60 de la red con la vertical (perp. a la sup. de trabajo), es la
ms favorable en cuanto al factor de impacto que sufrir el trabajador y que
est relacionado con la mxima flecha de la red (ver figuras 4.2.3.7 y 4.2.3.8).
Figura 4.2.3.7. Grfica resumen de Acel. para lanzam. FS y red 8x2 m2.
Cabe decir, que aunque en la posicin horizontal de la red las aceleraciones
son ms bajas an, esta disposicin ha desvelado en su anlisis con el modelo,
posibles fallos de la misma en la retencin del trabajador.
0,512
0,470
0,4660,433 0,434
0,409
0,411
0,396
0,400
0,386
0,389
0,378
0,380
0,372
0,3750,367
0,776
0,675 0,661
0,582
0,584
0,532
0,540
0,489
0,501
0,468
0,4760,453 0,4610,443 0,449
0,433
0,951
0,900
0,775
0,772
0,677
0,685
0,618
0,633
0,581
0,5910,564
0,569
0,553 0,558 0,546
0,909
0,7840,783
0,717 0,7290,686 0,695
0,668
0,671
0,663 0,6650,658
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
FLECHAM
XIMADELA
RED
ENm
25X330X230X335X235X340X240x345X245X350x2 50x355X255X360x260x3
SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm
RED0VERT RED30 RED60 RED90HORIZ
25X2
0,665m depromedio
0,719m depromedio
0,533m depromedio
0,411m depromedio
(0o;194,9)
(30o;148,4)
(60o;100,9)
(90o;62,4)60
80
100
120
140
160
180
200
0 20 40 60 80ngulo deinclinacindelared(o)
Acel.lastre
(m/s
2 )
CAPTULO 4
Tesis Doctoral 48 Juan Carlos Pomares Torres
Figura 4.2.3.8. Grfica resumen de Flechas para lanzam. FS y red 8x2 m2.
Adicionalmente a la medicin de las variables de flecha mxima de la red y
aceleracin mxima del lastre, se ha realizado una observacin detallada de la
trayectoria llevada a cabo por el lastre durante el proceso de retencin del
mismo. Con ello ha sido descartada la posicin de la red horizontal (o
inclinacin de 90), pues en la simulacin (ver figura 4.2.3.9) se evidencia el
peligro de que el trabajador sobrepase la proteccin durante el frenado sobre la
red.
Figura 4.2.3.9. Estudio de la trayectoria del lastre para red a 90 u horizontal.
(0o;411)
(30o;533)
(60o;665)(90o;719)
350400450500550600650700750800
0 20 40 60 80ngulo deinclinacindelared(o)
Flecha
Red
(mm)
ANLISIS DE RESULTADOS
Tesis Doctoral 49 Juan Carlos Pomares Torres
Tanto el estudio preliminar como el detallado, confirman como ms favorable
para la integridad del accidentado la inclinacin de la red de 60 con la vertical
o perpendicular a la superficie de trabajo.
A partir de ahora, y en el resto de estudios a modelizar, utilizaremos la red o
proteccin perimetral con una inclinacin perpendicular a la superficie de
trabajo.
4.2.4. ALTURA DE LA PROTECCIN PERIMETRAL (RED) 4.2.4.1. SIMULACIONES PARA RED DE 8 M DE LONGITUD Y SEPARACIN ENTRE SOPORTES DE 4 M En las siguientes grficas se representan las aceleraciones sufridas por el
lastre y la comparacin porcentual entre las distintas alturas de red 2, 1,5 y 1
m, usando un pao de red de largo 8 m y lanzando el lastre cilndrico frente a
soporte (FS) y entre soportes (ES).
A) Lanzamientos frente a soporte (FS):
Se aprecia que para la altura de red ms pequea (1 m) tenemos un
incremento del factor de impacto de un 35,30% de promedio respecto a la red
de altura 2 m.
Figura 4.2.4.1.1. Acel. Mx. del lastre FS para alturas red 2, 1,5 y 1 m.
85,0
96,5
93,3
105,3101,8
109,2106,8
113,7
112,1
116,9 116,0119,7
93,9
109,5
105,3
119,3
115,3
126,0
123,4
132,2
130,4
137,3
135,9
140,4
105,9
125,2
120,9
139,4
134,0
150,8
144,2
160,9
153,3
168,7
156,0
173,6
80,0
90,0
100,0
110,0
120,0
130,0
140,0
150,0
160,0
170,0
180,0
ACELERACIONESM
XIMASSU
FRIDASPO
RELLA
STREm/s
2
35X235X340X240X345X245X350X250X355X255X360X260X3SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm
FSERGRED8X2 FSERGRED8X1,5 FSERGRED8X1
144,4depromedio
122,4depromedio
106,4depromedio
CAPTULO 4
Tesis Doctoral 50 Juan Carlos Pomares Torres
Figura 4.2.4.1.2. Porcentajes Acel. del lastre FS para alturas red 2, 1,5 y 1 m.
Figura 4.2.4.1.3. Flechas Mx. de la red FS para alturas red 2, 1,5 y 1 m.
La flechas sufridas por la red son consecuentemente menores un 23,56% de
promedio en las redes de 1m de altura que en las de 2 m de altas.
10,5
13,4
12,8
13,2
13,2
15,3
15,5
16,3
16,4
17,4
17,1
17,3
24,6
29,7
29,6
32,3
31,6
38,1
35,0
41,5
36,8
44,3
34,5
45,0
35X235X340X240X345X245X350X250X355X255X360X260X3SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm
FSERGRED8X2 FSERGRED8X1,5 FSERGRED8X1%IN
CREM
ENTO
ACE
LMXDELLASTRE
>Promedio 35,3%
>Promedio14,9%
0,772
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FLECHAM
XIM
ADELA
RED
ENm
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SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm
FSERGRED8X2 FSERGRED8X1,5