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UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIN DE INGENIERA DE MATERIALES

REACONDICIONAMIENTO DE PLANTA DE ANILLOS LA YAGUARA

Realizado por:

Jairo Castro

PROYECTO DE GRADO

Presentado ante la ilustre Universidad Simn Bolvar como requisito parcial para optar Al ttulo de Ingeniero de Materiales

Opcin Metalurgia

Sartenejas, noviembre de 2007

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UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIN DE INGENIERA DE MATERIALES

REACONDICIONAMIENTO DE PLANTA DE ANILLOS LA YAGUARA

Realizado por:

Jairo Castro

Bajo la tutora de:

Profesora Aim Guerrero Ingeniero Leo Cavalli

INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIN

Presentado ante la ilustre Universidad Simn Bolvar como requisito parcial para optar Al ttulo de Ingeniero de Materiales

Opcin Metalurgia

Sartenejas, noviembre de 2007

iii

iv

REACONDICIONAMIENTO DE PLANTA DE ANILLOS LA YAGUARA

Realizado por: Jairo Castro

RESUMEN

Establecimiento del procedimiento de soldadura con motivo de las reparaciones de las

mquinas de encofrado para la elaboracin de anillos de concreto reforzado.

El trabajo realizado para el reacondicionamiento de la Planta de Anillos La Yaguara,

perteneciente a la empresa Constructora Norberto Odebrecht S.A., se fundament en las

reparaciones de las bases de los vibradores de las mquinas de encofrado que sirven como molde

para la elaboracin de los bloques arqueados de concreto reforzado, que al unirlos en grupos de

siete forman un anillo, cuyo destino ser la colocacin en tneles. De acuerdo con esto, y a la

imposibilidad de realizar cualquier tipo de ensayo destructivo a la estructura de las mquinas, se

realizaron pruebas de soldadura en cupones (con E7018 y la combinacin E6013/E7018, ambos

sobreentendidos con mejoras sobre el proceso utilizado en la empresa, dadas las recomendaciones

de la AWS D1.1) sobre una base metlica del mismo tipo de acero que compone la estructura de

las mquinas; lo que se quiso fue comparar ambos cordones de soldadura para escoger el ms

resistente, mediante inspecciones por ensayos de doblado, de tintes penetrantes y metalogrficos,

con el fin de establecer el proceso de soldadura ms adecuado para alargar el tiempo de vida de

las mquinas de encofrado, disminuyendo el tiempo de parada de produccin por motivo de

reparaciones en dichas bases; experiencia que ha dejado huella en procesos productivos

anteriores. Bajo el mismo mbito de estudiar la vida en servicio de la soldadura aplicada en la

estructura de soporte de los vibradores en las mquinas de encofrado, se llevaron a cabo 2

cordones de soldadura distintos, utilizando E7018 y la combinacin E6013/E7018, para detener

la atencin en los defectos y discontinuidades superficiales presentes en los mismos (revelados

mediante la tcnica de tintes penetrantes), as como en la penetracin de la soldadura.

Se sigui el mantenimiento correctivo de los equipos para el reacondicionamiento y se

estableci el proceso de soldadura para las reparaciones de las mquinas de encofrado segn la

norma AWS D1.1. Adems se calific el material base comparndolo con la norma ASTM A36,

se realizaron ensayos de doblado segn la norma ASTM E190 y ensayos de tintes penetrantes

segn la ASTM E165.

Palabras clave: Fatiga, soldadura, inspeccin, tenacidad.

v

AGRADECIMIENTO

Por sobre todas las cosas a Dios, por permitirme ste logro y no dejarme flaquear ante las

circunstancias que han rodeado mi vida desde hace algunos aos hacia el presente.

A mi madre, por ser mi principal fuente de inspiracin y ser un ejemplo vivo de valor y

coraje para enfrentar los diferentes obstculos en la vida.

A mi padre, por demostrarme que la paciencia y la perseverancia son virtudes que se

complementan mutuamente y que son el camino correcto para convertir los sueos en realidad.

A mis primos Julin Mazuera y Blanca Mazuera, por su apoyo incondicional en el

desenvolvimiento de mi carrera profesional.

A mis tutores, el ingeniero Leo Cavalli, por brindarme sus conocimientos en el campo y la

profesora Aim Guerrero por su excelente atencin prestada a mi trabajo.

A todo el equipo Odebrecht y al personal de los laboratorios de metalografa, de ensayos

destructivos y corrosin de la Universidad Simn Bolvar por su gran cooperacin para la

realizacin de este trabajo.

vi

ndice General

1. INTRODUCCIN ................................................................................................................... 1

1.1 Objetivo General .................................................................................................................... 2 1.2 Objetivos Especficos ............................................................................................................ 2

2. MARCO TERICO ................................................................................................................. 3

2.1. Descripcin de la empresa .................................................................................................... 3

2.1.1. Ubicacin ....................................................................................................................... 3 2.1.2. Resea Histrica ............................................................................................................. 3 2.1.3. El STMCGG ................................................................................................................... 5

2.2. El Sistema Productivo ........................................................................................................... 5

2.2.1. Refuerzo Estructural ....................................................................................................... 8 2.2.2. Vaciado del concreto ...................................................................................................... 9 2.2.3. Estacin de vibrado ...................................................................................................... 12 2.2.4. Acabado superficial ...................................................................................................... 15 2.2.5. Horno de fraguado ........................................................................................................ 16 2.2.6. Desmoldeado ................................................................................................................ 18 2.2.7. Estacin de limpieza .................................................................................................... 21

2.3. Ensamblaje del Anillo ......................................................................................................... 21 2.4. Reparaciones en las mquinas para encofrado .................................................................... 24

2.4.1. Proceso de soldadura .................................................................................................... 25

2.4.1.1. El metal base .......................................................................................................... 27 2.4.1.2 Tipos de electrodo .................................................................................................. 27

2.5. Medios de Transporte. Producto manufacturado: Anillo .................................................... 29 2.6. Objeto de Estudio. Agrietamiento de las mquinas de encofrado por fatiga ...................... 34

3. RESULTADOS Y DISCUSIN ............................................................................................ 35

3.1. Procedimientos y estndares de la empresa ........................................................................ 35 3.2. Mantenimiento correctivo de los equipos ........................................................................... 36

3.2.1. Mantenimiento mecnico de equipos ........................................................................... 36

3.2.1.1. Reparaciones mecnicas en las mquinas para encofrado..................................... 37 3.2.1.2. Reparaciones mecnicas en la lnea de produccin ............................................... 39

3.2.2. Mantenimiento elctrico y electrnico de equipos ....................................................... 41 3.2.3. Otros ajustes ................................................................................................................. 43 3.2.4. Reacondicionamiento de las mquinas para encofrado................................................ 47

vii

3.2.4.1. Metal base .............................................................................................................. 49

3.2.4.1.1. Calificacin del metal base ............................................................................. 49

3.2.4.2. Reparaciones con la soldadura empleada en planta ............................................... 51 3.2.4.3. Equipos de soldadura ............................................................................................. 53 3.2.4.4. Evaluacin del proceso de soldadura empleado. Propuesta del mtodo ms eficiente .............................................................................................................................. 54

3.2.4.4.1. Metodologa planteada .................................................................................... 55

3.2.4.4.1.1. Experiencia N1. Penetracin y apariencia de la soldadura ..................... 56 3.2.4.4.1.2. Experiencia N2. Bsqueda de ductilidad en la raz del cordn .............. 57

3.2.4.4.2. Tipo de electrodo ............................................................................................ 58 3.2.4.4.3. Tipo de soldadura ............................................................................................ 59 3.2.4.4.4. Preparacin previa de la junta ......................................................................... 59 3.2.4.4.5. Precalentamiento de los electrodos ................................................................. 60 3.2.4.4.6. Parmetros de soldadura ................................................................................. 62 3.2.4.4.7. Inspeccin de la soldadura y anlisis de resultados ........................................ 67

3.2.4.4.7.1. Inspeccin visual ...................................................................................... 67 3.2.4.4.7.2. Ensayo de doblado de raz ........................................................................ 71 3.2.4.4.7.3. Ensayo de tintes penetrantes .................................................................... 73 3.2.4.4.7.4. Anlisis metalogrfico ............................................................................. 77

3.2.4.4.8. Otros aspectos referentes a la soldadura ......................................................... 81 3.2.4.4.9. Establecimiento del proceso ........................................................................... 81

4. CONCLUSIONES ................................................................................................................. 83 5. RECOMENDACIONES ........................................................................................................ 84 6. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................... 85

viii

ndice de Tablas y Figuras

Tablas:

Tabla 2. I. Proporciones estndar de mezcla por metro cbico para una resistencia a la compresin de 450Kg/cm2.12

Tabla 3. I. Informe de potencia y amperaje realizado en Planta de Anillos La Yaguara...44

Tabla 3. II. Ejemplo de tolerancias para el procedimiento de calibracin de una mquina para encofrado tipo B.47

Tabla 3. III. Propiedades qumicas comparativas del acero A36. N/E significa no especificado..50

Tabla 3. IV. Propiedades mecnicas comparativas del acero A36.50

Tabla 3. V. Parmetros recomendados para reparaciones futuras..62

Tabla 3. VI. Velocidad por pase, expresada en [cm/min] en cada uno de los procedimientos de soldadura estudiados..64

Tabla 3. VII. Calor generado por centmetro lineal...66

Tabla 3. VIII. Tipos de defectos superficiales posibles en soldadura....67

Tabla 3. IX. Tabla comparativa de la penetracin de los dos tipos de cordones realizados en la experiencia N1..70

Tabla 3. X. Etapas seguidas para el ensayo de tintes penetrantes.75

Tabla 3. XI. Resultados del ensayo de tintes penetrantes para las probetas de la experiencia N1. Las zonas rojas representan los defectos..76

Tabla 3. XII. Especificacin del proceso de soldadura (EPS)..82

Figuras:

Figura 2. 1. Diagrama de flujo de Planta de Anillos La Yaguara...6

Figura 2. 2. Mquina para encofrado. (a) Vista lateral de la mquina con las caras superiores cerradas; (b) Vista segn la que se puede notar la zona que hace la funcin de molde en la mquina para la fabricacin de los bloques de concreto reforzado....7

Figura 2. 3. Depsito de bloques de concreto armado en el patio de la planta...8

ix

Figura 2. 4. Vista de una parte del refuerzo estructural y uno de los pernos curvos.9

Figura 2. 5. Vaciado de la mezcla de concreto en una de las mquinas de encofrado.10

Figura 2. 6. Sentido de extraccin de un perno curvo en forma de banana (en color verde) para la creacin de cavidades de ajuste en cada bloque y futuro ensamblaje del anillo..10

Figura 2. 7. Ensayo de Resistencia a la Compresin aplicado a una probeta cilndrica de concreto.11

Figura 2. 8. Vista de un vibrador colocado en la mquina de encofrado, donde se aprecia la base que lo sostiene, unida por soldadura a las estructuras de soporte tipo U..13

Figura 2. 9. Ejemplo de grieta en las estructuras de soporte tipo U, que nace en las cercanas de la soldadura que sujeta la base del vibrador..13

Figura 2. 10. Vista del cerrado total del molde con el arco metlico mvil.14

Figura 2. 11. Gato neumtico utilizado para disminuir el impacto de la vibracin en los equipos que no se desea afectar con la misma...15

Figura 2. 12. Vista de un vibrador neumtico donde se observan las partes que lo componen internamente..15

Figura 2. 13. Mquinas de encofrado situadas dentro del horno para el fraguado del concreto..17

Figura 2. 14. Plataforma corredora N1, para el traslado de las mquinas para encofrado desde la estacin de albailera hacia el horno de fraguado....18

Figura 2. 15. Sistema de vaco rotativo sujetado por una gra tipo puente para el desmoldeado de los bloques de concreto reforzado.18

Figura 2. 16. Sistema de succin rotativo con botonera....19

Figura 2. 17. Plataforma corredora N2, para el traslado de las mquinas desde la salida del horno de fraguado hacia el riel principal.20

Figura 2. 18. Limpieza del molde. Se observan abiertas las caras laterales de la mquina de encofrado...21

Figura 2. 19. Dibujo esquemtico de la zona cncava de un bloque de concreto elaborado....22

Figura 2. 20. Esquema de ensamblaje de un anillo. Los puntos negros sugieren las cavidades para conexin en red, es decir, el ajuste con otros anillos.23

Figura 2. 21. Vista del disco de corte de una mquina tuneladora en la salida del tnel..23

x

Figura 2. 22. Nucleacin y propagacin de grietas. (a)Propagacin a lo largo de la zona afectada por el calor; (b)Propagacin hacia la estructura tipo U de soporte de las bases de los vibradores..24

Figura 2. 23. Explicacin esquematizada de cmo funciona el proceso de soldadura por arco elctrico.25

Figura 2. 24. Esquema de una soldadura a tope, donde las flechas de cota sugieren las dimensiones a tomar en cuenta en el proceso de soldadura..26

Figura 2. 25. Ejemplo de un cordn de soldadura a tope. (A) Metal base; (B) Cordn de soldadura; (C) Zona afectada por el calor.27

Figura 2. 26. Esquema de clasificacin de electrodos segn la AWS..28

Figura 2. 27. Ejemplo de Pay Loader utilizado en planta.30

Figura 2. 28. Silos de almacenamiento de cemento..30

Figura 2. 29. Equipo Betonmac utilizado en planta..31

Figura 2. 30. Esquema del sistema Betonmac para el traslado de las proporciones de mezcla hacia la mezcladora, donde (b) es la vista transversal de (a). En lugar de la mezcladora rotativa mvil se utiliza una mezcladora fija.....31

Figura 2. 31. Gra tipo puente...32

Figura 2. 32. Montacargas para el traslado de bloques..32

Figura 2. 33. Gra prtico de Planta de Anillos La Yaguara.33

Figura 2. 34. Gra tipo romana..33

Figura 3. 1. Esquema de cara lateral abierta en la mquina de encofrado, donde se observa el cono de encaje en el valo azul..37

Figura 3. 2. Cabeza hexagonal de los tornillos de las mquinas de encofrado..37

Figura 3. 3. Rosca de los tornillos de ajuste de las mquinas de encofrado. (a) Tornillo con productos de corrosin sobre la rosca; (b) Rosca de un tornillo nuevo.38

Figura 3. 4. Diagrama de una mquina de encofrado donde se resaltan con valos negros los resortes de las tapas superiores. El de la derecha estirado (tapa cerrada) y el de la izquierda contrado (tapa abierta)..38

xi

Figura 3. 5. Ejemplo de la insercin de uno de los ejes a travs de la cavidad abierta con oxicorte, donde la parte punteada de rojo seala la zona ocupada por la rueda, sealada en la figura de la derecha...39

Figura 3. 6. Ejemplos de grietas en las mquinas de encofrado....39

Figura 3. 7. Desmontaje de una de las lneas de empuje dentro del horno de fraguado para mantenimiento correctivo..40

Figura 3. 8. Desmontaje de una de las cuas de los rieles del horno de fraguado. (a) Cua completa; (b) Cua sin rolineras, en el valo azul se encuentra la zona a reducir con esmerilado..40

Figura 3. 9. Tipo de caldera pirotubular utilizada en planta para alimentar de vapor de agua al horno de fraguado..41

Figura 3. 10. Sensores inductivos (que detectan el metal de las abrazaderas) en las conexiones de las mangueras de aire hacia los vibradores.42

Figura 3. 11. Equipo marca Betonmac utilizado para llevar las cantidades de mezcla, determinadas por el programa Betonmatic, hacia la mezcladora...43

Figura 3. 12. Vista transversal de las lneas de calibracin en una mquina de encofrado, representadas por los numerales del 1 al 8; vlido para los tipo A, B, C, D, E y F...46

Figura 3. 13. Vista transversal de las lneas de calibracin en una mquina de encofrado, representadas por los numerales del 1 al 4; vlido para los tipo K.46

Figura 3. 14. Base de un vibrador donde se observa la soldadura que la sujeta a las estructuras de soporte tipo U; en color blanco se seala la forma de U de las estructuras de soporte..48

Figura 3. 15. Mquina para soldadura de arco elctrico utilizada en la empresa para las reparaciones en las mquinas de encofrado....54

Figura 3. 16. Esquema que sugiere la extraccin de cupones para pruebas de soldadura. La zona en rojo seala la zona donde se aplic soldadura...56

Figura 3. 17. Ejemplo de revelado (en rojo) de defectos sobre la superficie de un cordn de soldadura por la aplicacin de tintes penetrantes...57

Figura 3. 18. Equipo utilizado para ensayo de doblado.58

Figura 3. 19. Estufa construida para almacenamiento de los electrodos de bajo hidrgeno a 90C, previo a la aplicacin de la soldadura. (a) Apagada; (b) En funcionamiento.61

xii

Figura 3. 20. Curva de Voltaje Vs. Amperaje para la aplicacin del proceso de soldadura de arco elctrico o SMAW..65

Figura 3. 21. Mordazas utilizadas para determinar la curva Esfuerzo-Deformacin de las probetas en la experiencia N1; (a) Mordaza inferior; (b) Mordaza superior...71

Figura 3. 22. Dimensiones mnimas de las probetas para la realizacin del ensayo de doblado...71

Figura 3. 23. Grfico de Esfuerzo Vs. Deformacin para los dos tipos de cordones realizados en la Experiencia N1..72

Figura 3. 24. Recipientes contenedores de los lquidos a utilizar en el ensayo de tintes penetrantes..73

Figura 3. 25. Resultados del ensayo de tintes penetrantes para las probetas de la experiencia N2 sometidas al doblado. (a) Cordn de un solo pase de E7018 en vertical ascendente; (b) Cordn con pase de raz con E6013 y pase de relleno con E7018, ambos en vertical ascendente. Las zonas rojas representan los defectos.76

Figura 3. 26. Fotomicrografa a 50X tomada en la zona transversal del cordn de un solo pase con E7018 realizado en la experiencia N2, donde se observa alto ndice de porosidad e inclusiones..77

Figura 3. 27. Fotomicrografa a 50X tomada en la seccin transversal de la soldadura con combinacin E6013/E7018 de la experiencia N2, donde se observan inclusiones, residuos de escoria y poros....78

Figura 3. 28. Fotomicrografa a 500X tomada en la zona transversal del cordn de un solo pase con E7018 realizado en la experiencia N2, donde se observan los poros e inclusiones a un mayor aumento..78

Figura 3. 29. Fotomicrografa a 500X tomada en la seccin transversal de la soldadura con combinacin E6013/E7018 de la experiencia N2, donde se observan los poros dentro de los residuos de escoria del E6013.79

Figura 3. 30. Macroestructura en la seccin transversal de la soldadura con un solo pase de E7018 en la experiencia N2..79

Figura 3. 31. Macroestructura en la seccin transversal de la soldadura con combinacin E6013/E7018 de la experiencia N2...80

xiii

(PGINA INTENCIONALMENTE EN BLANCO)

1

I

1. INTRODUCCIN

La empresa CONSTRUCTORA NORBERTO ODEBRECHT S.A., es una empresa que surgi

en el ao 1944 en Salvador, Baha, ubicado en Brasil, y que con el paso de los aos ha adquirido

renombre internacionalmente, dejando como huella sus apotesicas obras en lo que a

construccin se refiere. Dentro de esta gama de pases en los que se ha dado a conocer su firma se

encuentra Venezuela, donde es llamada comnmente como el monstruo de la construccin.

Evidencias slidas de esto las ha dejado en obras como el reciente puente sobre el Orinoco y el

segundo puente sobre el Lago de Maracaibo.

En el proyecto a continuacin se presentan las diversas etapas sucedidas para el

reacondicionamiento de la Planta de Anillos La Yaguara (perteneciente a la empresa

ODEBRECHT) ubicada en el Sector El Algodonal, Caracas-Distrito Capital, con la finalidad de

optimizar el tiempo de produccin y cumplir con las exigencias cuantitativas y de calidad

requeridas en la ejecucin de la magna obra de la empresa METRO DE CARACAS C.A.

Actualmente, ODEBRECHT forma parte del grupo de empresas que trabajan en la construccin

de la obra Sistema de Transporte Masivo Caracas-Guarenas-Guatire o STMCGG (conformado

por dos fases: la Lnea V del Metro de Caracas y el Metro de Guarenas), donde su participacin

en la ejecucin de la misma consiste en el encofrado de los tneles subterrneos a travs de

anillos enormes que se componen de bloques de concreto reforzado fabricados en planta.

El proceso de produccin de anillos empleado por la empresa es de tipo carrusel, en el que

las mquinas para encofrado que sirven como molde para la produccin de bloques arqueados de

concreto (que conforman los anillos) son colocadas en un orden especfico. En el proceso de

produccin anterior (desde el ao 2000, hasta el 2004 con parada de planta), uno de los tantos

factores que retrasaban el proceso, fue la nucleacin y crecimiento de grietas en las cercanas de

las estructuras de soporte de los vibradores (la vibracin es la tcnica -generadora de fatiga-

utilizada para el asentamiento del concreto en planta) y el posterior desprendimiento de las

mismas, lo que ocasionaba (de forma espontnea) paradas de planta para la correccin del

problema con la aplicacin de la soldadura que sujetaba las bases nuevamente a las vigas que las

soportaban. Debido a esto nace el problema especfico de ste trabajo: La posibilidad de hacer

2

ms efectivo el proceso de produccin haciendo un estudio del mantenimiento correctivo en la

estructura soporte de los vibradores en las mquinas para encofrado.

Las etapas comprendidas en este reacondicionamiento de la planta incluyen una introduccin

a los procedimientos de la empresa en cuanto a la produccin de anillos; el mantenimiento

correctivo tanto mecnico como elctrico de los diversos equipos involucrados en el proceso

productivo y la reparacin y puesta a punto de las mquinas para encofrado (donde se da especial

importancia a la reparacin de grietas en las mquinas y al establecimiento del proceso de

soldadura). Para ello se establecieron algunos alcances, que se definen a continuacin.

1.1 Objetivo General

Anlisis y mejoramiento del proceso de produccin de anillos en Planta de Anillos La

Yaguara, perteneciente a la empresa Constructora Norberto Odebrecht S.A., para optimizar el

tiempo de produccin de la misma, disminuyendo los tiempos de parada para mantenimiento

correctivo en las mquinas de encofrado.

1.2 Objetivos Especficos

- Revisin, identificacin y reparacin de los diversos tipos de averas, tanto mecnicas

como elctricas, presentes en todo el sistema de produccin de los bloques de concreto

reforzado.

- Identificacin de grietas en distintas zonas de las mquinas de encofrado.

- Realizacin de diferentes pruebas de soldadura en cupones de acero ASTM A36 (tipo

acero que compone la estructura de las mquinas) utilizando dos tipos de electrodo;

inspeccin a travs del mtodo visual, ensayos de tintes penetrantes, ensayos de doblado

y anlisis metalogrfico; comparacin de las mismas.

- Establecimiento del procedimiento de soldadura segn lo establecido en la norma AWS

D1.1 para fines de reparacin de grietas en las mquinas para encofrado y comparacin

con el procedimiento anteriormente utilizado.

3

II

2. MARCO TERICO

2.1. Descripcin de la empresa

2.1.1. Ubicacin

Las diversas sedes de la empresa Constructora Norberto Odebrecht S.A. se encuentran

distribuidas en todo el territorio venezolano, dependiendo de las zonas en construccin existentes.

Sus oficinas principales estn ubicadas en Plaza Venezuela, Caracas, entre la fuente y la calle

Oropeza Castillo, al frente de Medica Paris. El frente de trabajo para la realizacin de este

proyecto fue Planta de Anillos la Yaguara, ubicada en el Sector El Algodonal, La Yaguara,

Caracas.

2.1.2. Resea Histrica

La empresa regional brasilea nace cuando, en el ao 1944, el ingeniero Norberto Odebrecht

funda su empresa individual en Salvador, Baha, que posteriormente se convierte en la

Constructora Norberto Odebrecht.

Diversas obras civiles fueron agregando credibilidad a la constructora, que ya a finales de los

aos 40, era una de las ms importantes de Baha. Luego, en 1953 se relaciona con la empresa

Petrobrs, para consolidarse con la misma a lo largo de ms de 52 aos, tiempo en el que se

incluyeron diversas obras de construccin, como la construccin y montaje de refineras y

plataformas, rutas, edificios, puertos y la perforacin de 140 pozos en el mar.

Para los aos sesenta, la constructora expande su accin hacia el Noreste, dando seguimiento

al desarrollo de la infraestructura industrial de la regin, estimulada por la accin de Sudene. A

finales de esta dcada, el desarrollo de obras de logstica compleja ayud a en la dotacin de

4

equipos para enfrentar mayores desafos (por ejemplo la Represa de Pedras con 408m de longitud

y 70m de altura y el Puente Propri-Colgio con 832m de longitud y cimientos de hasta 70m de

profundidad). Ya para 1979 inicia su carrera internacionalmente, comenzando con la

Hidroelctrica Charcani V en Per y el Desvo del Ro Maule en Chile. En 1980 incorpora a la

Compahia Brasileira de Projetos e Obras CBPO, fortaleciendo su calificacin en el rea de

construccin pesada. En 1986 compra Tenenge-Tcnica Nacional de Engenharia, logrando

prestigio en cuanto a la construccin industrial, ya que dicha empresa fue participante en

complejos siderrgicos y en la instalacin de parques hidroelctricos; para este ao acta en

Argentina con la construccin de la Hidroelctrica de Pichi Picn Leuf. En 1987 acta en

Ecuador con la construccin de la primera etapa del Sistema de Riego Santa Elena. Para el ao de

1988 incorpora a la empresa portuguesa Jos Bento & Filhos, contribuyendo decisivamente para

la modernizacin de la infraestructura de Portugal con diversas obras, como la ampliacin de la

Autopista Nacional 1, de la ruta Aveiro-Mamodeiro, de la Va Infante Dom Henrique y el

viaducto de acceso al puente Aude de Coimbra. La empresa se compromete con la construccin

de un tramo de las nuevas lneas del metro de Lisboa para 1992. En el 91 se incorpora SLP

Engineering, proveniente del Reino Unido, empresa especializada en la construccin de mdulos

de alojamiento de plataformas offshore, para luego pasar a realizar la ampliacin del Metro

Mover, metro de superficie que corre por el rea central de Miami, Florida. La actuacin en los

Estados Unidos se extendi luego a California, con la Route 56, entre San Diego y Los Angeles;

y con la represa Seven Oaks, San Bernardino, para impedir inundaciones.

Para el ao de 1992 comienza a operar en Venezuela con la construccin del Centro Lago

Mall. Para la actualidad se encuentra encargada de las obras de mayor impulso econmico y

social en el rea de transporte; ejemplo de ello son la construccin de la Lnea IV del Metro de

Caracas, de las lneas del metro pertenecientes a la STMCGG (Sistema de Transporte Masivo

Caracas-Guarenas-Guatire), del Metro Cable, del segundo puente sobre el lago de Maracaibo, del

reciente puente sobre el Orinoco, entre otros.

As mismo ha dejado huella con obras majestuosas en otros pases, como Uruguay, Mxico,

Colombia y Bolivia.

5

2.1.3. El STMCGG

El Sistema de Transporte Masivo Caracas-Guarenas-Guatire es un proyecto asignado

actualmente a la Constructora Norberto Odebrecht, contando con un plazo de tiempo desde

marzo de 2007 hasta julio de 2012 para su construccin. A dicho proyecto lo componen dos

fases:

El tramo urbano, que recorre el Municipio Sucre desde la Estacin Parque del Este, en la

Lnea I del Metro de Caracas, hasta la Estacin La Urbina Norte con una longitud de 8

km.

El tramo suburbano, desde la Estacin La Urbina Norte hasta la Estacin Guatire II, de

33 km de longitud.

2.2. El Sistema Productivo

El sistema de produccin utilizado en la empresa es de tipo carrusel, marca CERESOLA,

modelo 9939, constando de siete etapas a travs de las cuales va pasando la mquina para

encofrado [1] (ver Figura 2. 1).

6

Leyenda: Estaciones: 0Almacn de materia prima 1Mezclado 2Vibrado 3Acabado superficial 4Laboratorio 5Fraguado (secado del concreto) 6Desmoldeado (extraccin del bloque de concreto) 7Estacin de limpieza con aire comprimido Movimientos: aSentido de giro del carrusel

b1Plataforma corredora N1 b2Plataforma corredora N2 cPrimer depsito de los bloques elaborados dSegundo depsito de los bloques elaborados eInstalacin donde se elaboran las estructuras metlicas de refuerzo de los bloques fPortones de acceso o evacuacin de la planta gGra tipo romana para organizacin de los bloques en el patio de la planta hGra tipo prtico iGra tipo puente jEstanque utilizado para pruebas de laboratorio kMquina tuneladora o topa

El movimiento de las mquinas en el carrusel se lleva a cabo a travs de un sistema de rieles

y plataformas corredoras, y la extraccin del producto final (los bloques arqueados de concreto

con estructura metlica interna de refuerzo, que conforman los anillos) se lleva a cabo con un

equipo de succin, que a su vez est soportado por una gra tipo puente. Este sistema de carrusel,

0

32

1

4

6

5

7

a b1 b2

d

c

d

e

f f

h

g

i

j

k

Figura 2. 1. Diagrama de flujo de Planta de Anillos La Yaguara

7

en procesos productivos anteriores ha tenido una capacidad de produccin aproximada de 9

anillos en 24 horas de trabajo, es decir de una cantidad de 63 bloques de concreto en dicho

tiempo, ya que cada anillo est formado por 7 piezas o bloques arqueados de concreto. Para

conseguir dar la curvatura en todos los sentidos dentro del tnel se producen seis juegos de

anillos identificados con los numerales del 1 al 6, formados por siete piezas (A,B,C,D,E,F,K)

cada uno [1], determinndose una nomenclatura que ser explicada en el inciso 2. 3.

Figura 2. 2. Mquina para encofrado. (a) Vista lateral de la mquina con las caras superiores cerradas; (b) Vista

segn la que se puede notar la zona que hace la funcin de molde en la mquina para la fabricacin de los bloques de concreto reforzado.

El producto final obtenido, es decir, los anillos, una vez que cumplen las exigencias

requeridas por el cliente, son llevados con el uso de transporte de objetos pesados hacia los

tneles, donde acta la topa de excavacin para su posterior colocacin sobre las paredes del

tnel y as hacer de este una estructura ms segura y confiable (en contraste con los procesos de

realizacin de tneles anteriores que consistan en la excavacin con mquinas retroexcavadoras),

de forma de asegurar la vida del personal que se encuentra trabajando en el interior de los mismos

y de los usuarios que en un futuro utilicen el servicio metro.

El sistema de carrusel consta de 7 etapas (ver estaciones en Figura 2. 1), que a continuacin

se describen brevemente: La primera etapa corresponde a la colocacin de la estructura metlica

de refuerzo dentro del molde de la mquina para encofrado; la segunda es el vaciado del concreto

en el molde de la mquina (con la estructura metlica previamente colocada); como tercera, e

(a) (b)

8

intrnseca con la segunda etapa, se encuentra la estacin de vibrado; luego la cuarta etapa que es

la estacin de acabado superficial en la superficie convexa del bloque de concreto; la quinta etapa

que se refiere a la introduccin de las mquinas en el horno de fraguado o secado; la sexta etapa

que simplemente es la extraccin del bloque de concreto elaborado, que se lleva a cabo con el

equipo de succin; y finalmente la sptima etapa que es la estacin de limpieza de las mquinas

con el uso de aire comprimido. Los detalles referentes a dichas estaciones pueden encontrarse en

los incisos del 2.2.1 al 2.2.7 de este captulo.

Figura 2. 3. Depsito de bloques de concreto armado en el patio de la planta.

2.2.1. Refuerzo Estructural

En esta primera estacin se procede a colocar la estructura metlica de refuerzo en la parte de

la mquina que sirve como molde, previamente al vaciado del concreto. La estructura de refuerzo

es una armadura metlica compuesta por dos pisos, donde cada piso consta de 6 barras

longitudinales y 8 barras transversales al arco para los bloques de tipo A, B, C, D, E y F, y de 4

barras longitudinales y 6 barras transversales al arco para los bloques tipo K [1]; dichas barras son

de 3/8 y 1/2 de pulgada, de acero soldable y van colocadas en forma de malla (unidas por

soldadura de arco elctrico); la red armada se realiza segn planos utilizados por la empresa.

9

Dicha estructura, una vez producido el bloque, conforma la parte dctil del mismo, entendiendo

al concreto como la parte frgil. La unin del concreto y del acero resulta en un sistema resistente

al impacto y de gran resistencia mecnica y ssmica.

Luego se procede al cerrado de las caras laterales del molde, a la insercin de pernos curvos

(ver Figura 2. 4) en el mismo (para la apertura de las cavidades de ajuste de los bloques), y al

cerrado de las dos tapas superiores, para pasar a la siguiente estacin.

Figura 2. 4. Vista de una parte del refuerzo estructural y uno de los pernos curvos

2.2.2. Vaciado del concreto

En esta estacin se procede a verter la mezcla de concreto en el molde de la mquina para

encofrado (con sus dos tapas superiores cerradas), en el cual se encuentra colocado el refuerzo

estructural. Dicha mezcla est conformada por cantidades determinadas de cemento, piedra, arena

fina, arena gruesa, aditivo y agua. Es importante recalcar que previo al vaciado del concreto, se

colocan pernos curvos en forma de banana (ver Figura 2. 6), para crear las cavidades (en el bloque

de concreto) que servirn para introducir los tornillos de ajuste entre los bloques de la red de

anillos en tnel.

Pernocurvo

Refuerzometlico

10

Figura 2. 5. Vaciado de la mezcla de concreto en una de las mquinas de encofrado.

Figura 2. 6. Sentido de extraccin de un perno curvo en forma de banana (en color verde) para la creacin de

cavidades de ajuste en cada bloque y futuro ensamblaje del anillo.

Las proporciones de cada uno de los componentes en la mezcla son controladas por el

programa BETONMATIC, instalado en la computadora de control (que maneja el operador del

sistema de carrusel), que funciona en conjunto con una interface amplificadora de seales, segn

las exigencias que deba cumplir el marco de produccin. Es decir, cuando se requiere una

resistencia a la compresin en especfico, el laboratorio se encarga de evaluar las cantidades de

mezcla por centmetro cbico necesarias para lograr la resistencia exigida a nivel piloto, luego se

11

introduce en el programa de la mezcladora y, de este modo a nivel de planta, se obtiene una

extrapolacin de las proporciones de mezcla a verter en las mquina de encofrado.

El personal de laboratorio se encarga de elaborar y curar muestras (probetas) cilndricas

estandarizadas de concreto segn la norma ASTM C31 (Prctica Estndar para Elaborar y curar

Probetas de Ensayo de Concreto en Campo) para luego realizarles ensayos de resistencia a

compresin segn la norma ASTM C39 (Mtodo Estndar de Prueba de Resistencia a la

Compresin de Probetas Cilndricas de Concreto) en intervalos de 3, 7, 14 y 28 das de

almacenamiento en un estanque con agua, y establecer la relacin Edad - Resistencia a la

Compresin; esto para determinar que la mezcla de concreto suministrada cumpla con los

requerimientos de resistencia de acuerdo con la especificacin del trabajo, es decir, para asegurar

que la mezcla con la que se fabrican los bloques arqueados cumpla con los valores de resistencia

a la compresin en campo, cuando se est en exposicin a la humedad del medio de operacin.

Figura 2. 7. Ensayo de Resistencia a la Compresin aplicado a una probeta cilndrica de concreto.

La empresa METRO DE CARACAS C.A. exige valores de resistencia de 450K/cm2, para lo

cual se utilizan las siguientes proporciones, establecidas como estndar por ODEBRECHT:

12

Tabla 2. I. Proporciones estndar de mezcla por metro cbico para una resistencia a la compresin de 450Kg/cm2. Componente Cantidad (Kg)

Agua 155

Cemento 360

Piedra 3/4 973

Arena fina 234

Arena lavada 657

Aditivo Superplastificante 3,24

Es importante resaltar que se utiliza un aditivo superplastificante en la mezcla de concreto,

con la finalidad de que dicha mezcla tenga una muy alta fluidez durante el vibrado y que, una vez

finalizada la vibracin, rigidice de manera muy rpida, de forma que el concreto incremente su

resistencia a la compresin lo ms pronto posible, es decir, a edades ms tempranas. En la

contraparte est el aditivo utilizado para la mezcla denominada como mortero (que se inyecta a

alta presin con la mquina tuneladora entre el los bloques y la tierra al momento de la

colocacin del anillo), que en dicho caso es retardante, de manera que el concreto tenga mayor

fluidez y as rellenar la mayor cantidad de espacios vacos existentes.

2.2.3. Estacin de vibrado

En esta etapa del proceso de produccin es donde ocurre el problema que dio a lugar ste

proyecto, la formacin de grietas en el metal que constituye la estructura de las mquinas para

encofrado. Para procesos anteriores esto ha representado retrasos en produccin, ya que con el

agrietamiento de las bases de los vibradores y el desprendimiento de los mismos se han generado

paradas de planta con motivo del mantenimiento correctivo en las mquinas (esto es soldar de

nuevo las bases de los vibradores o reparar las grietas existentes para poder continuar con el

proceso). Lo que se propone es disminuir el tiempo de parada de produccin, a travs del

13

establecimiento de un proceso de soldadura ms adecuado que el existente hasta el momento y

que incremente la vida en servicio de las mquinas.

Figura 2. 8. Vista de un vibrador colocado en la mquina de encofrado, donde se aprecia la base que lo sostiene,

unida por soldadura a las estructuras de soporte tipo U.

Figura 2. 9. Ejemplo de grieta en las estructuras de soporte tipo U, que nace en las cercanas de la soldadura que

sujeta la base del vibrador.

El procedimiento seguido en dicha estacin consiste en que, una vez depositada la mezcla de

concreto en la mquina sobre el refuerzo estructural y con las caras laterales y las dos tapas

superiores cerradas, se procede a cerrar totalmente el molde con el arco metlico mvil de la

Grieta

14

estacin de Ceresola (ver Figura 2. 10) de manera de no tener derrames de la mezcla durante el

vibrado, a realizar la conexin de las mangueras para llevar el aire hacia los vibradores y a elevar

la mquina con ayuda de un gato neumtico (ver Figura 2. 11), para evitar el impacto de la

vibracin en los dems equipos. Luego de seguidos estos pasos, se acciona el paso del aire con

una presin de 6 Bar hacia los vibradores (ver Figura 2. 12), que operan a una frecuencia de 14,5

kHz durante un tiempo de 3 min, para eliminar las burbujas de aire atrapadas en el bloque de

concreto que causan porosidad en el producto elaborado, y por lo tanto, disminuyen su calidad.

Figura 2. 10. Vista del cerrado total del molde con el arco metlico mvil.

Arcometlicomvil

15

Figura 2. 11. Gato neumtico utilizado para disminuir el impacto de la vibracin en los equipos que no se desea

afectar con la misma.

Figura 2. 12. Vista de un vibrador neumtico donde se observan las partes que lo componen internamente.

2.2.4. Acabado superficial

Una vez que la mquina para encofrado culmina su tiempo de vibrado es desplazada hacia

sta estacin, donde se procede a la extraccin los pernos curvos del molde, a la apertura de las

caras laterales de la mquina y a darle el acabado superficial en la parte convexa al bloque

16

arqueado de concreto de manera manual. En dicha parte del proceso se encuentran dos albailes

que, para tal fin, utilizan esmeriles neumticos con copa de alambre metlico y diversas

herramientas de albailera, como cepillos de alambre, esptulas, lijas, entre otras.

La razn principal de que se busque dar un acabado superficial aceptable, es que el bloque de

concreto sea fcil de extraer con la mquina de succin rotativa cuando llega el momento del

desmoldeado (con las caras de la mquina abiertas). Adems tiene una utilidad prctica y

econmica: Cuando se aplica cualquier tipo de recubrimiento a una superficie, la adhesin del

recubrimiento a dicha superficie ser ms fuerte cuando exista rugosidad (en contraste a cuando

la superficie sea lisa); sin embargo, una rugosidad excesiva tampoco es recomendable porque

pueden haber zonas donde la fluidez del recubrimiento no es tal para recubrirla o porque se

generan puntos de excesivo espesor de pintura, traducindose en una prdida de adhesin. Es por

ello que en la estacin de albailera se busca conseguir una superficie uniforme (que sigue

siendo rugosa) y de esta manera asegurar la adhesin homognea tanto de la pintura antialcalina

que se aplica posterior al desmoldeado (ver inciso 2.2.6), como del mortero (concreto de baja

resistencia a la compresin y alta fluidez, que se aplica a presin con la mquina tuneladora para

llenar las cavidades entre la tierra y los bloques arqueados, y que tiene en la mezcla un aditivo

retardante para que el concreto lquido frage lo ms lento posible y de sta manera permitir el

relleno de los espacios vacos entre la tierra y el anillo).

2.2.5. Horno de fraguado

Durante sta etapa es donde se lleva a cabo el fraguado o secado del concreto. Lo que se

busca es eliminar el exceso de agua en el interior del mismo.

Luego de la estacin de albailera, las mquinas para encofrado se trasladan con el uso de

una plataforma corredora y se introducen en un horno que opera a temperaturas entre 60 y 65 C

con vapor de agua [1]; el tiempo de permanencia dentro del mismo va de 4 a 5 h. El horno es

alimentado por dos calderas. La finalidad de la presencia de vapor de agua en el horno es dejar

que acte sobre el bloque de concreto a dicha temperatura, endureciendo de esta manera al

mismo, es decir, haciendo que aumente su resistencia a la compresin. Esto se realiza debido a

17

que el concreto aumenta su resistencia a la compresin a medida que se va secando internamente;

y las condiciones establecidas para el horno favorecen dicho comportamiento.

Figura 2. 13. Mquinas de encofrado situadas dentro del horno para el fraguado del concreto.

El horno de fraguado consta de dos rieles que se van utilizando alternamente a medida que

avanza el proceso de produccin. Para el traslado de las mquinas desde el riel principal hacia los

rieles del horno de fraguado y viceversa, se utilizan dos plataformas corredoras (ver Figura 2. 14 y

Figura 2. 17).

18

Figura 2. 14. Plataforma corredora N1, para el traslado de las mquinas para encofrado desde la estacin de

albailera hacia el horno de fraguado.

2.2.6. Desmoldeado

El proceso de desmoldeado se lleva a cabo con la ayuda de un sistema de vaco rotativo con

capacidad de 2.1 toneladas que a su vez est sujetado por una gra tipo puente de marca Ferrum

con capacidad de 10 toneladas (ver Figura 2. 15).

Figura 2. 15. Sistema de vaco rotativo sujetado por una gra tipo puente para el desmoldeado de los bloques de

concreto reforzado.

19

Figura 2. 16. Sistema de succin rotativo con botonera.

Una vez que la mquina para encofrado sale del horno de fraguado, se traslada de nuevo

hacia el riel principal con el uso de la plataforma corredora N2 (ver Figura 2. 17) y se procede a

realizar la apertura de las tapas superiores y las caras laterales de la misma, para luego colocar el

sistema de succin en contacto con la superficie convexa del bloque y accionarlo, y as extraer el

bloque elaborado.

Bloquesdeapoyodentrodelgalpndeproduccin

20

Figura 2. 17. Plataforma corredora N2, para el traslado de las mquinas desde la salida del horno de fraguado hacia

el riel principal.

Luego del desmoldeado, los bloques son apoyados sobre su superficie cncava (encima de

bloques de concreto diseados para tal fin, ver Figura 2. 16) para permitir que el concreto termine

de fraguar y evitar la deformacin del bloque por efecto de la gravedad; para el curado

permanecen un tiempo de 16 horas dentro del galpn [1]. Luego se da lugar a la colocacin de la

junta elastomrica, que simplemente es una goma que va alrededor del bloque de concreto

armado y que tiene como funcin impermeabilizar el tnel, minimizando el paso del agua hacia

el interior del mismo. Para ello, la empresa METRO DE CARACAS C.A. estudia los niveles

freticos aceptables, y de ser necesario se procede a la aplicacin de un polmero (que reduce an

ms el paso de humedad hacia el interior del tnel) en las uniones.

Posteriormente, a los bloques de concreto se les coloca una pintura antialcalina para hacerlos

menos susceptibles a la corrosin (por la alcalinidad de los suelos venezolanos), y se identifican

segn su numeracin de fabricacin con el uso de pintura a base de aceite. Despus de esto, son

trasladados con un montacargas hacia el patio de la planta, donde son almacenados sobre su

superficie convexa y se organizan (ver inciso 2.3) con una gra tipo romana segn su futura

colocacin en el tnel (para lo que se utiliza una topa o mquina tuneladora).

21

2.2.7. Estacin de limpieza

Luego de extraer el bloque de concreto armado, es necesario llevar a cabo la limpieza del

molde para reiniciar el proceso. Es por ello que las mquinas para encofrado, despus de llegar a

la ltima etapa del carrusel, son limpiados con el uso de aire comprimido y diversas herramientas

de albailera.

La limpieza se lleva a cabo con la finalidad de que cuando se efecte la produccin del

siguiente bloque de concreto armado, el mismo sea lo ms isotrpico posible, es decir, que las

propiedades del concreto sean lo ms homogneas posibles a lo largo de toda la pieza.

Figura 2. 18. Limpieza del molde. Se observan abiertas las caras laterales de la mquina de encofrado.

2.3. Ensamblaje del Anillo Con la finalidad de lograr la curvatura hacia las distintas direcciones en los tneles sin

descuidar el correcto ajuste de un anillo con otro (para no colocar en riesgo la impermeabilidad

del tnel), en Planta de Anillos La Yaguara se fabrican 6 juegos de anillos, compuestos por siete

piezas distintas cada uno.

Los seis juegos de anillos tienen nomenclatura de los numerales del 1 al 6, mientras que cada

una de las siete piezas de cada anillo van identificadas con las letras A, B, C, D, E, F y K [1]. El

ensamblaje del anillo se lleva a cabo con tornillos curvos que son colocados y ajustados en las

22

cavidades generadas a consecuencia de la insercin de los pernos con forma de banana (ver

Figura 2. 6) en el molde de la mquina previamente al vaciado del concreto; todo esto se realiza

cuando el anillo va a ser colocado en el tnel con el uso de la mquina tuneladora. Es necesario

recalcar que la red de anillos consta de especmenes de varias dimensiones para ajustarse a las

curvaturas en las distintas direcciones dentro del tnel.

Figura 2. 19. Dibujo esquemtico de la zona cncava de un bloque de concreto elaborado.

Juntaelastomrica

Orificiospordondepasanlostornillosdeajusteenelensamblaje

Orificiosdelosconosdelmoldedelamquina

Cavidadesparaajustedetornilloscurvos

23

Realizando el ajuste de los tornillos a travs de los orificios curvos cuando se ensambla el

anillo, se obtiene una estructura como la siguiente:

Figura 2. 20. Esquema de ensamblaje de un anillo. Los puntos negros sugieren las cavidades para conexin en red,

es decir, el ajuste con otros anillos.

Figura 2. 21. Vista del disco de corte de una mquina tuneladora en la salida del tnel.

24

2.4. Reparaciones en las mquinas para encofrado

Durante el proceso de produccin de anillos, una de las etapas de gran importancia a la que

se debe prestar atencin para maximizar la efectividad de la produccin es la estacin de vibrado,

ya que durante el vibrado suelen aparecer grietas en distintas partes de la estructura de la

mquina, principalmente en las bases soporte de los vibradores y sus cercanas.

En procesos productivos anteriores se ha observado el desprendimiento de los vibradores de

la estructura de la mquina, lo que ha implicado un incremento en el tiempo de parada de

produccin y la reduccin de la vida en servicio de dichas mquinas, por motivo de

mantenimiento correctivo. Las grietas suelen nuclear en el cordn de soldadura y propagarse

hacia las estructuras de soporte tipo U (caso ms comn), o a lo largo de la zona afectada por el

calor (ver Figura 2. 22).

Cuando se observan grietas en el metal de la mquina, se procede a esmerilar la superficie

agrietada (sin profundizar en la grieta), luego se suelda con electrodo AWS E7018 a 65 A (sin

precalentamiento de electrodo) aplicando el mtodo SMAW (proceso de soldadura de arco

manual), se esmerila nuevamente y posteriormente se coloca una lmina de refuerzo sobre la

grieta con el mismo tipo de soldadura (el refuerzo se extrae de una lmina de 5mm de espesor de

especificacin ASTM A36).

Figura 2. 22. Nucleacin y propagacin de grietas. (a)Propagacin a lo largo de la zona afectada por el calor; (b)Propagacin hacia la estructura tipo U de soporte de las bases de los vibradores.

(a) (b)

25

2.4.1. Proceso de soldadura Para las reparaciones de las mquinas para encofrado, actualmente se utiliza el

procedimiento de soldadura de arco elctrico con electrodo revestido. La soldadura de arco

manual (SMAW) es tambin conocida como soldadura de electrodo cubierto, soldadura de varilla

o soldadura de arco elctrico y es la ms antigua y ms verstil de todos los diferentes procesos

de soldadura de arco [6].

Con tal propsito, se define soldadura a la unin de dos metales lograda a travs de un

proceso de fusin, en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y agregando metal fundido

(proveniente del alma del electrodo) para conseguir un cordn de soldadura que una vez que se

enfra, forma una fuerte unin; en este proceso, la energa necesaria para formar la unin entre los

dos metales proviene de un arco elctrico [6]. La idea de este tipo de soldadura se remonta al siglo

XIX por el cientfico ingls Humphrey Davy.

Para realizar una soldadura por arco elctrico se induce una diferencia de potencial entre el

electrodo y la pieza a soldar, en donde el aire entre ellos se ioniza y pasa a ser conductor, de

modo que se cierra el circuito y se crea el arco elctrico. El calor del arco funde parcialmente el

metal base y funde el material de aporte (electrodo), el cual se deposita y crea el cordn de

soldadura [9] (ver Figura 2. 23).

Figura 2. 23. Explicacin esquematizada de cmo funciona el proceso de soldadura por arco elctrico.

26

Con esta tcnica se utilizan electrodos revestidos, producindose el arco entre la pieza o

metal base y el electrodo metlico recubierto. De esta forma el recubrimiento cumple dos papeles

fundamentales, el primero es que protege el interior del electrodo hasta el momento de la fusin y

el segundo y de mayor importancia es que, cuando se ocasiona la fusin del extremo del

electrodo por accin del calor generado por el arco, se quema el revestimiento, lo que produce

una atmsfera adecuada para que se efecte la transferencia de metal fundido desde el ncleo del

electrodo hasta el bao de fusin del metal base [6].

Las gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusin del

recubrimiento del electrodo. La escoria, por tener una densidad menor al metal, flota en la

superficie y forma una capa protectora del metal fundido por encima del cordn de soldadura [9].

Figura 2. 24. Esquema de una soldadura a tope, donde las flechas de cota sugieren las dimensiones a tomar en

cuenta en el proceso de soldadura.

27

Figura 2. 25. Ejemplo de un cordn de soldadura a tope. (A) Metal base; (B) Cordn de soldadura; (C) Zona

afectada por el calor.

2.4.1.1. El metal base El acero ASTM A36 es un tipo de acero comercial que se utiliza comnmente en el campo

de la construccin y elaboracin de estructuras, por su bajo precio en el mercado en relacin con

otros aceros y por su prctica utilidad en cuanto a propiedades se refiere. Es el acero considerado

como estndar en el mbito de la construccin.

Se define como acero estructural al producto de la aleacin de hierro, carbono y pequeas

cantidades de otros elementos tales como silicio, fsforo y azufre, que le aportan caractersticas

especficas. El acero laminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como

acero estructural al carbono y se caracteriza por su alta resistencia, homogeneidad en la calidad y

fiabilidad de la misma, soldabilidad, ductilidad y buena resistencia a la corrosin en condiciones

normales [3] (para mayor informacin acerca de sus propiedades ver inciso 3.2.4.1).

Sin embargo, a altas temperaturas, las propiedades mecnicas fundamentales de este acero

se ven gravemente afectadas.

2.4.1.2 Tipos de electrodo

(A)(C)

(B)

(C)

28

Un electrodo se define como una varilla metlica preparada para servir como polo del

circuito, en cuyo extremo se genera el arco, y que en algunos casos sirve como material fundente.

Los electrodos estn compuestos de partes: el alma (o metal) y el revestimiento [8].

El alma o varilla es alambre (de dimetro original 5,5 mm) que se comercializa en rollos

continuos; el fabricante lo decapa mecnicamente para eliminar xidos y aumentar la pureza y lo

trefila para reducir su dimetro. Por otra parte, el revestimiento se produce mediante la

combinacin de una gran variedad de elementos (minerales varios, celulosa, mrmol, aleaciones,

etc.), convenientemente seleccionados y probados por los fabricantes; el proceso, cantidades y

dosificaciones se mantienen en riguroso secreto.

La clasificacin de cada tipo de electrodo est regulada por la AWS (American Welding

Society), organismo de referencia mundial en el mbito de la soldadura [2], segn la Figura 2. 26.

Figura 2. 26. Esquema de clasificacin de electrodos segn la AWS.

El AWS E7018 es un electrodo tipo bajo hidrgeno con un revestimiento bsico con alto

contenido de hierro que genera un rendimiento de 120%, desarrollado para minimizar la

absorcin de humedad del medio ambiente. Es un electrodo apropiado para la soldadura de aceros

de bajo y medio carbono, aceros de muy baja aleacin, aceros que contienen impurezas de azufre

29

y fsforo (difciles de soldar) y aceros de mediana resistencia. Tambin es recomendado para los

aceros que se consideran no soldables o soldables slo con electrodos inoxidables si lo que se

quiere es reducir los costos por soldadura. Es aplicable con corriente alterna y continua polo

positivo (CA/CC +). Segn la norma AWS el electrodo E7018 tiene una mnima resistencia a la

traccin de 70.000 PSI (Lbs/pulg2), lo que equivale a 4921,5 Kg/cm2.

Segn el fabricante, para una correcta utilizacin de este tipo de electrodo es necesario

mantener el arco lo ms corto posible durante su aplicacin. As mismo, en los manuales de

aplicacin, se hace referencia al cumplimiento de la norma AWS D1.1 en cuanto a su

almacenamiento, sealando que una vez destapado el empaque, los electrodos deben almacenarse

en lugares secos o estufas porttiles en un rango de temperatura entre 40 y 150C. La

composicin qumica de los mismos se muestra a continuacin: 1,60%mx de Mn; 0,75%mx de

Si; 0,30%mx de Ni; 0,20%mx de Cr; 0,30%mx de Mo y 0,08%mx de V. Cuando es

correctamente utilizado produce soldaduras de buena calidad, ya que sus depsitos son de bajo

hidrgeno, tenaces, resistentes al agrietamiento, libres de poros e inclusiones de escoria. Presenta

arco estable de poca salpicadura y cordones de apariencia uniforme con fcil remocin de

escoria.

El electrodo AWS E6013, por su parte, es un electrodo de revestimiento rutlico que presenta

arco estable de muy fcil encendido y reencendido, de penetracin mediana con cordones

convexos de muy buena apariencia, con baja salpicadura y escoria autodesprendible. Segn la

norma AWS, el E6013 tiene una mnima resistencia a la traccin de 60.000 PSI (Lbs/pulg2), lo

que equivale a 4218,4 Kg/cm2. Se destaca su desempeo en su ejecucin en posicin vertical

descendente, a pesar de poder ser utilizado en todas las posiciones.

2.5. Medios de Transporte. Producto manufacturado: Anillo Para el traslado, tanto de las mquinas de encofrado existentes como de los bloques de

concreto armado que se fabrican en Planta de Anillos La Yaguara, se utilizan varios equipos para

el manejo de maquinaria pesada, que sern sealados a continuacin:

30

a) 1 Pay Loader, para llevar las porciones de cada uno de los ingredientes de la mezcla de

concreto y descargarlas en la tolva inicial del conjunto Betonmac.

Figura 2. 27. Ejemplo de Pay Loader utilizado en planta.

b) 3 Silos de almacenamiento de cemento.

Figura 2. 28. Silos de almacenamiento de cemento.

c) 1 Conjunto de tolvas y correas, marca Betonmac para el traslado de los componentes de la

mezcla de concreto hacia la mezcladora.

31

Figura 2. 29. Equipo Betonmac utilizado en planta.

Figura 2. 30. Esquema del sistema Betonmac para el traslado de las proporciones de mezcla hacia la mezcladora,

donde (b) es la vista transversal de (a). En lugar de la mezcladora rotativa mvil se utiliza una mezcladora fija.

d) 2 Gras tipo puente, marca Ferrum con capacidad de 10 Ton cada una. Una para el

traslado de maquinaria pesada dentro del galpn de produccin y otra para sujetar el

sistema de succin rotativo.

(a) (b)

32

Figura 2. 31. Gra tipo puente.

e) 1 Equipo de succin rotativo para la extraccin de los bloques de concreto de la superficie

molde de las mquinas (ver Figura 2. 16).

f) 1 Montacargas, para el traslado de los bloques de concreto producidos desde el galpn de

produccin hacia el patio de la planta.

Figura 2. 32. Montacargas para el traslado de bloques.

33

g) 1 Gra tipo prtico, marca Ferrum con capacidad de 20 Ton, para el traslado de

maquinaria pesada en el patio de la planta.

Figura 2. 33. Gra prtico de Planta de Anillos La Yaguara.

h) 1 Gra tipo romana, para organizacin y almacenamiento de los bloques de concreto

armado elaborados en el patio de la planta.

Figura 2. 34. Gra tipo romana.

34

2.6. Objeto de Estudio. Agrietamiento de las mquinas de encofrado por fatiga

Durante la estacin de vibrado en el carrusel de produccin, con motivo de la compactacin

de la mezcla de concreto en el bloque, cada mquina de encofrado es sometida a 3 minutos de

vibracin a una frecuencia de 14,5 kHz por la inyeccin de aire a una presin de 6 Bar en cuatro

vibradores [1]. Cada mquina consta de 6 estructuras tipo U en su interior, de las cuales se sujetan

las bases de dichos vibradores por soldadura. Tanto las bases de los vibradores como las

estructuras tipo U tienden a agrietarse con el tiempo, bajo su exposicin a la fatiga.

La fatiga se refiere a un fenmeno por el cual un material se agrieta bajo la presencia de

cargas dinmicas cclicas y que, en ocasiones se produce ms fcilmente que con cargas estticas [6]; es decir, que la grieta puede nuclear a una tensin menor que la resistencia a traccin o el

lmite elstico. La rotura o falla por fatiga tiene aspecto frgil aun en metales dctiles.

Es la primera causa de rotura de materiales metlicos, donde el proceso consiste en un inicio

y posterior propagacin de grietas; la superficie de fractura es perpendicular a la direccin del

esfuerzo. Segn investigaciones, cuando se disminuyen las zonas que actan como

concentradoras de esfuerzo o discontinuidades, se alarga la vida en servicio del material; es decir,

el material tendr una mayor tenacidad (o resistencia al agrietamiento por fatiga).

35

III

3. RESULTADOS Y DISCUSIN Con el fin del reacondicionamiento de Planta de Anillos La Yaguara, se establecieron los

diversos cambios en cuanto a mantenimiento correctivo de equipos, que fueron realizados

buscando tener una produccin ms eficiente. Se le prest especial atencin a la soldadura para

las reparaciones de las bases de los vibradores en las mquinas para encofrado, buscando

establecer un proceso que incrementara la vida en servicio de dichas mquinas.

Es de vital importancia resaltar que lo que se hizo fue centrar la atencin en el

mantenimiento correctivo ms no en el preventivo, ya que en los equipos para la fabricacin de

bloques de concreto armado es inevitable que se presenten grietas superficiales por fatiga

producto de las vibraciones para la compactacin de la mezcla de concreto a las que son

sometidas las mquinas de encofrado durante el servicio, ya que es necesario que el concreto se

compacte para que frage ms rpido y as obtener los valores de resistencia a la compresin

requeridos para el proceso al menor tiempo posible, de manera de maximizar la produccin [1].

Estudios realizados por la empresa sealan los parmetros de operacin del carrusel de

produccin, indicando que el tiempo de estada de cada una de las mquinas en la estacin de

vibrado para la fabricacin de un bloque, no debe ser menor a 3 minutos, bajo una frecuencia de

vibracin de 14,5 kHz.

En el presente captulo se indicarn los resultados obtenidos segn los objetivos generales y

especficos planteados para la realizacin del proyecto en cuestin. Para ello se tomaron en

cuenta diversos puntos de vital importancia en el reacondicionamiento de la Planta de Anillos La

Yaguara, que se presentan uno por uno a continuacin.

3.1. Procedimientos y estndares de la empresa

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Para la fabricacin de los bloques de concreto reforzado que conforman los anillos a

colocarse en tneles, la empresa CONSTRUCTORA NORBERTO ODEBRECHT S.A. se rige

segn diversos estndares (en cuanto a requerimientos se refiere) establecidos por normas

internas de la empresa METRO DE CARACAS C.A., con respecto a la elaboracin de anillos

para tneles. De esta manera las reparaciones que se llevan a cabo por Odebrecht en los campos

de produccin, buscan cumplir con las exigencias cuantitativas y de calidad, buscando la mayor

eficiencia. Planta de Anillos La Yaguara no es la excepcin.

La atencin de ste proyecto estuvo destinada al carrusel de produccin de anillos (ver

estaciones en Figura 2. 1), particularmente a la estacin de vibrado.

3.2. Mantenimiento correctivo de los equipos

En esta parte se dar un informe detallado de las reparaciones tanto mecnicas como

elctricas y electrnicas que fueron realizadas en Planta de Anillos La Yaguara para el

reacondicionamiento de la misma, haciendo nfasis en el sistema tipo carrusel de produccin de

bloques de concreto reforzado.

Es importante aclarar que a pesar de que el objetivo fue el reacondicionamiento de la planta

una mayor eficiencia en produccin, slo se estim, mas no se observ el impacto de tales

reparaciones; consecuencia de que an no se ha puesto en marcha la produccin de anillos

correspondientes al STMCGG, por paradas en obra.

3.2.1. Mantenimiento mecnico de equipos

En cuanto a las reparaciones mecnicas realizadas, se encuentran las que fueron aplicadas

directamente en las mquinas para encofrado y las que se aplicaron en el carrusel de produccin.

37

3.2.1.1. Reparaciones mecnicas en las mquinas para encofrado

Las reparaciones mecnicas realizadas directamente en las mquinas para encofrado fueron

las siguientes:

a) Limpieza de los conos de encaje de las caras de las mquinas, para asegurar la correcta

calibracin de las mismas.

Figura 3. 1. Esquema de cara lateral abierta en la mquina de encofrado, donde se observa el cono de encaje en el

valo azul.

b) Reemplazo de los tornillos de ajuste que se encontraban con desperfectos.

Figura 3. 2. Cabeza hexagonal de los tornillos de las mquinas de encofrado.

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(a) (b) Figura 3. 3. Rosca de los tornillos de ajuste de las mquinas de encofrado. (a) Tornillo con productos de corrosin

sobre la rosca; (b) Rosca de un tornillo nuevo

c) Cambio de resortes de las tapas superiores para el cierre del molde de las mquinas.

Figura 3. 4. Diagrama de una mquina de encofrado donde se resaltan con valos negros los resortes de las tapas

superiores. El de la derecha estirado (tapa cerrada) y el de la izquierda contrado (tapa abierta).

d) Engrosamiento de los ejes de las ruedas con un cincel para un mejor ajuste, cambio de

rolineras de las ruedas, apertura de las cavidades en las mquinas para la insercin de los

ejes y colocacin del sistema de rodamiento completo.

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Figura 3. 5. Ejemplo de la insercin de uno de los ejes a travs de la cavidad abierta con oxicorte, donde la parte

punteada de rojo seala la zona ocupada por la rueda, sealada en la figura de la derecha.

e) Reparacin de las grietas en las distintas zonas de la estructura de la mquina.

Figura 3. 6. Ejemplos de grietas en las mquinas de encofrado.

3.2.1.2. Reparaciones mecnicas en la lnea de produccin Entre los puntos referentes a las reparaciones realizadas en el carrusel de produccin se

encuentran los siguientes:

a) Mantenimiento correctivo del tronco de empuje, que incluy el desmontaje, limpieza,

engrase y cambio de rolineras de las cuas. Disminucin de la parte sobresaliente de las

cuas con esmeril para permitir un mejor movimiento en la lnea de produccin.

Grieta

Grieta

40

Figura 3. 7. Desmontaje de una de las lneas de empuje dentro del horno de fraguado para mantenimiento correctivo.

Figura 3. 8. Desmontaje de una de las cuas de los rieles del horno de fraguado. (a) Cua completa; (b) Cua sin

rolineras, en el valo azul se encuentra la zona a reducir con esmerilado.

b) Reduccin del techo del horno de fraguado y colocacin de paredes compuestas por un

polmero de aspecto similar al polietileno estirado, cubierto por lminas de aluminio para

causar el efecto de cava dentro del horno (ver Figura 2. 13).

c) Rediseo de las tuberas que llevan el vapor de las calderas hacia el horno de fraguado.

Colocacin de las lneas de vapor en paralelo en vez de serie (ver Figura 3. 7).

(a) (b)

Troncodeempuje

Tuberasdevapor

41

Figura 3. 9. Tipo de caldera pirotubular utilizada en planta para alimentar de vapor de agua al horno de fraguado.

d) Colocacin del sistema de ventilacin para disminuir el escape de vapor del horno de

fraguado.

e) Cambio de la centralina (bomba que alimenta a un sistema hidrulico a presin) y de los

reductores de la mezcladora, puesta a punto.

3.2.2. Mantenimiento elctrico y electrnico de equipos Entre estas se encuentran las siguientes:

a) Colocacin de los sensores inductivos (clase especial de sensores que sirven para detectar

materiales metlicos ferrosos) en lugar de los de tipo leva, para detectar las abrazaderas

en las conexiones de las mangueras que llevan el aire comprimido hacia los vibradores en

la estacin de vaciado.

42

Figura 3. 10. Sensores inductivos (que detectan el metal de las abrazaderas) en las conexiones de las mangueras de

aire hacia los vibradores.

b) Colocacin de sensores en las plataformas corredoras, para un mejor ajuste.

c) Instalacin del programa Betonmatic en la computadora ubicada en la cabina del operador

del carrusel de produccin, as como la colocacin de la interface entre la computadora y

el mando manual para el uso de la mezcladora marca Betonmac, y de las tolvas y correas

de transporte de material.

43

Figura 3. 11. Equipo marca Betonmac utilizado para llevar las cantidades de mezcla, determinadas por el programa

Betonmatic, hacia la mezcladora.

d) Colocacin del cable de 500 MCM que lleva energa elctrica (desde el transformador)

hacia el galpn donde se producen las estructuras metlicas de refuerzo y construccin de

la bancada elctrica que lleva energa de 110Voltios hacia el mismo.

3.2.3. Otros ajustes

a) Limpieza de botonera de la gra tipo prtico para el buen funcionamiento de la misma.

b) Elaboracin de un decantador para que el agua utilizada para la limpieza de las partes que

componen el conjunto para la mezcla del concreto, salga de la planta con la menor

cantidad de materia particulada posible, y de este modo causar un menor impacto

ambiental.

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c) Elaboracin de un informe de carga del galpn de produccin de anillos para determinar

la necesidad de reemplazar el transformador de energa actual (de capacidad 500 KVA).

Tal informe de carga se muestra detalladamente en la Tabla 3. I.

Tabla 3. I. Informe de potencia y amperaje realizado en Planta de Anillos La Yaguara.

Unidades Potencia (kW) c/u Sub-Total (kW) Corriente (A) c/u Sub-Total (A) I(A) efectivo Sub-Total(KVA) TeoricosMotor de polipasto 4 5,88 23,52 12,7826087 51,13043478 29,52017029 18,816Motor del carro 8 0,22 1,76 0,47826087 3,826086957 2,208992334 1,408Motor de traslacin 4 0,22 0,88 0,47826087 1,913043478 1,104496167 0,704

Sumatoria 26,16 56,86956522 32,83365879 20,928

Motor de dispositivo de giro 1 0,55 0,55 1,195652174 1,195652174 0,690310104 0,44Motor de bomba de vaco rotativa 1 1,5 1,5 3,260869565 3,260869565 1,882663921 1,2Vlvulas a vaco elctricas 2 0,232 0,464 0,504347826 1,008695652 0,582370706 0,3712

Sumatoria 2,514 5,465217391 3,155344732 2,0112

Motor de polipasto 1 18,12 18,12 39,39130435 39,39130435 22,74258017 14,496Motor del carro 2 1,56 3,12 3,391304348 6,782608696 3,915940956 2,496Motor de traslacin 2 1,56 3,12 3,391304348 6,782608696 3,915940956 2,496

Sumatoria 24,36 52,95652174 30,57446208 19,488

Motor de compresor 2 124 248 269,5652174 539,1304348 311,2671017 198,4Sumatoria 248 539,1304348 311,2671017 198,4

Motor de bomba 2 18,643 37,286 40,52826087 81,05652174 46,79800465 29,8288Motor de ventilador 2 18,643 37,286 40,52826087 81,05652174 46,79800465 29,8288

Sumatoria 74,572 162,1130435 93,59600929 59,6576

Motor de empuje 3 2,2 6,6 4,782608696 14,34782609 8,283721254 5,28Motor de plataforma 2 0,37 0,74 0,804347826 1,608695652 0,928780868 0,592

Sumatoria 7,34 15,95652174 9,212502121 5,872

Motor mezcladora 2 46 92 100 200 115,4700538 73,6Sumatoria 92 200 115,4700538 73,6

Motor de cinta 3 7,13 21,39 15,5 46,5 26,84678752 17,112Motor de rosca de carga de cemento 1 al 4 2 7,13 14,26 15,5 31 17,89785834 11,408Motor de rosca de descarga de cemento 1 5,244 5,244 11,4 11,4 6,581793069 4,1952Motor de compresor 1 2,622 2,622 5,7 5,7 3,290896534 2,0976Motor de bomba de agua A B 1 2,622 2,622 5,7 5,7 3,290896534 2,0976Motor de vibrador de ridos 4 0,161 0,644 0,35 1,4 0,808290377 0,5152Motor de bomba de aditivos 1 al 4 2 0,3772 0,7544 0,82 1,64 0,946854441 0,60352

Sumatoria 47,5364 103,34 59,66337682 38,02912

Lmparas dentro del galpn 16 0,4 6,4 0,869565217 13,91304348 8,032699397 5,12Reflectores dentro del galpn 2 0,4 0,8 0,869565217 1,739130435 1,004087425 0,64Reflectores alrededor del galpn 8 0,4 3,2 0,869565217 6,956521739 4,016349699 2,56Luces de los silos 3 2 6 4,347826087 13,04347826 7,530655685 4,8Reflectores del prtico 4 0,4 1,6 0,869565217 3,47826087 2,008174849 1,28Reflectores alrededor de la planta 10 0,4 4 0,869565217 8,695652174 5,020437123 3,2Luces en el horno 6 0,4 2,4 0,869565217 5,217391304 3,012262274 1,92Luces del pasillo (oficinas) 10 0,06 0,6 0,130434783 1,304347826 0,753065569 0,48Luces fluorescentes (oficinas) 32 0,04 1,28 0,086956522 2,782608696 1,606539879 1,024

Sumatoria 26,28 57,13043478 32,9842719 21,024

Motor hidroneumtico 2 1,5 3 3,260869565 6,52173913 3,765327843 2,4Sumatoria 3 6,52173913 3,765327842 2,4

Esmeril elctrico de mano 3 2,852 8,556 6,2 18,6 10,73871501 6,8448Esmeril elctrico fijo 1 3,6432 3,6432 7,92 7,92 4,572614132 2,91456Taladro 1 1,38 1,38 3 3 1,732050808 1,104Mquina soldadora 1 18,4 18,4 40 40 23,09401077 14,72Aire Acondicionado 2 4,6 9,2 10 20 11,54700538 7,36

Sumatoria 41,1792 89,52 51,6843961 32,94336Total (kW) 592,9416 Total (A) 1289,003478

744,2065052 474,35328

Puente gra (Prtico)

Vaccum

Compresor de Aire

Calderas

Puentes gra (dentro del galpn)

Otros equipos

Hidroneumtico

CERESOLA

Mezcladora de concreto

BETONMAC

Iluminacin

45

d) Previamente a la realizacin de los ajustes de calibracin, insercin de partes y reparacin

por soldadura en las mquinas de encofrado, se llev a cabo la limpieza de las mismas

con el uso de un desconcretante y un limpiador lquido marca Shine Werx, de manera de

tener la menor cantidad de impurezas sobre la estructura de la mquina y no afectar

negativamente los procesos posteriores, especialmente la calibracin y la soldadura (el

limpiador es un compuesto de detergentes que emulsifican el aceite, alcalino, que limpia

rpidamente los residuos de aceite, grasa y suciedad; su accin espumante le permite

adherirse a las superficies verticales y penetrar en zonas de difcil acceso).

Tales productos se dejaban actuar sobre la mquina por un tiempo de 3 a 4 horas, para

luego ser retirados (junto con los productos de corrosin generados) con el empleo de

una pistola de agua a presin. En zonas de acceso complicado o con residuos fuertemente

adheridos a la estructura, se aplic la limpieza con un esmeril neumtico con copa de

alambre metlico y con thinner, como por ejemplo en los conos de ajuste de las caras

laterales de la mquina (ver punto (a) inciso 3.2.1.1).

e) Calibracin de las mquinas para encofrado con el empleo de un tornillo micromtrico [1].

Una vez efectuado el proceso de limpieza de las mquinas, previamente a su

reacondicionamiento, se proceda a cerrar las caras laterales aplicando un torque de 200

Nm en los tornillos de ajuste (medido por un torqumetro) para reportar los valores de

distancia longitudinal (transversalmente al arco) en las zonas representadas por los

numerales del 1 al 8 en las mquinas de encofrado segn la Figura 3. 12, excepto para las

mquinas tipo K donde los numerales van del 1 al 4 como se observa en la Figura 3. 13.

46

Figura3.12.Vista transversal de las lneas de calibracin en una mquina de encofrado, representadas por los

numerales del 1 al 8; vlido para los tipo A, B, C, D, E y F.

Figura3.13.Vista transversal de las lneas de calibracin en una mquina de encofrado, representadas por los

numerales del 1 al 4; vlido para los tipo K.

Dichos valores, una vez reportados, se introducan en una hoja de Excel con los valores

originales del fabricante y se aplicaba la siguiente ecuacin para encontrar de manera automtica

el ajuste necesario a realizar:

Mmedido Moriginal = Majuste Ec. 1

donde M es la distancia medida con el micrmetro. Cuando el valor de Majuste result positivo,

indicaba que haba que cerrar ms las caras de las mquinas, por lo que se procedi a aflojar los

47

tornillos de calibracin (tornillo sin fin que choca contra un tope; lo que se mueve es la zona

donde se encuentra la rosca hembra; en este caso, las caras laterales), y viceversa; teniendo en

cuenta que en un aproximado, 1/24 de vuelta en cada tornillo de calibracin de cara lateral

representaba un movimiento de 0,25 mm (esto con las caras laterales de la mquina abiertas).

Luego se cerraban las caras de la mquina y se realizaba nuevamente la medicin de las

longitudes con el tornillo micromtrico; se introducan nuevamente en la computadora con la hoja

de Excel, y de ser necesario se repeta el procedimiento. El error aceptable asumido por la

empresa en cuanto a precisin de la calibracin fue de 0,5 mm (ver ejemplo Tabla 3. II).

Tabla 3. II. Ejemplo de tolerancias para el procedimiento de calibracin de una mquina para encofrado tipo B.

Es de importancia resaltar que dichos valores tienen una gran exigencia en cuanto a error

aceptable (a diferencia de los valores de arco) ya que los mismos se interrelacionan la longitud

del tnel, siendo preocupante la magnificacin del error a lo largo de varios kilmetros de tnel.

Mientras que los valores de calibracin de arco no representan un aspecto de cuidado tan

minucioso, debido a que los bloques siempre van agrupados en juegos de siete piezas.

3.2.4. Reacondicionamiento de las mquinas para encofrado

Como se coment anteriormente, la experiencia con procesos productivos anteriores ha

marcado la necesidad de la reparacin de grietas en distintas partes de la estructura de las

Puntos de Medicin

Anchodel

Molde

ValorTerico Tolerancia

48

mquinas para encofrado (mantenimiento correctivo) como un factor determinante en la

eficiencia de produccin. Esto ocurre a causa del fenmeno de fatiga al que est sujeto el metal

de las mquinas durante la estacin de vibrado; las grietas se presentan generalmente en las bases

que sirven de soporte a los vibradores y en las estructuras troqueladas tipo U a las cuales se

sujetan dichas bases (ver figura Figura 3. 14).

Es importante resaltar que los estudios estuvieron centrados en la reparacin de la fisura

(mantenimiento correctivo) en lugar de centrarse en el fenmeno de fatiga u origen de la misma

(mantenimiento preventivo) debido a que la empresa, bajo rigurosos estudios de produccin

acerca de la permanencia de las mismas en la estacin de vibrado para la compactacin del

concreto del bloque, ha establecido un perodo de tiempo que determina la eficiencia productiva

del carrusel (en este caso 3minutos por bloque) bajo una frecuencia de vibracin de 14,5kHz con

la aplicacin de una presin de aire de 6Bar [1]. Para el presente, no hay posibilidad de modificar

o eliminar esta condicin, debido a las exigencias cuantitativas de bloques, as como de los

valores de resistencia a la compresin con los que tienen que cumplir los mismos; tales

exigencias son requeridas por las empresas involucradas en todo el marco productivo.

Figura 3. 14. Base de un vibrador donde se observa la soldadura que la sujeta a las estructuras de soporte tipo U; en

color blanco se seala la forma de U de las estructuras de soporte.

49

El aspecto en particular que se quiere tratar con el propsito de disminuir este tiempo de

parada de produccin es precisamente la reparacin de dichas grietas en las mquinas para

encofrado, es decir, establecer el proceso de soldadura para el mantenimiento correctivo. De esta

manera se tendra un procedimiento a seguir ms adecuado y confiable que el actual, a favor de la

prolongacin del tiempo de permanencia de las mquinas en el carrusel, lo que repercutira en un

aumento de la produccin.

3.2.4.1. Metal base

La estructura de las mquinas para encofrado que sirven como molde para la elaboracin de

los arcos de concreto reforzado est constituida por acero estructural ASTM A36. Es un material

bastante resistente, en general no es frgil a menos de que se le aplique algn tratamiento trmico

para endurecerlo, presenta buena ductilidad y su resistencia es aceptable.

Su densidad es de 7,85g/cm3 y su difusividad trmica es de 0,114 cm2/s. Es un acero

econmico, de bajo carbono (aproximadamente 0.20 %C) por lo que es de fcil soldabilidad,

favoreciendo su aplicacin en la construccin de estructuras convencionales [2].

El acero estructural A36 es el tipo de acero ms utilizado comnmente en la industria de la

construccin, debido a la gran gama de aplicaciones en el campo gracias a consecuencia de sus

propiedades mecnicas, as como tambin de su costo en el mercado y facilidad de adquisicin.

3.2.4.1.1. Calificacin del metal base

Para evaluar el procedimiento de soldadura aplicado en la estructura metlica para encofrado,

por el hecho de no poder aplicar ensayos metalrgicos destructivos sobre las mquinas, en

conjunto con la existencia un nico molde para cada uno de los 42 bloques de concreto armado,

fue necesario realizar varias pruebas de calificacin de soldadura en cupones de acero A36 como

base. Con este propsito se adquiri una lmina de acero ASTM A36 de 6mm de espesor de la

empresa SUPLIACEROS GT, C.A., con certificacin de calidad SIDOR.

50

Para la calificacin del material existen tres mtodos que son: calificacin qumica (de mayor

importancia ya que da las proporciones de elementos en el metal), calificacin mecnica (acerca

de resistencia y otras propiedades mecnicas) y calificacin metalogrfica (fases presentes en el

metal). Sin embargo, se asumi la certificacin SIDOR de la lmina utilizada para las pruebas en

cupones, tomando en cuenta las propiedades qumicas y mecnicas y obviando la parte

metalogrfica.

A continuacin se muestran las tablas de propiedades qumicas y mecnicas, incluyendo las

de la lmina de acero, las requeridas por SIDOR y las necesarias segn la norma ASTM A36/A

36M-05.

Tabla 3. III. Propiedades qumicas comparativas del acero A36. N/E significa no especificado. %C %Mn %P %S %Si %Cu %Al %Mo %Ni %Cr

Lmina 0,23 0,51 0,09 0,06 0,15 0,08 0,33 0,01 0,05 0,07

SIDOR 0,26 9,99 0,04 0,05 0,40 0,20 0,999 0,05 0,15 0,15

ASTM 0,25 N/A 0,04 0,05 0,40 0,20 N/E N/E N/E N/E

Tabla 3. IV. Propiedades mecnicas comparativas del acero A36.

Resistencia a la Tensin (MPa) Punto de cedencia, mnimo (MPa)

Lmina 444 354

SIDOR 400 550 250

ASTM 400 550 250

Observando con detenimiento las dos tablas anteriores (Tabla 3. III y Tabla 3. IV) se puede

apreciar que el acero A36 utilizado como metal base, cumpli con los requerimientos SIDOR y

ASTM en general, con excepcin en los porcentajes de fsforo y azufre (que tienden a formar

compuestos con los elementos presenten en el acero y ocasionar problemas de fragilidad), lo que

51

ser determinante al momento de efectuar una soldadura con electrodo de revestimiento cido

debido a la formacin de poros en el cordn [8]. Sin embargo, como el electrodo E7018 y el

E6013 empleados en el proceso de soldadura son electrodos de revestimiento bsico, no se le

prestar mayor importancia a este hecho.

De esta manera se da credibilidad a las pruebas de calificacin de soldadura a realizarse en

los cupones, que imitan la reparacin ms eficiente de las mquinas para encofrado, suponiendo

que las estructuras troqueladas tipo U, en las cuales se sujetan las bases de los vibradores, tienen

un espesor