Seminario Análisis de Falla de Elemento Mecánico vía Asignatura Integrada

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE CHILE INACAP VALPARASO REA MECNICA

Seminario de Ttulo Gestin en Anlisis de Fallas en Elementos Mecnicos Va Asignatura Integrada

Anlisis de Falla de pernos de anclaje

Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa. Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Luis Gutirrez Meneses. ngel Valds Muoz.

Valparaso, Diciembre 2008

Seminario de Ttulo Gestin en Anlisis de Fallas en Elementos Mecnicos Va Asignatura Integrada Ingeniera en Maquinaria y Vehculos Automotrices _____________________________________________________________________________________________

AGRADECIMIENTO

En primer lugar agradeceremos a nuestras familias, que estuvieron en todo instante con nosotros, apoyando, sustentando y dndonos las fuerzas para seguir cada da en nuestra carrera.

Tambin y de una manera muy especial a todos los docentes de INACAP que nos acompaaron durante la carrera entregando cada uno de ellos los conocimientos adquiridos a lo largo de todo este proceso.

A los profesores gua Lus Gutirrez Meneses y ngel Valds Muoz, a los profesores Nygel Cayupe Rojas y Ral Romero Beltrn quienes nos ensearon que ms halla de la profesin existe la responsabilidad e importancia en lo que uno hace, y que todo debe de hacerse siempre pensando en beneficio y bienestar de las personas y no el de uno propio, gracias por entregarnos estos valores y las herramientas para ser un mejor profesional. Tambin queremos agradecer a la institucin IDIEM de la Universidad de Chile, que mediante nuestra labor en esta entidad nos brindo la posibilidad de acercarnos ms al rea de la ingeniera y nos permiti de utilizar los diversos instrumentos de medicin que fueron clave en nuestra investigacin.

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INDICE Agradecimientos Introduccin Resea de la Empresa Objetivos Pernos de Anclaje Planteamiento del Problema Esquematizacin del elemento mecnico a evaluar Principales pasos a seguir en el anlisis de falla Esquematizacin del sistema mecnico para el anlisis Requerimientos, especificaciones tcnicas y normas asociadas Ensayos dest. y no destructivos (NDT) para la verificacin de materiales Ensayo a la compresin de muestra de hormign Evaluacin del perno de anclaje Ensayo de Lquidos Penetrantes Ensayo de Ultrasonido Ensayo de Traccin Ensayo de Dureza 2 5, 6 7, 8 9, 10 11, 22 23, 26 27 28 29 29, 30 31 32, 36 36 36, 40 40, 42 42, 48 48, 53



Anlisis Qumico Anlisis de Carga D.C.L de las fuerzas de viento que recibe la estructura Modelamiento del perno de anclaje Esfuerzo Cortante del perno al aplicar el torque D.C.L de las fuerzas que recibe el perno D.C.L para hacer momento en uno de los pernos A Conclusin Anlisis de carga Evaluacin Econmica de Ensayos Conclusin final del anlisis de falla y propuesta econmica Conclusin Bibliografas Anexos

53, 58 59, 62 63 64 65 65 66 67 68, 75 76, 77 78 79 80, 102



INTRODUCCIN

En nuestro trabajo analizaremos un elemento mecnico, el cual tiene como funcin sostener en su base a un prtico o torre de alta tensin del tipo Terminal en la Subestacin Seccionadora 220 Kv Nogales, la cual se encuentra en faenas de construccin. Este prtico de alta tensin se encuentra en proceso de evaluacin por la inspeccin tcnica del mandante TRANSELEC de la empresa CAM Ltda.

La

empresa

C.A.M

Ltda.

(Compaa

Americana

de

Multiservicios)

perteneciente al grupo ENERSIS, es la responsable de las instalaciones en la Subestacin. Esta desarrolla faenas de Obras civiles y Montajes, construyendo desde las fundaciones de las torres y salas elctricas hasta los montajes de estas mismas.

Es justamente en el montaje de los prticos o torres de alta tensin del tipo terminal donde se produjo el corte de uno de sus pernos de anclaje.

Nuestro anlisis se realizar basndose en las especificaciones tcnicas estipuladas en el proyecto para la construccin y montaje de la Sub-Estacin (anexo), esto quiere decir, que se corroboraran las tcnicas, procedimientos y materiales utilizados segn normativas nacionales e internacionales aplicadas en estas especificaciones.5 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


Para esto utilizaremos tcnicas de inspeccin tanto visual como la aplicacin de ensayos destructivos y no destructivos (traccin, dureza, anlisis qumico, lquidos penetrantes, ultrasonido, inspeccin visual, ensayo de resistencia del hormign mediante compresin). Con esto verificaremos los procesos y procedimientos que se hayan utilizado para la fabricacin tanto de las zapatas fundacin del prtico y la calidad de los pernos de anclaje utilizados.



RESEA EMPRESA COMPAA DE MULTISERVICIOS CAM S.A.



Cam, es una Sociedad de Responsabilidad Limitada, propiedad de Enersis S.A., a su vez filial de la multinacional elctrica Endesa, una de las cinco ms grandes en su rubro en el mundo.

Cam es una empresa lder en la creacin de soluciones elctricas integrales para el mercado latinoamericano, ofreciendo mltiples productos, servicios y desarrollos complementarios, basados en la innovacin tecnolgica, as como tambin en una gran capacidad profesional y operativa, que satisface ntegramente con altos estndares de calidad las necesidades y requerimientos de sus clientes.

Su amplia experiencia en el mercado elctrico, le permite transferir este conocimiento a sus clientes, entregando productos y servicios con un amplio respaldo, lo que le ha permitido alcanzar ventas superiores a los 279 millones de dlares anuales.

Cam tiene presencia activa en Argentina, Brasil, Chile, Colombia y Per, ofreciendo en dichos mercados mltiples productos, tecnologa y servicios para los sectores elctrico, sanitario, gasfero, minero, de telecomunicaciones, construccin e industria en general.



OBJETIVOS

Este es lograr determinar la causa por el cual, el perno que analizaremos se encuentra CORTADO, logrando establecer el material adecuado para la confeccin de uno nuevo o confirmando el que ya se ha utilizado. Adems se realizar un descarte de los distintos componentes que afectan o son parte de este sistema, siendo estos por ejemplo:

-

Hormign de la zapata de fundacin Perno de anclaje Plancha base de la estructura Pernos hexagonales y golillas de ajuste de la estructura

Y para ello se realizarn las siguientes acciones:

-

Recopilar informacin sobre el elemento en anlisis. Lograr establecer los ensayos destructivos y no destructivos ms adecuados.

-

A travs de los ensayos realizados poder obtener el material utilizado en la confeccin del perno.

-

Determinar a travs de los ensayos las posibles causas de la falla. Lograr establecer mediante el mtodo cientfico la causa y la solucin del problema.



-

Reconocer las asignaturas impartidas por INACAP que fueron puestas en prctica para comprender y resolver el problema planteado en este seminario.

En todos estos aspectos nos basaremos en las normativas tanto nacionales como internacionales (ASTM, NCh, SAE, AISC) vigentes que rigen la construccin y los materiales de estas estructuras e inspeccin de las mismas.



PERNOS DE ANCLAJE



INTRODUCCIN

Para el uso de materiales de anclaje en fundaciones, tradicionalmente se utiliza el acero ASTM A-307, SAE 1020 o A42-23ES, que corresponde a aceros de bajo contenido de carbono y con buenas propiedades de soldabilidad, pero cuando se requiere un elemento para mayores exigencias mecnicas y de seguridad, aparecen aceros de alta resistencia como los A325 tipo 1, ASTM

A490 Tipo 1 y ASTM A193 Grado B7 en esta considera aceros inoxidables o aleaciones especiales.

Otro

punto

importante

de

evaluar

es

en

situaciones

donde

tradicionalmente se utilizaban anclajes de aceros ASTM A307 o bajo contenido de carbono, aqu se destaca el reemplazo del ASTM A307 por un material seguro de mayor calidad y rendimiento como el ASTM A193 grado B7, con propiedades mecnicas elsticas y un campo plstico muy similar, lo cual permite al tener una mayor resistencia mecnica, logrando disminuir el dimetro y obtener menores costos de montaje y traslados, adems de trabajar con materiales que entregan una mayor seguridad y confiabilidad en condiciones extremas como: Terremotos, Grandes impactos, bajas

temperaturas, viento, etc.

Para evitar prdidas (costo, tiempo, etc.) y riesgos, en la seleccin indicada de estos pernos, personas expertas han clasificado los elementos de



aceros en normas, que componen el conjunto llamado PERNOS en el cual, soporta las fuerzas para producir la unin de la junta.

Estas normas son DIN, ASTM, ASME, BS, INE, INFOR, AWS etc. Las cuales clasifican principalmente: pernos para recipientes a presin y pernos estructurales, este ltimo cae dentro del tema en referencia.

MATERIALES Y DIMENSIONES.

LOS PERNOS DE ANCLAJE en general se identifican de acuerdo a las necesidades del proyecto de ingeniera. Por ejemplo el Material utilizado en pernos SAE 1020, (para un hormign tipo D, segn NCH 170) esta norma no indica la pruebas y/o ensayos que deben cumplir el conjunto (perno, tuerca, golilla) como requerimiento mnimo; solo indica dimensiones y material especificado como SAE para el perno. Por esto es preciso especificar las

caractersticas del perno de anclaje, en el cual se deben indicar los materiales a usar y las normas bsicas aplicables en la fabricacin.

Algunas ingenieras indican los materiales y dimensiones aplicables en la fabricacin de pernos. La sociedad AISC (American institute of steel

Construction), relacionada con los pernos de anclajes a

elementos metlicos

tipo estructurales. Puntualiza que, para seleccionar el material debe considerar el ASTM A325 o ASTM 490. La primera es una especificacin de pernos de acero de alta resistencia para uniones estructurales incluyendo las apropiadas13 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


tuercas y golillas planas endurecidas. La segunda, A-490 es una especificacin de perno de acero aleado templado en proceso de calentamiento y enfriamiento para uniones de acero tipo estructural.

La especificacin A-325, se prescribe para pernos de anclaje y se debe reemplazar por la especificacin A-449 para aceros templables por procesos de calentamientos y enfriamientos. Esta especificacin tambin se refiere a pernos y esprragos de acero templables y dimetros mayores de 1 a travs del proceso indicado para obtener propiedades mecnicas similares.

Los aceros ANSI 1005 al 1025 y ANSI 4140, 1050 etc, son templables.

TUERCAS

De acuerdo a las especificaciones y normas resumidas, los materiales bases para fabricar las turcas de pernos de anclaje, deben tener las siguientes propiedades.

Deben ser diseado e informado, en forma adicional, la identificacin de uno de los ocho grados especificados en tabla XI de la especificacin ASTM A563, para determinar el material y sus propiedades.

Las durezas del ASTM A-563 estn relacionadas con el dimetro de la tuerca, la forma de la tuerca y su grado.14 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


GOLILLAS

De acuerdo a ASTM F-436, los materiales bases para fabricarlas, son muy diversos dependiendo del espesor para menores de 19,1 mm (3/4), y partiendo la fabricacin de planchas y barras, las golillas, deben tener las siguientes propiedades mecnicas:

Traccin , min. Psi. (Mpa) Fluencia , min. Psi. (Mpa) Alargamiento . En 2min %

70.000 (480) 50.000 (345) 21

DUREZAS

Endurecidas; Cementadas:

38 a 45 HRC. 69 a 73 HRC.

DIMENSIONES Y MARCAS.

PERNOS. Se usaran las indicadas en las norma ANSI B.18.2.1. GOLILLAS. Se usaran las indicadas en tabla 3 del ASTM F-436.



MARCAS. Cada perno deber estar identificado de acuerdo a apndice 3 de la Norma ANSI B18.2.1.

DOCUMENTACIN.

Cada tipo de material base para fabricar los componentes de pernos de anclaje (barra, planchas, etc) debern tener sus especificaciones acreditadas en un certificado de calidad. El cual ser emitido por una institucin o laboratorio reconocido.

Si se han usado procesos para cambiar las propiedades de los materiales bases, en orden de adecuar caractersticas mecnicas dichos materiales debern acreditar con un certificado los tratamientos trmicos obtenidos, despus de ser aplicados dichos procesos. y resultados

Se recomienda examinar dichos documentos con el objeto de autorizar o rechazar la adquisicin de dichos pernos.

PRUEBAS Y/O ENSAYOS

Las pruebas A370.

y/o ensayos, se realizaran de acuerdo a la especificacin ASTM



Se solicitara como mnimo:

Pruebas de carga con perno completo, Fuerza a la traccin, anlisis qumico, Dureza.

DETALLES DE FABRICACIN.

TIPOS DE PERNOS

Se denominara por su smbolo compuesto de la letras P (Pernos) y una segunda que se refiere al tipo de diseo estndar (tipo A, B, C, D, E, o F) exceptundose los diseos especiales.

As por ejemplo:

4-8-PA- 6

Significa que son 4 pernos de anclaje, de una pulgada de dimetro, del tipo PA y con seis pulgadas de proyeccin.



Smbolo PA PB PC PD PE PF

Plano Tipo N P200-1 P200-2 P200-3 P200-4 P200-5 P200-6

La designacin de pernos con medidas diferentes a las de algn diseo estndar, se har agregando una X al smbolo de que se trate. EJ (PAX).

La medidas modificadas se indicaran explcitamente en el plano tipo con una nota.

Los pernos de diseo especial se designaran con smbolo (PX) y deber adjuntar plano de fabricacin con sus especificaciones correspondientes.

Generalidades:

La

proyecciones se determinara por: una pulgada de graouting mas el

espesor de la (s) placas bases, mas 3 dimetros del perno. Ver plano tipo No P200-1.



Los pernos tipo PE Y PF, solo podr ser usados hasta un dimetro 1. Su uso esta limitado solo para equipos livianos y de pequeo momento volcante.

Ej: Dimetro superior a dos pulgadas (2) debern indicarse las medidas, conservando la designacin de los estndar de fabricacin.

20PC 16 implica L48, P=16, R=32, S=26 , W=11, T=1 y b= 5.

Los clculos de los pernos estn hecho en base a un hormign tipo D, segn indicacin Nch170 of. 52, un acero SAE 1020 y un rea efectiva calculada a la raz del hilo.

Todos los pernos y tuercas se fabricaran en pulgadas, con hilo UNC para dimetro menores a una pulgada y 8 UNC para los dimetros mayores.

La tolerancia de ajuste de los pernos sern 2A y de las tuercas 2B. Las tuercas sern segn ASA B18.22 hexagonales, pesadas y

semiterminadas.

El fabricante deber entregar los pernos de anclaje con sus respectivas tuercas y golillas, rotuladas con nmero de golpe que indique el dimetro, tipo y proyeccin. Ejemplo; 8PA6



PERNO DE ANCLAJE TIPO PA

P-200-1

DESIGNACIO N DEL PERNO N DIAMETRO PERNO d 1/2" UN TIPO HILO C b ESPESOR GOLILLA t 1/2" 5 R TAMANO GOLILLA W P SEMITERMINADA 2" 2" 1/2 9" 3 1/4" 10" 3 1/4" 11" 4 1/4" 12" 5 1/4" 13' 5 1/4" 1/2" 1/2" 1/2" 1/2" 3/4" 3/4" 14 1/4" 51/4 " 3/4" 15 3/4" 51/4 " 1" 17 1/2" 61/4 " 19" 61/4 " 1" 1" 22 1/2" 7 1/4" 7 1/4" 8" 9" 10" 11" 12' 1 5/8" UN C 1 3/4" UN C 1 1/2" 7/8" UN C 1 1/2" 1" 8U N 1 1/2" 2" 2" 8UN 8UN 8UN 2 1/2" 8UN 2 1/2" 8UN 2 1/2" 3" 1 1/4" 1 1/4" 1 1/4" 1 1/2" 1 1/2" 1 1/2" 4 5 6 7 8 9 11/8 " 10 1 1/4" 11 12 1 1 3/8 1/2" 13 1 5/8" 14 1 3/4" 8U N 15 1 7/8" 8U N 2" 8U N 16 18 2 1/4" 8U N 20 2 1/2" 8U N 22 2 3/4" 8U N 3" 8U N 24

RESUMEN DE ESPECIFICACION :ACERO SAE1020: TOLERANCIA 2A Y 2b TUERCA ASA B 18.2.2 HEXAGON PESADA



APLICACIONES

Fundaciones de elementos estructurales.

Fundacin de elementos estructurales

Zapata de fundacin de elementos estructurales

Fundacin de estructuras CAM Ltda.

Fundacin de estructuras CAM Ltda. 21

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CONCLUSIONES

Los pernos de

anclaje para fundaciones industriales tienen que ser

diseados con mayores requerimientos, para mayores exigencias mecnicas y de seguridad, por eso deben considerase los aceros de alta resistencia como los A325 tipo 1, ASTM A490 Tipo 1 y ASTM A193 Grado B7. con propiedades mecnicas, elsticas y un campo plstico mayor, lo cual permite al tener una mejor resistencia mecnica, lograr disminuir el dimetro y obtener menores costos de montaje y traslados, adems de trabajar con materiales que entregan una mayor seguridad y confiabilidad en condiciones extremas como: Terremotos, Grandes impactos, bajas temperaturas, viento, etc.



PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA



PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Como antes ya se a mencionado, este prtico de alta tensin se encuentra en un proceso de evaluacin, ya que antes de continuar con la construccin de los dems, este debe de ser aprobado, ya sea en su parte constructiva como en los materiales utilizados en su montaje.

Este prtico tiene las siguientes caractersticas:

-

Posee dos zapata fundacin de hormign armado de grado H25 Pernos de anclaje que cumplan los requerimientos ASTM A 193/A 193M B7

-

Planchas o placa de asiento en la base del prtico. Perfiles para la armadura metlica, estos deben cumplir con ASTM A36 Pernos para las uniones de la armadura, correspondientes a un ASTM A490.



FOTO REFERENCIAL

Se recibe informacin por parte de la inspeccin (ITO) del mandante de la obra y del autocontrol de la empresa CAM S.A, coincidiendo ambos en los acontecimientos antes de la falla del perno.

Se reciben las especificaciones tcnicas del proyecto (anexos) para contrastar los procesos de armado y de construccin del prtico y evaluar los materiales utilizados.25 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


Segn las versiones de la inspeccin y el autocontrol, la falla del perno se detecto luego del proceso de montaje de la estructura, situacin en la cual el pernos fue ajustado a la base de la estructura, aplicndose sobre el la carga de los materiales y la fuerzas anexas que estos reciben por parte de los equipos, viento, carga viva, etc., durante ese proceso sealan haber montado los parantes de la estructura, la cual permaneci as toda una noche, y al reanudar las labores al da siguiente se percatan del corte de uno de estos pernos. A su vez tambin se recibe la informacin que durante esa noche hubieron fuertes rfagas de viento que pudieron sobre exigir a los pernos

Fundacin de estructuras

Fundaciones de estructuras Sub-Estacin



ESQUEMATIZACIN DEL SISTEMA MECNICO A EVALUAR



Para hacer un anlisis completo del sistema mecnico, y localizar la causa de la falla primero que nada dividiremos en diferentes fases nuestro sistema mecnico, esto para evaluarlo sistemticamente y de acuerdo las

especificaciones tcnicas dadas.

PRINCIPALES PASOS A SEGUIR EN EL ANLISIS DE FALLA

Reconocer y evaluar los modos de fallas potenciales y las causas asociadas con el diseo y manufactura del sistema.

Determinar los efectos de las fallas potenciales en el desempeo del sistema.

Identificar las acciones que podrn eliminar o reducir la oportunidad de que ocurra la falla potencial.

Analizar la confiabilidad del sistema.

Documentar el proceso.



ESQUEMATIZACIN DEL SISTEMA MECANICO PARA EL ANLISIS DE FALLA

REQUERIMIENTOS:

Diagramas esquemticos y de bloque de cada nivel del sistema, desde sub-ensambles hasta el sistema completo.

Especificaciones de los componentes, lista de piezas y datos del diseo. Especificaciones funcionales de mdulos, sub-ensambles, etc. Requerimientos de manufactura y detalles de los procesos que se van a utilizar.

REQUERIMIENTOS, ESPECIFICACIONES TCNICAS Y NORMAS ASOCIADAS A NUESTRO SISTEMA:

Especificaciones para la construccin de las zapatas. (Grado de Hormign H25)

Especificaciones para la calidad de los pernos de anclaje. (ASTM A 193/ A 193M B7)



Especificaciones para la construccin de la estructura (Cdigo AISC-LRFD para estructuras metlicas, Cdigo ASCE-97 diseo de estructuras reticuladas).

Especificaciones para las soldaduras de la base del prtico.(AWS D1.1 Cdigo de soldaduras para estructuras de acero)

Especificaciones para los pernos de unin del montaje del prtico elctrico. (ASTM A490 - Especificaciones estndar para pernos de acero templados y revenidos para uniones de estructuras de acero.)

Especificaciones del material de los perfiles utilizados para la construccin del prtico elctrico.(ASTM A36 - Especificaciones Estndar para Aceros Estructurales)



ENSAYOS DESTRUCTIVOS Y NO DESTRUCTIVOS (NDT) PARA VERIFICACIN DE LOS MATERIALES



En el siguiente tema daremos a conocer los distintos ensayos realizados a los materiales y procesos constructivos asociados a nuestra estructura, esto con el fin de ratificarlos o descartarlos segn indiquen los requerimientos dados por las especificaciones tcnicas. A su vez tambin esto nos dar la pauta a seguir en el anlisis de falla, ya que podremos asociar o descartar los resultados que no cumplan con los requerimientos tcnicos, a la falla de nuestro elemento mecnico.

Los siguientes ensayos sern presentados segn nos indica el orden previamente establecido en nuestra esquematizacin del sistema mecnico.

ENSAYO A LA COMPRESIN DE MUESTRA DE HORMIGN

Este ensayo fue realizado con el fin de comprobar que la zapata fundacin donde se encuentra empotrado nuestro perno cumple con lo requerido en las especificaciones tcnicas. Estas especificaciones sealan que el hormign debe ser del tipo o grado H25, es decir, debe tener una resistencia a la compresin de 250 Kgf/cm a los 28 das de curado.

Aqu se recopil informacin del laboratorio de autocontrol de CAM Ltda., el cual nos entreg lo siguiente.

Mediante una muestra de hormign tomada durante el proceso de fabricacin de las zapatas fundacin segn indica las normas chilenas NCh 171 EOf.75, 1017 EOf.75, 1019 EOf.74, 1037 Of.77 y la norma internacional ASTM32 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


C1064-08. Donde sealan desde la extraccin de la muestra del camin mixer, pasando por el curado en laboratorio hasta el ensayo propiamente tal de la muestra en la prensa.

Primero se debe hacer la extraccin de la muestra desde el camin mixer, para luego realizar el ensayo de docilidad mediante el mtodo del cono de Abraham y posteriormente confeccionar las 6 probetas cbicas de 20 cm de arista para el ensayo. Esta deben estar como mnimo 20 horas en el lugar de la obra y luego deben ser retiradas para pasar por un curado en laboratorio ya sea este bajo agua o en cmara hmeda durante los prximos das hasta cumplir la primera edad de ensayo que ser de 3 das, este ensayo es optativo y se realiza para chequear la madurez y resistencia del hormign a temprana edad con el fin de proceder al descimbre. Luego al cumplir los 7 das se ensaya otra probeta, la cual debe a lo menos cumplir con el 70% de la resistencia final esperada, y posteriormente se realizan ensayos a los 14, 21 y 2 a los 28 das respectivamente.

Cubo antes del ensayo a la compresin

Cubo despus del ensayo a la compresin 33



En este ensayo se ratific que el hormign utilizado en la zapata fundacin, cumpli con creces la resistencia exigida por las especificaciones, llegando a una resistencia promedio a sus 28 das de 329 (Kgf/cm) superando casi en 80 kilos la resistencia esperada.

Esto segn consta en el certificado emitido por IDIEM Universidad de Chile, n 455.816.





Conclusin del ensayo

Esto nos permite ratificar que el tipo o grado del hormign cumple con la exigencia y por ende el anclamiento del perno al hormign es el que corresponde. Descartando as la posibilidad de que el perno haya sufrido de deformaciones por esfuerzos mltiples debido a un mal anclaje.

EVALUACIN DEL PERNO DE ANCLAJE

ENSAYO DE LIQUIDOS PENETRANTES

Este ensayo esta estandarizado bajo la norma ASTM E 165, y ser realizado con el fin de detectar indicaciones sub-superficiales que nos indiquen problemas de fabricacin del perno, o defectos puntuales que pueda tener.

El ensayo consta de la aplicacin de un producto lquido con una alta propiedad capilar, es decir, con una alta capacidad de penetracin en discontinuidades o defectos que pueda tener la pieza en cuestin.

Hay dos tipos de tintes penetrantes, el tipo 1 que son los fluorescentes visibles bajo luz negra y el tipo 2 coloreados visibles bajo luz blanca, en nuestro caso ocuparemos los tintes del tipo 2 visible por luz blanca bajo el mtodo C que es removible con solvente, estos tintes penetrantes constan de36 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


un agente limpiador (Cleaner/Remover), el agente penetrante, y el agente revelador (Developer).

El ensayo se realiz en el perno que presento la falla, y se inspeccion a lo largo de este hasta la seccin donde se produjo la fractura. Primero se procedi a limpiar la zona a ensayar con el producto solvente

(Cleaner/Remover), una vez limpia la zona de aplic el tinte penetrante dejndolo actuar por un perodo de 15 minutos, que es el tiempo medio para37 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


que el penetrante acte sobre las distintas discontinuidades que se pudiesen hallar en esta pieza. Pasado este tiempo, se quita el penetrante en exceso con un pao limpio humedecido con Cleaner, se limpia toda la pieza siempre cambiando de pao cada vez que ste, este impregnado con penetrante, y siempre humedecido con Cleaner, nunca aplicando el removedor

directamente en la pieza ya que esta accin puede remover el penetrante que se encuentra en las discontinuidades. Una vez realizada la limpieza del penetrante se procedi a aplicar el revelador, el cual se dejo actuar por unos minutos y luego hecho esto se procedi a la inspeccin visual de la pieza.

Equipo Spotcheck (lquidos penetrantes)

Limpieza inicial de la pieza



Aplicacin del penetrante

Limpieza del penetrante

Aplicacin del Revelador

Inspeccin Visual




Como se aprecia en la fotografa, no se encontraron indicaciones relevantes en el contorno de nuestra pieza, esto nos da a conocer que en el proceso de fabricacin del perno no hubieron defectos de rechupe, fisuras de tratamiento trmico, fisuras de costura, etc., por lo cual decidimos aplicar otro ensayo ms para ratificar esta informacin y as descartar fallas por fabricacin del elemento mecnico. Este ensayo es el de ULTRASONIDO.

ENSAYO DE ULTRASONIDO

Este ensayo esta normalizado bajo la ASTM E 164, y ser aplicado a nuestro elemento mecnico con el fin de detectar discontinuidades internas para as ratificar o discriminar el resultado obtenido con los lquidos penetrantes.

Este ensayo consta de una examinacin interna mediante ondas ultrasnicas enviadas por un transductor de doble cristal, las cuales

evidenciarn cualquier discontinuidad interna que se aya producido por defectos en la fabricacin, y sern reflejadas en forma de pulsos en la pantalla del instrumento.

El principio en el que se basa la inspeccin por ultrasonido es el hecho que los materiales presentan diferentes rangos de Impedancia Acstica. Con40 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


frecuencias mayores al rango audible (16 a 20.000 ciclos/segundo) se conoce el nombre de ultrasonido, el cual se propaga a travs de medios slidos y lquidos, considerando como medios elsticos.

A frecuencias mayores a 100.000 ciclos/segundo, y gracias a su energa, el sonido forma un haz similar a la luz, por lo que es utilizado para rastrear volmenes de materiales.

Un haz ultrasnico cumple con algunas de las reglas fsicas de ptica por lo que puede ser reflejado, reflectado, difractado y absorbido. Esto se realiza bsicamente por el mtodo en el cual la onda ultrasnica se transmite y se propaga dentro de una pieza hasta que es reflejada y regresa al transductor proporcionando informacin en su recorrido.



Primero se posiciona la pieza en un rea limpia y pareja, luego de tener preparado el instrumento medidor se aplica gel acoplante al transductor, esto con el fin de mejorar el acople de este con la pieza, y luego se procede a deslizarlo por el sector del ncleo primeramente y luego por el contorno del perno. Se realiza esta operacin en una serie de varios barridos, para as tener una grfica ms clara de todo el interior de la pieza.

Conclusiones del ensayo

Aqu este ensayo nos aclara nuevamente la hiptesis de que el perno no tiene problema alguno de fabricacin, el grafico del instrumento nos muestra claramente que no se reflejan resaltes en los pulsos, por lo cual ratificamos que nuestro elemento no presenta defectos por fabricacin tanto internos como externos.

ENSAYO DE TRACCIN

Este ensayo es realizado para determinar las propiedades mecnicas a la traccin de nuestro perno, para as compararlas con las que dicta la norma ASTM A 193/A 193M B7 y las cuales figuran en los requerimientos del perno a utilizar.

Este ensayo se realiz tomando un perno de semejantes caractersticas del perno fallado, extrado del mismo lote y provedo por el mismo fabricante.42 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


Este perno esta dotado en su parte posterior por una planchuela de 20 mm de espesor y 80 x 80 mm de rea con una tuerca soldada debajo de ella, en su parte superior tiene una golilla con 3 tuercas. Este es cortado en su parte media y posicionado en la mordaza de sujecin de la maquina de traccin, luego utilizando la golilla y las 3 tuercas de la parte superior es firmemente fijado al embolo que ejecutara la traccin. Una vez hecho esto se mide el largo y el dimetro inicial de la probeta, luego se empieza a aplicar la carga, observando y midiendo a distintos intervalos de carga las deformaciones del largo y de la reduccin del rea (acinturamiento) en el perno.



Maquina ensayo Traccin

Mediante este ensayo obtuvimos los siguientes resultados:

FUERZA (KN) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 166 172 159 196 162

L (mm) 0,3 0,7 0,9 1,2 1,4 2,4 4,2 5,8 8,2 9,9 11,2 12,4 13,8 14,5 16,6 18,9 19,8 22,2 25,4 79,1 44



Carga Mxima : 196 (KN) Carga Ruptura : 162 (KN)

Deformacin Unitaria :

= Longitud 582

0,0005155 0,0012027 0,0015464 0,0020619 0,0024055 0,0041237 0,0072165 0,0099656 0,0140893 0,0170103 0,0192440 0,0213058 0,0237113 0,0249141 0,0285223 0,0324742 0,0340206 0,0381443 0,0436426 0,1359107 201,456 402,912 604,368 805,824 1007,281 1208,737 1410,193 1611,649 1813,105 2014,561 2216,017 2417,473 2618,930 2820,386 3021,842 3344,172 3384,463 3203,152 3948,540 3525,482



Esfuerzo v/s Deformacin4500 4000 3500 Esfuerzos 3000 2500 2000 1500 1000 500 000 0, 05 1 00 5 5 0, 12 0 00 2 7 0, 15 4 00 6 4 0, 20 6 00 1 2 9 0, 4 0 00 55 0, 41 2 00 3 7 0, 72 1 00 6 5 0, 99 6 01 5 6 0, 40 8 01 9 3 0, 70 1 01 0 3 0, 92 4 02 4 0 0, 13 0 02 5 8 0, 37 1 02 1 3 0, 49 1 02 4 8 1 0, 5 2 03 23 0, 24 7 03 4 4 2 0, 0 2 03 0 6 0, 81 4 04 4 3 0, 36 4 13 2 59 6 10 7

0,

Deformacin

Esfuerzo de Ruptura : 3525 (Kgf/cm) Esfuerzo de Fluencia : 3203 (Kgf/cm)

Longitud al cortarse:

L = 66,1 58,2 = 7,9 (cm)



% de Alargamiento:

%L = 66.1 58.2 x 100 = 13.6 % 58.2

% de Reduccin de rea:

% RA = 5.06 3.13 x 100 = 38.14 % 5.06

Con este resultado podemos apreciar que el perno utilizado en el prtico de alta tensin, no cuenta con los requerimientos a la traccin descritos en la norma ASTM A 193/A 193M B7, la cual indica que debe soportar a lo menos una carga de 125 (Ksi) u 860 (MPa) a la traccin para pernos de 2 de dimetro o inferior.

Perno Ensayado47 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008



Mediante este ensayo comprobamos que el perno utilizado en el montaje del prtico de alta tensin no corresponde a lo que las especificaciones tcnicas exigen. Para comprobar que nuestro perno no es el apropiado para las exigencias estipuladas, complementaremos las pruebas de este con un anlisis qumico y un ensayo de dureza, para as estar completamente seguro de que el perno no esta cumpliendo con las exigencias que dicta la norma.

ENSAYO DE DUREZA

Este

ensayo

est

regulado

segn

ASTM

A

1038-08

Practica

estandarizada para pruebas portables de dureza por el mtodo de contacto ultrasnico de impedancia. Este mtodo determina valores comparativos de dureza de un material, para esto utilizaremos el instrumento Krautkramer MIC 10. Este equipo de medicin de durezas superficiales obtiene valores referenciales de un material por aplicacin del Mtodo UCI (Ultrasonic Contact Impedance).

A diferencia de las formas convencionales de dureza, bajo los parmetros de carga Vickers, el MIC 10 no evala la huella dejada por el instrumento sino que evala las variaciones de frecuencia de la barra que contiene en su extremo el diamante Vickers.



La barra de metal que contiene en su extremo el diamante Vickers es excitada hasta obtener una frecuencia resonante de aproximadamente 78 Khz, en oscilaciones longitudinales.

Cuando el diamante Vickers hace contacto con el material, la frecuencia resonante cambia. Este cambio de frecuencia tiene directa relacin con el tamao del rea de la huella dejada en el material. El tamao de la huella es una indicacin de la dureza del material.

Las frecuencias resonantes pueden ser medidas con un alto nivel de exactitud, es por esto que el mtodo UCI es recomendado para la evaluacin de las huellas Vickers, ya que su respuesta es ms rpida y fcil.

El instrumento MIC 10 posee la ventaja de realizar la conversin de la unidad de medicin de dureza. El instrumento entrega lecturas en las siguientes unidades: Vickers Rockwell B Rockwell C Brinell : 20 - 1740 (HV).

: 41.0 - 105.0 (HRB). : 20.3 - 68.0 (HRC). : 76.0 - 618.o (HB).



Durometro Krautkramer MIC 10

Primero preparamos nuestra probeta de ensayo, afinando la textura de la superficie primero con un disco abrasivo y al final rematando con una lija para acero de n 900, con el fin de asegurar una superficie adecuada para utilizar el instrumento donde mediramos la dureza.



Probeta a ensayar

Trazado de puntos a medir en el ncleo

Una

vez

realizado

esto

procedimos

a

trazar

los

sectores

donde

mediramos las lecturas para luego calcular un promedio de estas, hecho esto comenzamos a ejecutar las mediciones, las cuales se ven reflejadas en la siguiente tabla.

0 90 180 270

a(HB) 298 279 284 276

b(HB) 275 283 288 283

c(HB) 278 285 291 287

d(HB) Promedio HB 282 283 281 282 277 285 279 281

0 90 180 270

Promedio HB Promedio HRC 283 29 282 29 285 30 281 29 51



Calibracin del equipo en la pieza patrn

Medicin en el ncleo del perno

Lectura de dureza Brinell

Medicin de dureza




Mediante este ensayo nuevamente comprobamos que el perno utilizado en el montaje del prtico no corresponde al sealado en las especificaciones tcnicas ya que tampoco cumple en los rangos de dureza sealados en la norma ASTM A 193/A 193M B7, el cual seala que debe tener dureza mnima 325 HB o mnima 35 HRC.

ANLISIS QUMICO

El siguiente anlisis se realiz mediante el mtodo por Espectrometra de Emisin ptica, el cual tiene los principios fsicos de esta tcnica basada en la emisin de fotones, dentro del rango visible del espectro electromagntico, por parte de los diferentes elementos que componen una muestra al ser excitada por medio de una chispa. Cada elemento emite en una determinada longitud de onda lo cual permite calcular la concentracin de cada uno mediante monocromadores y detectores CCD.



Espectrmetro de emisin ptica.

Este ensayo fue realizado por el departamento Fsico Qumico del IDIEM Universidad de Chile (Casa Central Santiago), el cual arrojo los siguientes resultados segn INFORME DE ENSAYO N 450.082:



INFORME DE ENSAYO N 450.082 OT ZV N 091REFERENTE A: ELABORADO POR: EMITIDO POR: SOLICITANTE: DESTINATARIO: DIRECCION:

FECHA: 11 - 12 - 2008Ensayo de Anlisis Qumico Marcelo Olea R. IDIEM - Santiago CAM-CHILE Jorge Fajardo Prez. Subestacin Seccionadora Nogales.

PAGINA: 1 DE 2

IDENTIFICACION DE LAS MUESTRAS:Pernos denominados por el cliente como: P8: Perno CAM 1/2 . P9: Perno CAM 1 .

Mtodo: Anlisis Qumico por Espectrometra de Emisin ptica. Norma de ensayo: ASTM A-751 -01 Standard test method, practices, and terminology for chermical analysis steel products. Norma de Evaluacin: ASTM A 193/A 193M B7 Standard Specification for Standard Specification for Alloy-Steel and Stainless Steel Bolting Materials for High- Temperature Service. FECHA DE RECEPCION DE LAS MUESTRAS: 09/12/08 FECHA DE LOS ENSAYOS: INICIO: 10/12/2008 FIN : 10/12/2008



INFORME DE ENSAYO N 450.082 OT ZV N 91 FECHA: 11 12 2008 PAGINA: 2 DE 2

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS ENSAYOS REALIZADOS: Analsis Qumico Anlisis qumico Pernos CAM y 1 .COMPOSICIN NOMINAL ASTM A 193/A 193M B7

(P8) Perno CAM 1/2 [%] Peso (1) Estado

(P9) Perno CAM 1 [%] Peso (1) Estado

Elemento

Carbono (C) Manganeso (Mn) Silicio (Si) Fsforo (P) Azufre (S) Cromo (Cr) Niquel (Ni) Molibdeno (Mo) Aluminio (Al) Cobre (Cu)

0. 37 0.49 0.65 1,10 0.15 0.35 0.035 mx. 0.040 mx. 0,75 1,20 No requerido 0,15 0,25 No requerido No requerido

0.235 0.577 0.154 0.0087 0.0230 0,101 0,0890 0,0457 --0,272

NO CUMPLE NO CUMPLE CUMPLE CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE ---NO CUMPLE -------

0.216 0.561 0.133 0.0227 0.0285 0,134 0,0768 0,0406 --0,301

NO CUMPLE NO CUMPLE CUMPLE CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE ---NO CUMPLE



DISPOSICIN FINAL(1) Los resultados obtenidos No cumplen con los requerimientos de composicin qumica de la especificacin ASTM A 193/A 193M B7.

Marcelo Olea R. Inspector de Calidad IDIEM Universidad de Chile

Juan Saabedra M.Jefe Unidad Inspeccion Industrial IDIEM Universidad de Chile

NotasEl presente informe no es una certificacin de lotes o partidas de barras de acero y los resultados obtenidos son vlidos solo para las muestras identificadas en este informe. Los resultados de ensayos de este informe no pueden ser reproducidos parcialmente sin la aprobacin escrita del IDIEM. Versin: 01




Con estos resultados podemos ratificar que el perno en cuestin no cumple con lo requerido segn la norma, ya que se aprecia claramente en el anlisis qumico que los principales materiales aleantes de nuestro perno (carbono, cromo y molibdeno) estn por muy debajo del mnimo exigido, y es por esto que podemos dar la hiptesis que independientemente de la carga tensora que se le aya aplicado o el tipo de carga de los materiales o agentes anexos a la cual esta sometida el prtico (viento, equipos, carga viva, etc.), nuestro perno fallara ya sea por el propio peso de la estructura, la carga que ejerce el viento sobre ella o el mismo torque que se le dio al perno, ya que no cumple con los parmetros mecnicos mnimos que sealan las especificaciones tcnicas.

Es por esto que corroboraremos esta hiptesis mediante un anlisis de las cargas que soporta el perno, para as comprobar matemticamente que el perno fallo por una sobre exigencia a sus caractersticas tanto constructivas como mecnicas.



ANLISIS DE CARGAS



En el presente anlisis de cargas, se estudiaran y calcularan las diferentes cargas a las cuales est sometido el perno de anclaje, aqu nos basaremos en los relatos entregados por la inspeccin y el autocontrol de CAM Ltda., el cual se seal como anteriormente mencionamos, que la falla se produjo una vez montada la estructura, sin incidir permanentemente sobre ella cargas tensoras de cables, cargas de quipos ni cargas vivas (personas), solo la carga ejercida por el torque aplicado (20 kgf/m) y la carga que ejerce el viento sobre la estructura, la cual promedia 90 kgf/m, segn datos en las especificaciones tcnicas entregadas.

Con estos datos calcularemos el esfuerzo mximo a la traccin que tubo que soportar el perno durante el tiempo que sostuvo a la estructura.

Para esto consideraremos la estructura como un elemento macizo, con el fin de unificar las reas de apoyo, y as tener un factor de seguridad mayor. Es as como el rea de los pilares y la del travesao ser considerada rectangular y plana, para efectos del calculo se considerar un solo pilar y se concentrar la mitad de la carga del viento que recibe el travesao, esto ya que la estructura es idntica en ambos extremos.



Modelamiento de la estructura



Altura pilar = 18 (m)

;

Ancho pilar = 1.5 (m)

;

rea de carga = 27 (m)

Largo travesao = 12(m); Ancho travesao = 0.75(m); rea de carga = 9(m)

Carga en el travesao = Carga del viento x rea de carga C. Travesao = 90 (Kgf/m) x 9 (m) = 810 (Kgf) / 2 = 405 (Kgf)

Carga en el pilar = Carga del viento x rea de carga C. Pilar = 90 (Kgf/m) x 27 (m) = 2430 (Kgf)62 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


D.C.L DE LAS FUERZAS DE VIENTO QUE RECIBE LA ESTRUCTURA

Momento de la carga del travesao = 405 x 6.75

= 2734 (Kgf.m)

Momento de la carga del pilar = 2430 x 9 = 21870 (Kgf.m) Ma = 2734 + 21870 = 24604 (Kgf.m)

En este diagrama se presentan las fuerzas del viento y el momento que producen estas centradas en el eje de carga del pilar, siendo trasladada a este la carga del travesao. Apreciando de esta manera que 2 de los cuatro pernos quedan a compresin (no trabajan) y 2 quedan a traccin.63 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


A continuacin modelaremos estas fuerzas con respecto a los pernos que quedan trabajando, dividiendo esta carga en dos, para puntualizar el esfuerzo ltimo a un solo perno.

Primero partiremos con el modelamiento del esfuerzo que resiste el perno de anclaje al momento de ser torqueado con 20 (kgf/m).

Grfica del posicionamiento de uno de los pernos64 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


ESFUERZO CORTANTE DEL PERNO AL APLICAR EL TORQUE T=Fx 20 (Kgf/m) = F x 25.4 1000 F = 787 (Kgf) ; =Tx Ip = 20 x 1.27 /32 x 6.451 ; = 621 (Kgf/cm)

D.C.L

DE LAS FUERZAS QUE RECIBE EL PERNO



En este diagrama se aprecian las reacciones tanto del apriete del perno como las cargas producidas por el viento.

D.C.L PARA HACER MOMENTO EN UNO DE LOS PERNOS A

Aqu se trasladan los momentos al eje del perno, con el fin de hacer la sumatoria de momentos, y determinar el esfuerzo mximo que debe soportar debido a estas cargas.66 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


CONCLUSIN DEL ANLISIS DE CARGAS Como se aprecia en los clculos, el esfuerzo mximo que debe soportar el perno producto de las cargas ya sealadas, son equivalentes a 4282 (Kgf/cm), y contrastando este esfuerzo con el resultado del ensayo de traccin, podemos concluir que el perno fue exigido por mas de 750 (kgf/cm), provocando as el corte de este. Con esto se comprueba la hiptesis planteada luego del anlisis qumico, que seala que el perno fallo producto de los esfuerzos combinados del viento y el apriete del mismo, los cuales exceden las caractersticas mecnicas del elemento en cuestin.67 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


EVALUACIN ECONMICA DE ENSAYOS



En la siguiente evaluacin veremos la opcin que tiene la empresa CAM Ltda., con respecto a la solucin ms viable econmicamente hablando para remediar el problema suscitado.

Esta opcin consta en agregar al valor del lote de los pernos adquiridos, el costo de los ensayos aqu realizado, esto con el fin de asegurar la calidad de los materiales de la zapata fundacin con los pernos instalados, es decir, toda la primera fase del sistema antes de comenzar a realizar el montaje del prtico.

A continuacin daremos a conocer la evaluacin econmica de dos zapatas fundacin teniendo que realizar la reconstruccin de estas, por el no cumplimiento de las especificaciones tcnicas por parte de los pernos de anclaje. Y luego la evaluacin de otras dos zapatas con los ensayos previamente realizados.



CASO N 1 Construccin sin control de calidad TABLA SUMINISTROS MATERIALES Hormign H25 barra de Acero para hormign A-44 de 12 (mm) y 6 (m) de largo Perno de anclaje ASTM A 193/A 193M B7 Total Materiales N Equipo Humano 3 Enfierradores 6 Jornales 1 supervisor Total Mano de Obra Total de dos Zapatas Fundacin Este valor debe multiplicarse por 2 debido a la demolicin de las dos primeras zapatas y reconstruccin de las mismas, esto quiere decir que el costo final es de Valor de la hora $ $ $ 1.667 1.250 2.917 Horas utilizadas 3 4 4 Cantidad 6,75 m 44 8 Valor Total $ $ $ 725.000 264.000 200.000

$ 1.189.000 Valor Total $ $ $ $ 15.003 30.000 11.668 56.671

$ 1.245.671

$

2.491.342

Zapata Fundacin

Enfierradura de Fundaciones 70



CASO N 2 con certificacin de materiales antes de construir TABLA SUMINISTROS MATERIALES Hormign H25 barra de Acero para hormign A-44 de 12 (mm) y 6 (m) de largo Perno de anclaje ASTM A 193/A 193M B7 COSTOS POR ENSAYOS DE MATERIALES Total Materiales N Equipo Humano 3 Enfierradores 6 Jornales 1 supervisor Total Mano de Obra Total de dos Zapatas Fundacin Valor de la hora $ $ $ 1.667 1.250 2.917 Horas utilizadas 3 4 4 Cantidad 6,75 m 44 8 Valor Total $ $ $ 725.000 264.000 200.000

1

$

337.272

$ 1.526.272 Valor Total $ $ $ $ 15.003 30.000 11.668 56.671

$

1.582.943

Aqu se ve reflejado claramente que el valor de fabricacin de las dos zapatas fundacin agregndole los costos de laboratorio para certificar los materiales, es claramente menos al de las dos zapatas reconstruidas, debido al ahorro de materiales y recursos humanos utilizados para ambos casos.



Aunque parezca obvia esta situacin, cabe sealar que el hecho de no constar de un medio de control de calidad (laboratorio) hace incrementar los valores de la construccin debido al mal uso de los materiales, ya sea esto por mala seleccin de los mismos, uso indebido o desconocimientos de

requerimientos tcnicos solicitados. Junto con este ejemplo, tambin es aplicable para las dems construcciones donde emplean pernos de anclaje, ya que con esta metodologa de trabajo apoyado en procesos de calidad, se reducen considerablemente los costos por materiales mal utilizados.

A continuacin damos un detalle de los costos por los ensayos realizados a los pernos de anclaje, los cuales deben considerarse para el total de los pernos adquiridos, siendo estos de las mismas caractersticas de diseo y calidad, si utilizaran otro tipo de perno, se debe realizar a estos los mismo ensayos para certificar la calidad que dicen tener.





ESTADO DE PAGO COMPAA AMERICANA DE MULTISERVICIOS LTDA. BULNES N 1238 SANTIAGO 96.543.670-7 SSEE Nogales COT-ZV-2008-154 JORGE FAJARDO jueves, 20 de noviembre de 2008 ZV-1827-1108016

CLIENTE: DIRECCION: RUT: OBRA/PROYECTO : COTIZACION : ATENCION : EP N IDIEM: N IDIEM: Detalle: Item 1 2 3

Descripcin Ensayo Traccin Analisis Quimico Ensayo de Dureza

Informe 450.058/059 450.058/059 450.058/059

Fecha de Emisin 24-oct-08 24-oct-08 24-oct-08

Unidades 2 2 2

Precio Unitario 3,5 3,2 1,2

Total Partidas 7 6,4 2,4 6 15,8

Total Unidades Total Partidas

TOTAL NOVIEMBRE $

337.272

JUAN SAABEDRA VB JEFE UNIDAD

FECHA

VB CLIENTE

FECHA 74



Estos valores deben ser considerados como costos en del proceso de calidad exigido por el mandante dentro del contrato de licitacin de la obra, el cual menciona que el contratista encargado de ejecutar las obras, en este caso CAM Ltda., debe tener un organismo de auto control que evale, inspeccione y certifique los procedimientos y materiales usados en la construccin de la subEstacin Seccionadora, los cuales sern revisados y supervisados por la ITO del mandante (TRANSELEC).



CONLUSION FINAL DEL ANLISIS DE FALLA Y PROPUESTA ECONMICA

Como conclusin podemos decir que el tipo de acero utilizado en la fabricacin del perno de anclaje estudiado en este anlisis de falla no corresponde a un ASTM A 193/A 193M B7, como lo indican las especificaciones tcnicas de la subestacin seccionadora Nogales, sino que corresponde tanto por sus caractersticas mecnica como qumicas a un acero del tipo SAE 1020, el cual es una clase de acero que puede utilizarse en estado cementado, laminado en caliente o estirado en fro (Calibrado). Se utiliza en elementos de maquinaria que requieran gran tenacidad junto con una dureza no muy elevada.

Se usa principalmente para partes de vehculos y maquinaria, las cuales no estn sometidas a grandes esfuerzos mecnicos como ejes, eslabones para cadenas, pasadores, bujes cementados, tornillera corriente, bridas, clavos para ferrocarril, grapas y pernos de anclaje con solicitaciones mecnicas bajas.

Debido a esto se concluye que el perno fue mal remitido por parte del proveedor, entregando una partida de pernos sin marca alguna de su tipo y grado, como lo especifica la norma, al igual que tampoco entrego certificado alguno para avalar dicha calidad especificada, por estos motivos y por todas las pruebas expuestas en este anlisis se concluye que el perno estudiado no fallo por problemas de instalacin, ni tampoco por problemas de puesta en servicio, sino que fallo por solicitaciones mecnicas para las cuales no fue diseado.76 _____________________________________________________________________________________________ Alumnos: Pablo Glvez Hinojosa, Gregorio Arvalo Miranda. Profesores Gua: Sres.: Lus Gutirrez Meneses, ngel Valds Muoz. Valparaso Diciembre 2008


Es por esto que se recomienda a la empresa CAM Ltda., solicitar la sustuticin total de la partida de pernos de anclaje adquiridos, ya que se vio que el fabricante al no identificar estos elementos como corresponde, produjo que estos fueran vendidos haciendo referencia a una calidad que no poseen. Por este motivo se recomienda exigir la identificacin de los materiales y la certificacin de estos mismos, tanto por la empresa que suministra estos pernos como por un laboratorio externo y acreditado, los cuales debern ejecutar los ensayos y pruebas realizadas en este anlisis, para corroborar la calidad antes de que estos elementos sean puestos en servicio. Ya que econmicamente es ms viable, realizar estos ensayos a un nmero

determinado de unidades por lote para asegurar la calidad especificada, que demoler las dos zapatas fundacin de uno de estos prticos, ya que esto conlleva a prdidas tanto en materiales, mano de obra y retrasos en las

faenas, elementos que tiene un valor muy por encima de los estudios realizado o procesos de calidad implantados.



CONLUSIN

Cuando se presento el problema en cuestin se propuso dar otra visin sobre el anlisis de falla, presentado las diversas tcnicas y procesos evaluativos para identificar las fallas y sealar los diversos ensayos normados internacionalmente para la correcta aplicacin de estos, todo esto con el fin de analizar el problema y aplicar procesos de calidad que hoy en da se estn utilizando en la construccin de nuestro pas. Procesos que dan una mayor confiabilidad a la construccin y montaje, reduciendo as las posibilidades de fallas en los diversos elementos o sistemas, y a su vez reduciendo costos y accidentes.

Es por esto que creemos dar por satisfactorio este anlisis, cumpliendo lo encomendado y esperando dejar una gua a nuestros compaeros, entregando una visin actualizada del anlisis de falla y de los procesos de calidad utilizados hoy en da.



BIBLIOGRAFA

Introduccin a la Metalurgia Fsica segunda edicin: autor SYDNEY AVNER

Manual

de

carretera

Volumen

8

Especificaciones

y

mtodos

de

muestreo, ensayes y control, versin diciembre 2003: Direccin de Vialidad Compendio de Normas para productos de Acero primera edicin 2002 : GERDAU AZA ASTM A 193 Especificaciones estndares para aleaciones de acero, acero inoxidable y pernos de materiales resistente a altas temperaturas de servicio AISC-LRFD Instituto Americano de Acero de construccin

Especificaciones de carga, resistencia y factor de diseo Diciembre, 1999. Especificaciones Tcnicas Sub-Estacin Seccionadora Nogales, Julio 2006 : TRANSELEC.



ANEXOS

ASTM A 193 Especificaciones estndares para aleaciones de acero, acero inoxidable y pernos de materiales resistente a altas temperaturas de servicio

Especificaciones Tcnicas Sub-Estacin Seccionadora Nogales, Julio 2006 : TRANSELEC : ETG E.1.04 Montaje de estructuras de lneas de

transmisin y subestaciones de alta tensin.


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