diseno plataforma mantenimiento ariza 2008

Fecha, 22 de Enero de 2008

NUMERO RAE

PROGRAMA INGENIERIA AERONAUTICA

AUTOR MÓNICA ANDREA ARIZA SIERRA

TITULO

DISEÑO DE PLATAFORMA PARA MANTENIMIENTO DE

AERONAVES

PALABRAS

CLAVES

Perfil estructural Flexión Torsión Modulo plástico Plataforma Mosquetón Arnés Línea de vida Ángulos Deformación axial Tresca Von Mises Deformación unitaria Fuerza de reacción Análisis elementos finitos (FEA)

DESCRIPCION

En la actualidad las plataformas han alcanzado amplia difusión como principales herramientas de mantenimiento en el campo aeronáutico. Lo cual lo convierte en una

necesidad en cualquier tipo de reparación, inspección y

servicio de mantenimiento de cualquier clase. El proyecto en general pretende rediseñar las plataformas

diseñadas por la capital safety company a modo de satisfacer las mismas necesidades pero a un bajo costo, lo cual implica una re-evaluación de los materiales utilizados

por esa compañía, teniendo en cuenta que los valores tales

como esfuerzos , capacidades de carga y funcionalidad no se verán afectados.

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NUMERO RAE


DESCRIPCION

Claro está que este proyecto no pretende llegar hasta le

etapa de construcción del prototipo, solo será una base para

que la compañía Avianca compare los costos de fabricar la

plataforma aquí en nuestro país con la que ofrece la

compañía capital safety company. La importancia de este proyecto es la de proveer de mejores plataformas para la realización del servicio de

mantenimiento de la flota de Avianca, al mismo tiempo es importante, ya que se incursiona en un área desconocida

por el modulo de investigación de la universidad, que son

motores, diseño de aeronaves y aviónica. La idea fundamental es la de llegar a lo propuesto por la capital safety company, en cuanto a funcionalidad, radio de acción, y claro está el grado de seguridad que le provee la

plataforma al técnico que está realizando la labor.

FUENTES

BIBLIOGRAFICAS

GAXIOLA Angulo J. M., Curso de capacitación en

soldadura, 2a. ed. México: Editorial Limusa, S.A., 2001. HIBBELER R.C., Ingeniería mecánica: estática, 7a. México:

Prentice Hall Hispanoamericana, 1995. MARULANDA Arévalo J., ZAPATA Meneses A., MESA

Grajales D., Fundamentos en la soldadura de los metales, Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira, 2007. KOELLHOFFER L., MANZ A. F., HORNBERGER E. G., Manual de soldadura, México: Editorial Limusa, S.A., 2000. TORRE Marina J. A., Manual de soldadura, 8a. ed. México:

Prentice Hall, 1996. Manual de prevención de accidentes, www.aerocivil.gov. co/controlseg/prevencion/MANUAL_PREVAC_UAEAC.pdf ,17 de sep. de 2007, Aerocivil, Colombia, 2007.



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NUMERO RAE


FUENTES

BIBLIOGRAFICAS

ANZI Z359 Update, www.capitalsafety.com/Portals/0/csg_ansi_brochure.pdf, 17 de sep de 2007, capital safety, USA, 2007. DBI-SALA Products, www.capitalsafety.com, 10 sep de 2007, capitalsafety, USA, 2007. Software AlGOR Software Package, y sus correspondientes manuales. SOLID EDGE V.20

CONTENIDOS

INTRODUCCIÓN 1. PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA 1.1 ANTECEDENTES 1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1.3 JUSTIFICACIÓN 1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo general 1.4.2 Objetivos específicos 1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 1.5.1 Alcances 1.5.2 Limitaciones 2. MARCO DE REFERENCIA 2.1 MARCO CONCEPTUAL-TEORICO 2.1.1 Selección de una escala 2.1.1.1 Rampa 2.1.1.2 Escalera 2.1.1.3 Escalera de peldaños 2.1.1.4 Escala 2.1.2 Normas de seguridad



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CONTENIDOS

2.1.3 Seguridad para escalas 2.1.3.1 Seguridad en el diseño 2.1.4 Normas de la plataforma 2.1.4.1 Normas ANSI Z539 2.1.5 Prevención de caídas 2.1.6 Dispositivos de protección contra caídas de altura 2.1.6.1 Arnés anticaída 2.1.7 Línea de Vida Auto Retráctil 2.1.8 Productos recomendados 2.1.9 Personal calificado 2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO 3. METODOLOGÍA 3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN 3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB/SUB-LÍNEA DE FACULTAD/CAMPO TEMÁTICO 3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 3.4 HIPÓTESIS 3.5 VARIABLES 3.5.1 Variables Independientes 3.5.2 Variables dependientes 4. DESARROLLO INGENIERIL 4.1 ALTURA MÁXIMA AERONAVES DE AVIANCA 4.2 MATERIALES 4.2.1 Perfiles tubulares rectangulares 4.2.1.1 Material de fabricación 4.2.1.2 Proceso de producción 4.2.2 Perfiles tubulares cuadrados 4.2.2.1 Material de fabricación 4.2.3 Otros materiales 4.3 DISEÑO DE LA PLATAFORMA 4.3.1 Ruedas



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CONTENIDOS

4.3.2 Base de la estructura 4.3.3 Escalones 4.3.4 Escalera fija 4.3.5 Escalera de desplazamiento 4.3.6 Soporte mecanismo de escalera 4.3.7 Plataforma de alcance 4.3.8 Ruedas de desplazamiento 4.4 SOLDADURA 4.4.1 Tipo de soldadura 4.4.2 Uniones 4.4.3 Soldadura de aceros al carbono 4.5 TABLA DE PRESUPUESTO 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS 5.1 ANÁLISIS LINEAR ESTATICO PLATAFORMA FINIT ELEMENT ANALISYS (FEA) 5.2 ANÁLISIS BASICO POR ELEMENTOS FINITOS 5.2.1 Análisis estático 5.2.2 Criterios de falla 5.2.3 Modos de falla 5.2.4 Criterio de falla de Tresca 5.2.5 Criterio de falla de von mises 5.2.6 Tipología de los elementos finitos 5.2.6.1 Elemento rigido . truss 5.2.6.2 Elemento viga-beam 5.2.7 Propiedades a ser suministradas 5.2.8 Datos de las cargas intermedias 5.2.9 Cargas Térmicas 5.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS PLATAFORMA 5.4 ANÁLISIS ESTRUCTURAL CANASTA 5.5 ANÁLISIS ESTRUCTURAL ESCALON 6. CONCLUSIONES



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CONTENIDOS

7. RECOMENDACIONES 8. BIBLIOGRAFIA ANEXOS

METODOLOGIA

3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN

Empírico-analítico, también conocido como "positivista",

"pragmatista", etc., marcado por un estilo de pensamiento sensorial, por una orientación concretaobjetiva hacia las

"cosas", por un lenguaje numérico-aritmético, por una vía inductiva y por unas referencias de validación situadas en

la "realidad objetiva". 3.2. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB/ SUB-LÍNEA

DE FACULTAD/ CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA.

Tecnologías Actuales y Sociedades Instrumentación y Control de Procesos Diseño y Construcción de Aeronaves 3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN Se estudiaran imágenes de las diversos tipos de

plataformas que existen en la industria aeronáutica y por

consiguiente su función, altura, capacidad de carga, nivel de seguridad y confort del operario para luego efectuar la elección que se adecue a la flotilla de aeronaves que

posee la aerolínea AVIANCA, para así seleccionar el tipo

de plataforma multifuncional que provea a la empresa de una herramienta de mantenimiento de fácil uso y que supla las necesidades que actualmente requieren de rápida solución dentro del departamento de

mantenimiento de la aerolínea AVIANCA.



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METODOLOGIA

Al haber escogido el tipo de plataforma de acuerdo al estudio que se menciona en el párrafo anterior, se

recopilara información detallada sobre la misma, la cual

es proporcionada en la página Web de la capital safety

company, CAPITAL SAFETY, www.capitalsafety.com, DBI-SALA Products,; para así poder obtener información

pertinente a medidas, esfuerzos y materiales, los cuales serán tenidos en cuenta para la elaboración de este

proyecto como base en el rediseño de la plataforma. Se realizara la comprobación del comportamiento de la plataforma que se pretende construir en nuestro país para

la aerolínea AVIANCA una vez aplicadas las cargas

correspondientes, esta comprobación se realizara con

modelos computarizados hechos en programas como SOLID EDGE y ALGOR, ya que su facilidad para cambiar variables relacionadas con la composición y resistencia

de los materiales, hacen muy fácil el estudio de los

diferentes aceros con solo cambiar ciertos valores dentro del programa. Luego se analizan los valores obtenidos del análisis

computacional, para así definir si cumple con la mayoría

de las especificaciones allí encontradas, esto con el fin de

que el cambio de material del original a otro no afecte la seguridad e integridad e la plataforma y mucho menos del técnico cuando está realizando las tareas de mantenimiento en la aeronave. Después de determinar todo lo anterior se realiza una

tabla donde se proporciona un valor aproximado de los costos, pues estos pueden variar dependiendo de las diferentes empresas o almacenes en donde se realicen las cotizaciones. Para así evaluar la viabilidad de la construcción en

nuestro país, o determinar si es más viable traerla desde

estados unidos, es importante aclarar que este análisis lo



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METODOLOGIA

realizara el departamento de mantenimiento de la aerolínea Avianca, este proyecto no pretende hacer el

estudio de viabilidad dicho anteriormente. 3.4 HIPÓTESIS

En nuestro país existe el personal calificado, herramientas

físicas y computacionales, además de contar con todos los materiales necesarios para realizar todo el proceso de desarrollo conceptual, matemático y estructural,

necesarios para fabricar una plataforma multifuncional que se adecue a las aeronaves que posee la aerolínea

AVIANCA.

3.5 VARIABLES

3.5.1 Variables Independientes. Tipo de materiales: Aceros al carbón, pintura anticorrosiva, tornillos grado 8 y

ruedas industriales.

3.5.2 Variables Dependientes. Diseños, costos y

Procesos de Producción.

CONCLUSIONES

Plataforma de mantenimiento

El modelo tiene tendencia a desplazarse sobre el eje X una vez aplicada la carga sobre la canasta, esto quiere decir que las uniones ubicadas sobre la base tienden a desplazarse, los movimientos y las cargas aplicadas repetitivamente pueden producir fatiga del material produciendo la desunión entre los miembros

estructurales. El material presenta una fluencia mínima. Esto quiere



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decir que el material es estáticamente estable, solo los

rieles laterales se encuentran sometidos a 12.20916 N/mm². El esfuerzo de fluencia del acero estructural ASTM A 500 posee un valor de 79300 N/mm², limite en el cual el acero

deja de comportarse en la zona elástica para pasar a la

zona plástica. Una vez el elemento pase a la zona

plástica se presentará deformación permanente. La tensión máxima presentada en la plataforma

corresponde a 14.19238 N/mm², lo cual indica que la

estructura nunca sobrepasara la zona elástica. La deformación unitaria se define como la elongación de

un material producido por un esfuerzo de tracción. La deformación unitaria máxima presentada en la

plataforma se encuentra en los rieles y esta posee un valor máximo de 6,53391 e-005 mm/mm, lo cual traduce que la sección transversal del elemento sujeto a

compresión sufrirá un mínimo cambio en el área de

sección transversal. Canasta

El modelo tiene tendencia a desplazarse sobre el eje Z una vez aplicada la carga sobre la canasta, esto quiere decir que las uniones ubicadas sobre la base tienden a desplazarse, los movimientos y las cargas aplicadas repetitivamente pueden producir fatiga del material produciendo la desunión entre los miembros



rieles laterales se encuentran sometidos a 53,0493 N/mm².



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El material presenta una fluencia mínima. Esto quiere


rieles laterales se encuentran sometidos a 12.20916 N/mm². El esfuerzo de fluencia del acero estructural ASTM A 500 posee un valor de 79300 N/mm², limite en el cual el acero

deja de comportarse en la zona elástica para pasar a la

zona plástica. Una vez el elemento pase a la zona


corresponde a 14.19238 N/mm², lo cual indica que la

estructura nunca sobrepasara la zona elástica. La deformación unitaria se define como la elongación de

un material producido por un esfuerzo de tracción. La deformación unitaria máxima presentada en la

plataforma se encuentra en los rieles y esta posee un valor máximo de 6,53391 e-005 mm/mm, lo cual traduce que la sección transversal del elemento sujeto a

compresión sufrirá un mínimo cambio en el área de

sección transversal. Canasta

El modelo tiene tendencia a desplazarse sobre el eje Z una vez aplicada la carga sobre la canasta, esto quiere decir que las uniones ubicadas sobre la base tienden a desplazarse, los movimientos y las cargas aplicadas repetitivamente pueden producir fatiga del material produciendo la desunión entre los miembros



rieles laterales se encuentran sometidos a 53,0493 N/mm².



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El esfuerzo de fluencia del acero estructural ASTM A 500 posee un valor de 79300 N/mm², limite en el cual el acero

deja de comportarse en la zona elástica para pasar a la zona plástica. Una vez el elemento pase a la zona


corresponde a 46,9617 N/mm², lo cual indica que la

estructura nunca sobrepasara la zona elástica. Escalón

El modelo tiene tendencia a desplazarse sobre el eje Y una vez aplicada la carga sobre el escalón, esto quiere

decir que las uniones ubicadas sobre los extremos del escalón tienden a desplazarse, los movimientos y las

cargas aplicadas repetitivamente pueden producir fatiga del material produciendo la desunión entre los miembros

estructurales. El esfuerzo de fluencia del acero estructural ASTM A 500 posee un valor de 79300 N/mm², limite en el cual el acero

deja de comportarse en la zona elástica para pasar a la zona plástica. Una vez el elemento pase a la zona


corresponde a 497,036 N/mm², lo cual indica que la

estructura nunca sobrepasara la zona elástica. El material presenta una fluencia mínima. Esto quiere

decir que el material es estáticamente estable, solo las

bases laterales se encuentran sometidos a 511,654 N/mm².



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DISEÑO DE PLATAFORMA PARA MANTENIMIENTO DE AERONAVES

MÓNICA ANDREA ARIZA SIERRA

[email protected]

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERIA AERONÁUTICA

BOGOTÁ

2008



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DISEÑO DE PLATAFORMA PARA MANTENIMIENTO DE AERONAVES

MÓNICA ANDREA ARIZA SIERRA

[email protected]

Monografía para optar al título de Ingeniero Aeronáutico

Asesor

Ing. Jorge A. Rippe Sierra

Tools and Equipment Engineer

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERIA AERONÁUTICA

BOGOTÁ

2008



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Nota de Aceptación

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

Presidente del Jurado

________________________________

Jurado

________________________________

Jurado

Bogotá, 12 de Noviembre de 2008



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A Dios por darme el don más preciado, la vida. Por guiarme en todo momento, y

rodearme de personas gratas y valiosas que me motivan aun más.

A mi familia con todo mi amor, que ha creído en mí y me ha apoyado dándome la

fuerza y templanza para seguir adelante y luchar cada día por mis sueños.



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AGRADECIMIENTOS

A la empresa AVIANCA por su colaboración para la elaboración de este proyecto.

Señor Jorge Rippe Sierra, Ingeniero de Herramientas de AVIANCA y asesor de

esta tesis por su apoyo, confianza e ideas.

Señor Jhon Alfred Vacca Diaz, Ingeniero de Soporte de AVIANCA por su

constante interés, motivación y su valiosa participación en este proyecto.

Señor Wiliam Tabares, Ingeniero analista de SATENA por su colaboración y

orientación.



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CONTENIDO

Pág.

LISTA DE TABLAS

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE ANEXOS

INTRODUCCIÓN 14

1. PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA 15

1.1 ANTECEDENTES 15

1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 18

1.3 JUSTIFICACIÓN 19

1.4 OBJETIVOS 20

1.4.1 Objetivo general 20

1.4.2 Objetivos específicos 20

1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 22

1.5.1 Alcances 22

1.5.2 Limitaciones 22

2. MARCO DE REFERENCIA 23

2.1 MARCO CONCEPTUAL-TEORICO 23

2.1.1 Selección de una escala 26

2.1.1.1 Rampa 27

2.1.1.2 Escalera 27

2.1.1.3 Escalera de peldaños 27

2.1.1.4 Escala 27

2.1.2 Normas de seguridad 28

2.1.3 Seguridad para escalas 33

2.1.3.1 Seguridad en el diseño 36

2.1.4 Normas de la plataforma 36



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2.1.4.1 Normas ANSI Z539 37

2.1.5 Prevención de caídas 45

2.1.6 Dispositivos de protección contra caídas de altura 47

2.1.6.1 Arnés anticaída 47

2.1.7 Línea de Vida Auto Retráctil 50

2.1.8 Productos recomendados 51

2.1.9 Personal calificado 53

2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO 54

3. METODOLOGÍA 56

3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN 56

3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB/SUB-LÍNEA DE 56

FACULTAD/CAMPO TEMÁTICO

3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 56

3.4 HIPÓTESIS 58

3.5 VARIABLES 58

3.5.1 Variables Independientes 58

3.5.2 Variables dependientes 58

4. DESARROLLO INGENIERIL 59

4.1 ALTURA MÁXIMA AERONAVES DE AVIANCA 59

4.2 MATERIALES 60

4.2.1 Perfiles tubulares rectangulares 60

4.2.1.1 Material de fabricación 61

4.2.1.2 Proceso de producción 61

4.2.2 Perfiles tubulares cuadrados 66

4.2.2.1 Material de fabricación 66

4.2.3 Otros materiales 68

4.3 DISEÑO DE LA PLATAFORMA 70

4.3.1 Ruedas 71

4.3.2 Base de la estructura 72



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4.3.3 Escalones 73

4.3.4 Escalera fija 73

4.3.5 Escalera de desplazamiento 74

4.3.6 Soporte mecanismo de escalera 75

4.3.7 Plataforma de alcance 77

4.3.8 Ruedas de desplazamiento 79

4.4 SOLDADURA 80

4.4.1 Tipo de soldadura 80

4.4.2 Uniones 83

4.4.3 Soldadura de aceros al carbono 84

4.5 TABLA DE PRESUPUESTO 85

5. ANÁLISIS DE RESULTADOS 90

5.1 ANÁLISIS LINEAR ESTATICO PLATAFORMA 90

FINIT ELEMENT ANALISYS (FEA)

5.2 ANÁLISIS BÁSICO POR ELEMENTOS FINITOS 91

5.2.1 Análisis estático 92

5.2.2 Criterios de falla 93

5.2.3 Modos de falla 94

5.2.4 Criterio de falla de Tresca 98

5.2.5 Criterio de falla de von mises 98

5.2.6 Tipología de los elementos finitos 99

5.2.6.1 Elemento rigido � truss 99

5.2.6.2 Elemento viga-beam 100

5.2.7 Propiedades a ser suministradas 102

5.2.8 Datos de las cargas intermedias 104

5.2.9 Cargas Térmicas 105

5.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS PLATAFORMA 106

5.4 ANÁLISIS ESTRUCTURAL CANASTA 116

5.5 ANÁLISIS ESTRUCTURAL ESCALÓN 125



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6. CONCLUSIONES 133

7. RECOMENDACIONES 136

8. BIBLIOGRAFÍA 137

ANEXOS



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LISTA DE TABLAS

Pag.

Tabla 01. Diferentes medios de acceso 27

Tabla 02. Verificación Disposiciones Mínimas de Seguridad 29

y Salud

Tabla 03. Altura máxima del estabilizador vertical según el tipo de 59

aeronave

Tabla 04. Propiedades mecánicas requeridas por ASTM A-500 62

Grado C

Tabla 05. Características y denominación del perfil estructural 63

rectangular

Tabla 06. Valores de flexión del perfil estructural rectangular 64

Tabla 07. Valores torsión y modulo plástico del perfil estructural 65

rectangular

Tabla 08. Características y denominación del perfil estructural 67

cuadrado

Tabla 09. Valores flexión, torsión y modulo plástico del perfil l 68

estructura cuadrado

Tabla 10. Características de los diferentes tipos de electrodos 82

Tabla 11. Presupuesto ruedas 85

Tabla 12. Presupuesto base principal 85

Tabla 13. Presupuesto escalera fija 86

Tabla 14. Presupuesto escalera desplazamiento 86

Tabla 15. Presupuesto plataforma de alcance 87

Tabla 16. Presupuesto conexión entre escaleras 87

Tabla 17. Presupuesto sistema de deslizamiento 88

Tabla 18. Presupuesto plataforma de mantenimiento 88



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LISTA DE FIGURAS

Pag.

Figura 01. Partes de la escalera y escalas de peldaños 28

Figura 02. Escalón con superficie antideslizante 35

Figura 03. Escalón con superficie antideslizante 35

Figura 04. Ganchos de resorte 38

Figura 05. Mosquetones 38

Figura 06. Mosquetones 39

Figura 07. Arneses de cuerpo completo 39

Figura 08. Eslinga amortiguadora de impacto 40

Figura 09. Línea de vida autoretráctil 44

Figura 10. Sistema de rescate Rollgliss® 44

Figura 11. Dispositivo automático de control del descenso 45

Figura 12. Güinches avanzados 45

Figura 13. Arnés de cuerpo completo 48

Figura 14. Arnés de cuerpo completo 48

Figura 15. Arnés de cuerpo completo tipo cruzado 49

Figura 16. Arnés de pecho y cintura 49

Figura 17. Línea de vida autoretractil 50

Figura 18. Dispositivo anticaida con enrollador 51

Figura 19. Productos recomendados según el tipo de industria 52

Figura 20. Altura de las aeronaves de AVIANCA 60

Figura 21. Perfil Estructural 62

Figura 22. Diseño opcional de la plataforma 70

Figura 23. Ensamble de la plataforma 70

Figura 24. Ruedas industriales para trabajo pesado 71

Figura 25. Ensamble de la base principal 72

Figura 26. Ensamble del escalón 73



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Figura 27. Ensamble escalera fija 74

Figura 28. Ensamble escalera de desplazamiento 75

Figura 29. Ensamble soporte mecanismo de escalera 76

Figura 30. Soporte entre escalera fija y de desplazamiento 76

Figura 31. Ensamble plataforma de alcance 77

Figura 32. Ángulos 90° bajo la lámina antideslizante 78

Figura 33. Ensamble del sistema de deslizamiento 79

Figura 34. Parte posterior sistema de deslizamiento 80

Figura 35. Características del área de soldadura 83

Figura 36. Barra cargada axialmente 91

Figura 37. Modelo de elemento finito 92

Figura 38. Elemento Truss de 2 grados de libertad 92

Figura 39. Deformación axial del elemento Truss 93

Figura 40. Acero bajo una carga estática de tensión 95

Figura 41. Relación típica de esfuerzo-deformación del concreto 96

aplicando varios esfuerzos de compresión Ksi.

Figura 42. Elemento rígido y grado de libertad 100

Figura 43. Elemento viga delimitado por sus tres nodos 100

Figura 44. Grados de libertad para un elemento viga 101

Figura 45. Cargas positivas sobre un elemento viga 101

Figura 46. Esfuerzos sobre un elemento viga 102

Figura 47. Diferentes tipos de fuerzas aplicadas y sus 103

empotramientos

Figura 48. Carga concentrada y momento concentrado 105

Figura 49. Carga térmica 105

Figura 50. Desplazamiento en el eje Y 107

Figura 51. Desplazamiento eje X 108

Figura 52. Desplazamientos eje Z 109

Figura 53. Principio de Tresca 110



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Figura 54. Tensión Von Mises 111

Figura 55. Deformación Unitaria Principal Máximo 112

Figura 56. Fuerza de reacción componente X 113

Figura 57. Fuerza de reacción componente Y 114

Figura 58. Fuerza de reacción componente Z 115

Figura 59. Desplazamiento componente Y 116

Figura 60. Desplazamiento Componente X 117

Figura 61. Desplazamiento componente Z 118

Figura 62. Tensión Tresca 119


Figura 64. Deformación unitaria principal máximo 121

Figura 65. Fuerza de reacción componente X 122



Figura 68. Desplazamiento Componente X 125

Figura 69. Desplazamiento Componente Y 126

Figura 70. Desplazamiento componente Z 127


Figura 72. Tensión Tresca 129

Figura 73. Fuerza de Reacción Componente X 130



Figura 76. Diseño plataforma de mantenimiento final 136



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14

INTRODUCCIÓN

En la actualidad las plataformas han alcanzado amplia difusión como principales

herramientas de mantenimiento en el campo aeronáutico. Lo cual lo convierte en

una necesidad en cualquier tipo de reparación, inspección y servicio de

mantenimiento de cualquier clase.

El proyecto en general pretende rediseñar las plataformas diseñadas por la capital

safety company a modo de satisfacer las mismas necesidades pero a un bajo

costo, lo cual implica una re-evaluación de los materiales utilizados por esa

compañía, teniendo en cuenta que los valores tales como esfuerzos , capacidades

de carga y funcionalidad no se verán afectados.

Claro está que este proyecto no pretende llegar hasta le etapa de construcción del

prototipo, solo será una base para que la compañía Avianca compare los costos

de fabricar la plataforma aquí en nuestro país con la que ofrece la compañía

capital safety company.

La importancia de este proyecto es la de proveer de mejores plataformas para la

realización del servicio de mantenimiento de la flota de Avianca, al mismo tiempo

es importante, ya que se incursiona en un área desconocida por el modulo de

investigación de la universidad, que son motores, diseño de aeronaves y aviónica.

La idea fundamental es la de llegar a lo propuesto por la capital safety company,

en cuanto a funcionalidad, radio de acción, y claro está el grado de seguridad que

le provee la plataforma al técnico que está realizando la labor.



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15

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 ANTECEDENTES

Con la fabricación de los primeros constellation y por ser un avión de gran

envergadura con una proyección en los planos con un ángulo de inclinación

diedro, fue necesario la implementación de bancos con configuraciones diferentes

a las anteriores; con las consecuencias de accidentes del personal técnico de

aviación lo mismo que daños por golpes presentados en el fuselaje del avión para

las labores de mantenimiento. Por esta época se fundó la empresa Mero de

Alemania, quienes dieron inicio al trabajo con bancos teniendo en cuenta

protecciones de seguridad y protectores contra las superficies de las aeronaves.

Uno de los diseños que más tuvo acogida en la empresa anteriormente

mencionada fue el diseño de un banco integral, el cual cubría todas las áreas de

las aeronaves en los 360 grados, lo cual significa de gran importancia para este

proyecto ya que brinda una pauta a seguir y un buen punto de inicio para los

requerimientos mínimos a los cuales una plataforma para tareas de mantenimiento

debe cumplir, en función de su practicidad y funcionalidad, a que en ese momento

no se tenía las condiciones necesarias para brindar las comodidades ni mucho

menos lo mínimos elementos de seguridad para el técnico, en resumen se

prestaba más importancia a la función que a la seguridad.

La compañía capital safety company ha estudiado las diferentes formas que puede

tomar las plataformas de mantenimiento para esto se ha valido de diferentes áreas

de trabajo como son los hangares y los espacios al aire libre, para determinar la

mejor forma de realizar las tareas de mantenimiento, probando al mismo tiempo

diferentes materiales, lo cual para este proyecto significa una gran contribución de

análisis el cual se verá reflejado en una mejor solución para las necesidades que

requiere la aerolínea colombiana AVIANCA



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16

Con esto se minimizaron los riesgos de accidentes y se logró en un alto porcentaje

la reducción de los daños producidos a los aviones, generados por los impactos

de los bancos en las diferentes partes de la aeronave.

Debido al alto índice de accidentes por la parte superior del avión la empresa Dow

Quimica realizó un estudio el cual se reflejó en el diseño de soportes personales

que tenían como función amortiguar la caída de los técnicos en aviación

empleando una función, amortiguar la caída de los técnicos en aviación

empleando una línea de vida que atravesaba todo el hangar cubriendo el fuselaje

de la aeronave. Así mismo, se colocaron líneas de vida transversales para los

trabajos sobre los planos del avión, esto representa una base de datos a tener en

cuenta por su importancia en la posible utilización de esta técnica de sujeción en

los hangares de la aerolínea AVIANCA

Todo lo anterior hasta nuestros días ha mejorado los sistemas de protección a la

hora de realizar tareas de mantenimiento para diferentes áreas del avión y lograr

de esta manera, efectuar todos los campos de mantenimiento establecidos en los

task card del mantenimiento programado.

En la actualidad se pueden emplear materiales como aluminio pero debido a su

alto costo, los bancos de hoy se fabrican bajo la norma ASTM-36 (acero

estructural) o ASTM-500 el cual permite un bajo costo comparado con el aluminio

y la aplicación de llantas con frenos de seguridad, esta información se utilizará

para llevar a cabo uno de los objetivos de la compañía AVIANCA que es la de

reducción de costos, ya que intentan determinar si es más viable la construcción

de una plataforma de similares características a las proporcionadas por la capital

safety company aquí en nuestro país , que si se importara desde su fabrica matriz.



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17

Por último cabe citar la utilización de las normas Z.359 las cuales son un estándar

internacional a la hora de diseñar y construir cualquier tipo de plataforma para uso

civil, estas normas se utilizarán como pauta a seguir durante todo el transcurso del

proyecto ya que de una u otra forma determinarán cada uno de los pasos a seguir

para llegar al objetivo final de este proyecto.



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1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

Las actuales plataformas de AVIANCA a pesar de contar con una gran altura, no

brindan las mínimas condiciones de seguridad al realizar labores de

mantenimiento, lo cual afecta en gran medida, el tiempo empleado para realizar

una tarea, esto se explica simplemente por la incomodidad que siente el técnico

para llegar a grandes alturas o estar parado sobre superficies lisas, al no tener una

plataforma que le permita estar lo más cerca posible del área en la que debe

realizar la tarea de mantenimiento además del sobrecosto que genera la compra

de éstas a compañías extranjeras y por lo cual se pone en riesgo la seguridad del

usuario.

¿Cómo rediseñar una plataforma que cumpla con las normas de seguridad

establecidas por la Aerocivil, las normas de diseño para plataformas de

mantenimiento de aeronaves, Nacional Standard for all arrest equipment ANSI

Z359 y que se adecue a las aeronaves mostradas en la tabla 1 (Altura de las

aeronaves de AVIANCA) manteniendo un costo inferior?



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1.3 JUSTIFICACIÓN

Una plataforma más segura es de gran utilidad a la empresa ya que minimiza los

costos que genera un accidente laboral durante las tareas de mantenimiento que

periódicamente se le realizan a las aeronaves, siendo necesario que se adecue a

todas y cada una de las necesidades que se generan durante el mantenimiento de

una aeronave, entre las cuales encontramos, acceso de manera segura a sitios de

gran altura, medidas de seguridad en caso de accidentes, como pérdida del

equilibrio o deslizamientos sobre las superficie de la aeronave.

Las características de los bancos pueden ser encontradas fácilmente y

proporcionadas por su respectivo fabricante, en base a esto se va rediseñar una

plataforma de funciones similares a las que se encuentran en el mercado.

La razón por la que se realiza este proyecto es el alto costo de adquirir

plataformas fabricadas en el extranjero, por lo cual es de mayor viabilidad la

construcción de estas con igual función pero diferente diseño en nuestro país.



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20

1.4 OBJETIVOS

1.4.1 Objetivo general

Rediseñar una plataforma multifuncional que se adecue a los diferentes

modelos de la flotilla de la aerolínea AVIANCA, con respecto a las

proporcionadas por la capital safety company, y que cumplan con todas las

especificaciones de seguridad que esto conlleva, reduciendo costos.

1.4.2 Objetivos Específicos

Determinar las principales necesidades de la aerolínea AVIANCA, a la hora

de realizar tareas de mantenimiento, para escoger de manera adecuada

que tipo de plataforma se ajusta a las mismas.

Recopilar la información necesaria para realizar este proyecto, la cual

abarca manuales de mantenimiento y catálogos en donde se encuentra las

principales características de varios tipos de plataformas.

Identificar las causas más frecuentes de accidentes durante el

mantenimiento de aeronaves, el nivel de seguridad que les brindan las

actuales escaleras, plataformas y líneas de vida, que actualmente utiliza la

aerolínea AVIANCA.

Elaborar un esquema computacional, con la herramienta de diseño, SOLID

EDGE, para así transformarlo en un formato apto para ser visto en el

programa estructural ALGOR, para evaluar los diferentes esfuerzos a los

cuales la estructura estará sometida durante una tarea de mantenimiento.

Escoger los materiales adecuados, dependiendo del análisis de esfuerzos

previamente mencionado, para así elaborar el costo final de la elaboración



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21

de la plataforma, y evaluar si es viable la construcción de esta en nuestro

país.

Evaluar los costos de los materiales que se necesitan para elaborar una

plataforma que cumpla con todas las especificaciones de seguridad y que

cumpla con las expectativas del análisis de esfuerzos.



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1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO

1.5.1 Alcances. Se pretende llegar con este trabajo al diseño final de una

plataforma, teniendo en cuenta las necesidades de una aerolínea, con respecto al

tipo de aeronave, al espacio disponible en los hangares y al mismo tiempo que

cumpla con las normas de seguridad ANSI Z359.1: Safety Requirements for

Personal Fall Arrest Systems, Subsystems and Components.

1.5.2 Limitaciones. No se pretende construir la plataforma como tal, sino

proporcionar una base de datos para que la aerolínea AVIANCA determine si es

viable elaborar este tipo de plataformas en nuestro país.

La plataforma está limitada en su tamaño total, por el espacio disponible en el

hangar, y la facilidad con la que esta se moverá por todo lo ancho del área de

trabajo.

No se elaborará un manual de mantenimiento y operaciones, para esta plataforma.

Por ser este trabajo netamente teórico.

Se desarrollará una sola plataforma que se adecúe a las diversas aeronaves, y

que sea multifuncional, para alcanzar las zonas más problemáticas de una

aeronave a la hora de realizar una tarea de mantenimiento.



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2. MARCO DE REFERENCIA

2.1 MARCO CONCEPTUAL-TEORICO

La transición entre materiales simples y materiales compuestos, el crecimiento

constante de las aeronaves a lo largo de los años, ha significado en el desarrollo

de herramientas para llegar a grandes alturas.

Estas, con dimensiones y diseño que brindan la comodidad y la seguridad

requeridas durante el servicio de mantenimiento de una aeronave.

Una plataforma se caracteriza por su altura variable, desplazamiento fácil por el

área de trabajo, multifuncional, bajo peso, alta capacidad de carga, facilidades de

uso, en comparación con las variables más usadas como la utilización de cables

de vida o arneses.

Si se tiene en cuenta que las dimensiones de la aeronaves, crecerán a lo largo de

los años, se podría comprender el porqué del desarrollo de las diferentes opciones

de plataformas y escaleras, y el que los rudimentarios cables sean desechados.

Una plataforma, es un tablero horizontal, descubierto y elevado sobre el suelo,

donde se colocan personas o cosas.

Una escalera es una serie de escalones que se utiliza para subir a un plano más

elevado, o para bajar de ellos. De acuerdo a la distribución y la funcionalidad

dentro del lugar de trabajo dependerá de la ubicación de la misma.

Esta escalera está compuesta por: huella (es donde asentamos el pie, el plano del

escalón), tabica (es la parte superior del escalón), zanquin (es el ancho y largo del

escalón), bocel (parte de la huella que sobresale de la tabica), mamperlán (es la



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barra donde se sostienen las personas). Es preferible que hagamos que la

anchura de la huella mas el doble de la altura de la contrahuella sea igual a la

longitud normal de un paso humano, para que asi, el diseño de la escalera sea la

adecuada. Es decir,

Ancho huella + (2) Altura Contrahuella = Paso humano ≈ (700 � 800 mm)

Esta fórmula es comprobada a través de las medidas de los planos en Solid Edge

mostrados más adelante, en donde:

200mm + (2) 254mm ≈ (700 � 800 mm)

200mm + 508mm ≈ (700 � 800 mm)

708mm ≈ (700 � 800 mm)

La longitud del paso de una persona adulta se encuentra entre los 700 y 800 mm.

Para el diseño de esta escalera se muestra un resultado de 708mm, esto quiere

decir que las medidas escogidas y establecidas cumplen con los requisitos y ha

sido diseñada de tal forma que sea cómoda para el técnico que deba subir y bajar

por esta.

El propósito de este proyecto, es generar un ambiente de trabajo mas seguro,

cortando las causas más frecuentes, de accidentalidad durante el servicio de

mantenimiento.

En el ámbito aeronáutico una plataforma es una herramienta indispensable en

cualquier aerolínea, la función principal es el mantenimiento de aeronaves, su

puesta a punto y su preparación para el vuelo tras un periodo de estacionamiento

de larga estancia.

A continuación se presentan aspectos básicos para la protección de caídas:



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La protección de caídas se refiere a los procesos y a la industria en general que

busca proteger a los trabajadores que laboran en alturas.

Prevención de caídas es un aspecto que se refiere a los sistemas y técnicas que

eliminan la posibilidad de caída a un nivel más bajo. El método más deseado de

prevención de caídas es el de la eliminación del riesgo a través de la ingeniería o

través de la modificación del procedimiento de trabajo.

Los sistemas de detención de caídas evitan que, después de una caída, el

trabajador pueda golpear el piso y/o cualquier obstrucción que se encuentre

debajo de la plataforma de trabajo. Los sistemas pasivos requieren poca o

ninguna intervención del trabajador que realiza el trabajo. Los sistemas activos

requieren de la participación activa del trabajador para el uso del sistema de

manera que éste pueda ser efectivo. Los sistemas pasivos no siempre son

prácticos, costo efectivo o factibles de usar. En estos casos, se requiere el uso de

Sistemas de Protección Personal Contra Caídas.

Los sistemas de protección personal contra caídas o más conocidos por sus siglas

PFAS, son métodos activos que requieren de la participación del trabajador, a su

vez los sistemas de restricción de caídas usan eslingas o algún otro sistema cuya

longitud no permite que el trabajador alcance el potencial borde peligroso donde

se pudiera presentar una caída, por lo que son llamados Sistemas de Recorrido

Limitado.

El rescate es un aspecto de gran importancia, el cual se refiere a la capacidad de

poder rescatar o traer de vuelta a un individuo desde un espacio confinado o

desde las alturas. El rescate debe ser siempre uno de los componentes a

considerar en el programa de protección contra caídas.



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Actualmente la aerolínea AVIANCA es la más grande en nuestro país y desde sus

comienzos se ha consolidado fuertemente en el medio aeronáutico, mostrando

gran interés en seguir expandiendo, mejorando y renovando su flota. Es por ello

que cuenta con grandes bancos y plataformas al momento de realizar el

mantenimiento y que con los cambios que se están realizando dentro de la

empresa se hace necesario y fundamental adquirir nuevas herramientas y

plataformas que se adecuen a las aeronaves actuales y a las que pronto harán

parte de esta empresa.

AVIANCA ha demostrado su preocupación por la seguridad de sus empleados al

momento de realizar el mantenimiento de sus aeronaves, es por ello que posee

líneas de vida a través del hangar y otros dispositivos de seguridad, pero que en

algunos casos limita el movimiento del técnico. Aun así con estos dispositivos de

seguridad se han presentado accidentes que en cierta parte son generados por los

mismos técnicos debido a la falta de concientización al momento de utilizar

correctamente los dispositivos de seguridad o por falta de información.

2.1.1 Selección de una escala Para este proyecto y conforme a los medios de

acceso para los cuales está prevista, se ha seleccionado una escala debido a que

sus características se acondicionan al uso y detalles como un ángulo de

inclinación entre 75° y 90° que cuenta con un uso esporádico.

Siendo el nivel de riesgo elevado el operario deberá cumplir con la norma UNE-EN

1050 por medio de la cual se garantice la reducción del riesgo, teniendo en cuenta

algunos detalles, como: el beneficiario no cargara equipos de gran peso y tamaño,

el acceso a la maquinaria solo podrá ser llevado a cabo por un beneficiario al

mismo tiempo, la estructura de la plataforma tiene bien definido su uso y este no

es frecuente al paso de personal.



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2.1.1.1 Rampa Es una superficie plana cuya inclinación varía entre 0° y 20° siendo

este constante, la cual permite elevar objetos reduciendo el esfuerzo.

2.1.1.2 Escalera Es una superficie que consta de escalones que sirven para

comunicar dos plantas o lugares que no están a un mismo nivel, el ángulo de

inclinación debe variar entre 20° y 45°

2.1.1.3 Escalera de peldaños Es una superficie que consta de escalones o

peldaños pero cuyo ángulo de inclinación varía entre 45° y 75°.

2.1.1.4 Escala Es una especie de escalera que consta de peldaños con un ángulo

de inclinación entre 75° y 90° y que cuenta con un uso esporádico.

Tabla 01. Diferentes medios de acceso

DENOMINACION INCLINACION HUELLA MEDIDAS ESLA

RAMPA 0° hasta 20° 0° hasta 10° _____ __________ ESCALERA 20° hasta

45° 30° hasta

45° >150 mm >45° 200 mm

ESCALA DE

PELDAÑOS

45° hasta

75° 45° hasta

60° >80 mm >60°

>68° 200 mm 85 mm

ESCALA 75° hasta

90° 75° hasta

90° >20 mm >75° 30 mm



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Figura 01. Partes de la escalera y escalas de peldaños

Fuente: SIAFA Seguridad, higiene y medio ambiente, (www.siafa.com.ar/notas/nota46/escalerasfijas.htm), (consulta: 27 de marzo de 2008).

2.1.2 Normas de seguridad Para que los dispositivos conserven su función de

garantizar la seguridad del técnico es necesario tener presente algunos detalles,

tales como: los dispositivos usados deben ser resistentes a la corrosión, estar

ubicados de forma correcta, ser resistentes a deformaciones y a la rotura. Nunca

deben estar expuestos durante largo tiempo en el sol y periódicamente deben ser

revisados. Es muy importante que los puntos que son destinados de anclaje

puedan resistir la caída de un usuario.

Siempre deben ser usados por personal técnico bien entrenado y capacitado.

Estas son solo unas pocas recomendaciones para mantener la seguridad de los

dispositivos, ya que la mayoría de los incidentes se deben a omisiones y falta de

responsabilidad de los mismos técnicos.

La tabla mostrada a continuación es un buen medio para conocer si la plataforma

y la empresa cumplen con las disposiciones mínimas de seguridad y salud



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http://www.siafa.com.ar/notas/nota46/escalerasfijas.htm


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establecidas, estos puntos deben ser cumplidos por la empresa que debe

encargarse de darle la señalización, entrenamiento al personal y el uso correcto.

Tabla 02. Verificación Disposiciones Mínimas de Seguridad y Salud

VERIFICACION DISPOSICIONES MINIMAS DE SEGURIDAD Y SALUD ESTABLECIDAS EN EL

ANEXO I DEL REAL DECRETO 1215/1997

Empresa:

Maquina/Modelo:

N° de Serie/N°de Inventario:

N° de trabajadores afectados:

Fecha de fabricación de la maquina:

Fecha de realización de la maquina:

N° DISPOSICION APLICABLE SI NO N/A

1. ORGANOS DE ACCIONAMIENTO X 1.1 ¿Son claramente visibles e identificables? Cuando corresponda, ¿Disponen

de señalización adecuada? X 1.2 ¿Se encuentra situados fuera de las zonas peligrosas? X 1.3 ¿Están controlados los riesgos por manipulación involuntaria? X 1.4 ¿El operador del equipo puede cerciorarse desde el puesto de mando

principal de la ausencia de personas en las zonas peligrosas? En caso de respuesta negativa ¿la puesta en marcha esta precedida automáticamente de un sistema de alerta (acústica o visual), o de otros sistemas de alarma efectivos? X

1.5 ¿Los sistemas de mando son seguros y han sido elegidos considerando los posibles fallos, perturbaciones y los requerimientos previsibles, en las condiciones de uso previstas?

X 2. PUESTA EN MARCHA 2.1

La puesta en marcha del equipo de trabajo, tanto inicial como posterior a una parada ¿se efectúa, únicamente, mediante la acción voluntaria sobre uno o varios órganos de accionamiento previstos, imposibilitando la puesta en marcha involuntaria?

X 3. PARADA EN CONDICIONES DE SEGURIDAD



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Tabla 02. (Continuación)

3.1 ¿Dispone el equipo de trabajo de un órgano de accionamiento que permita la

parada total en condiciones de seguridad? ¿Dispone el puesto de trabajo de

un órgano de accionamiento que permita la parada total o parcial en

condiciones de seguridad? X

3.2 ¿La orden de parada del equipo tiene prioridad sobre las órdenes de puesta

en marcha? X 3.3 Una vez obtenida la parada del equipo de trabajo ¿se interrumpirá el

suministro de energía de los órganos de accionamiento? X 3.4 ¿El equipo dispone de un dispositivo de parada de emergencia? X 4. CAIDAS DE OBJETOS Y PROYECCIONES 4.1 En caso que el equipo de trabajo entrañe riesgo de caída de objetos o

proyecciones, ¿dispone de dispositivos de protección adecuados a dichos

riesgos? X 5. EMANACION DE GASES, VAPORES LIQUIDOS Y POLVO 5.1 En caso que el equipo de trabajo entrañe riesgo por emanación de gases,

vapores o líquidos o por emisión de polvo, ¿dispone de dispositivos

adecuados de captación o extracción cerca de la fuente emisora

correspondiente? X 6. ESTABILIDAD DEL EQUIPO DE TRABAJO 6.1

¿El equipo de trabajo y sus elementos disponen de fijaciones u otros medios de estabilización, que garanticen la seguridad y salud de los trabajadores,

evitando riesgos por vuelco, basculación o desplazamiento intempestivo por

pedida de estabilidad? X

6.2 Los equipos de trabajo cuya utilización prevista requiera que los trabajadores

se sitúen sobre los mismos, ¿disponen de los medios adecuados para

garantizar que el acceso y permanencia en esos equipos no suponga un riesgo para su seguridad y salud de los trabajadores?

X 7. ESTALLIDOS O ROTURA DE ELEMENTOS 7.1 En caso que exista riesgo de estallido o de rotura de elementos de un equipo

que pueda afectar la seguridad o a la salud de los trabajadores, ¿se dispone

de los medios de protección adecuados? X 8. RESGUARDOS DE ELEMENTOS MOVILES 8.1

¿Se dispone de resguardos contra elementos móviles del equipo de trabajo,

que impidan el acceso a la zona peligrosa, o que detengan las maniobras peligrosas antes del acceso a dichas zonas? X

8.2 ¿Su solidez y resistencia son adecuadas al riesgo que a tratar? X 8.3 ¿Están controlados los posibles riesgos suplementarios? X



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8.4 ¿Están diseñados para que no sea fácil anularlos o ponerlos fuera de servicio? X

8.5 ¿Están situados a suficiente distancia de la zona peligrosa? X 8.6

¿Están diseñados de forma que no limiten más de lo imprescindible la observación del ciclo de trabajo?

X 8.7

¿Permiten que se realicen intervenciones indispensables (substitución de herramientas, trabajos de mantto, etc.), de forma adecuada, sin desmontar, a ser posible, el dispositivo de protección?

X 9. ILUMINACION 9.1 ¿Las zonas de trabajo o de mantto disponen de una iluminación adecuada

en función de las tareas a realizar? X 10. PROTECCION CONTRA TEMPERATURAS EXTREMAS 10.1 Las partes del equipo de trabajo que alcancen temperaturas elevadas

(>65°C) o muy bajas, ¿se encuentran protegidas contra los riesgos de

contacto o la proximidad de trabajadores? X 11. DISPOSITIVOS DE ALARMA 11.1 ¿Dispone el equipo de trabajo de dispositivos de alarma perceptibles y

comprensibles fácilmente y sin ambigüedades? X 12. DISPOSITIVOS DE SEPARACION DE FUENTES DE ENERGIA 12.1 ¿Dispone de dispositivos de separación claramente identificables de cada

una de sus fuentes de energía? X 13. SEÑALIZACION 13.1 ¿Dispone el equipo de trabajo de advertencias y señalizaciones

indispensables para garantizar la seguridad de los trabajadores? X 14. INCENDIOS Y CONDICIONES AMBIENTALES AGRESIVAS 14.1 ¿El equipo de trabajo dispone de sistemas de protección adecuados para

proteger a los trabajadores contra los riesgos de incendio? X 14.2 ¿El equipo de trabajo dispone de sistemas de protección adecuados contra

condiciones ambientales agresivas (cabinas, etc.)? X 15. EXPLOSION 15.1

¿El equipo de trabajo es adecuado para prevenir el riesgo de explosión, tanto del equipo de trabajo como de las sustancias producidas, utilizadas o almacenadas por este?

X 16. CONTACTO ELECTRICO 16.1

¿El equipo de trabajo es adecuado para proteger a los trabajadores

expuestos contra el riesgo de contacto directo o indirecto con la electricidad? (envolventes, toma a tierra y/o tensiones de seguridad)

X



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17. RUIDO, VIBRACIONES Y RADIACIONES 17.1 ¿Está controlado el riesgo por exposición al ruido, vibraciones o radiaciones,

producidas por el equipo de trabajo? En caso negativo ¿dispone de

dispositivos para limitar la generación y propagación de estos agentes

físicos? X 18. CONTACTO LIQUIDOS CORROSIVOS O ALTA TEMPERATURA 18.1 Los equipos de trabajo para el almacenamiento, trasiego o tratamiento de

líquidos corrosivos o a alta temperatura, ¿disponen de las protecciones adecuadas para evitar el contacto de los trabajadores con los mismos? X

19. HERRAMIENTAS MANUALES 19.1 ¿La fabricación de las herramientas manuales es adecuada, especialmente

para evitar riesgos generados por roturas y proyecciones? X 20. EQUIPOS DE TRABAJOS MOVILES 20.1 ¿Dispone de sistemas de seguridad que eviten el contacto con ruedas y

orugas, así como el aprisionamiento con las mismas, durante el

desplazamiento? X 20.2

¿Dispone de mecanismos impidan el bloqueo imprevisto de los elementos de transmisión de energía entre el tiempo de trabajo móvil y sus accesorios

o remolques que puedan ocasionar riesgos específicos? En su defecto,

¿dispone de las medidas para proteger a los trabajadores? X

20.3 ¿Están previstos medios de fijación de los elementos de transmisión de

energía entre equipos de trabajo móviles cuando exista el riesgo de que

dichos elementos se atasquen o deterioren al arrastrarse por el suelo? X 20.4 ¿Dispone de mecanismos, que impidan la inclinación o vuelco del equipo y

garanticen un espacio suficiente alrededor de los trabajadores transportados? X

20.5 Las carretillas elevadoras, ¿disponen de sistemas de protección para limitar

los riesgos por vuelco? (ejemplo: cabina del conductor, estructura de protección anti-vuelco, estructuras que mantengan al trabajador sobre el asiento de conducción y garanticen espacio suficiente entre el suelo y partes

peligrosas del equipo) X



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¿Los equipos de trabajo móviles automotores disponen de: X Dispositivos para evitar una puesta en marcha no autorizada X Dispositivos de frenado y parada X Dispositivos auxiliares para mejorar la visibilidad cuando sean necesarios X Iluminación adecuada cuando estén previstos para uso nocturno X Dispositivos protección contra incendios cuando entrañen riesgos de este

tipo X

20.6

En caso de manipulación a distancia, paro al salir del campo de control y dispositivos de protección contra riesgo de choque o aprisionamiento X

20.7 ¿Disponen de una señalización acústica de advertencia de seguridad para los trabajadores situados en sus proximidades?

21. EQUIPOS DE TRABAJO PARA ELEVACION DE CARGAS 21.1 ¿Está garantizada la solidez y estabilidad del equipo? X 21.2 ¿Dispone de indicación claramente visible de su carga nominal? X 21.3

Los accesorios de elevación, ¿están claramente marcados para identificar las características esenciales para un uso seguro? X

21.4 Los equipos de trabajo instalados de foema permanente, ¿garantiza la

seguridad los trabajadores situados en las proximidades del equipo? X 21.5

Las maquinas para elevación o desplazamiento de trabajadores, ¿disponen

de medidas apropiadas para evitar riesgos por: caída del habitáculo, caída del usuario fuera del habitáculo, riesgos de aplastamiento o choque, bloqueo del usuario en caso de accidente? X

2.1.3 Seguridad para escalas Debido a la altura de la plataforma, el nivel de

dificultad y a la gran elevación del ángulo de esta se deben tener en cuenta

algunos detalles para garantizar la seguridad del usuario. El usuario debe:

Estar protegido contra caídas por medio de una jaula de seguridad o una línea de

vida de anclaje rígida cuando la altura del tramo de la escalera sea superior a

3000mm, siendo esta el método a utilizar por su alta eficacia.

Evitar cargar grandes herramientas que puedan obstruir la subida a la plataforma.



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Ascender y descender de forma que mire siempre hacia los peldaños para evitar

una posible caída.

Las barandillas deben usarse en caso que: exista peligro de desplome, la altura

del suelo sea superior a 2 metros. Las barandillas deben tener mínimo 500 mm,

preferiblemente 900 mm. Deben ser por lo tanto resistentes y poseer una

protección adicional que impida el deslizamiento del trabajador.

Los pasamanos son necesarios si el ancho de la escala excede los 1200mm, en

cuyo caso deben colocarse dos, uno para cada lado. En nuestro caso no aplica

debido a que la escala tiene un ancho de 900mm.

El espacio entre los peldaños debe ser constante, mantener una distancia entre

230 y 300 mm y una superficie de apoyo entre 200mm y 510mm de profundidad.

Las escalas deben estar aseguradas para evitar el movimiento y poseer una

superficie antideslizante.

La inclinación debe estar comprendida entre 75° y 90°.

El ancho de la escala debe ser de mínimo 280 mm.

En este proyecto la plataforma cumple con los requisitos mencionados

anteriormente, de tal forma que esta:

Debe ser operada mediante el uso de una línea de vida que sujeta al técnico a la

plataforma.



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Posee una jaula o canastilla de seguridad en donde las barandas son de 895 mm

de alto.

La superficie de los escalones y de la canasta posee una superficie antideslizante,

sin embargo al momento de realizar el análisis en AlGOR se elimina esta

superficie ya que hace más lento el proceso de análisis creando mayor dificultad al

enmallar.

Figura 02. Escalón con superficie antideslizante

Figura 03. Escalón con superficie antideslizante

Los escalones tienen una profundidad de 200 mm y un ancho de 900 mm.



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36

La inclinación de la escalera es de 78°

Finalmente todas estas características pueden ser corroboradas en los planos de

todas las piezas que componen la plataforma.

2.1.3.1 Seguridad en el diseño Con el respectivo cumplimiento de las normas se

proporciona un nivel de seguridad adecuado para garantizar la seguridad del

técnico al realizar su trabajo y el buen funcionamiento de todos los aparatos u

equipos. Sin embargo el único medio en el que se puede asegurar que estas

normas están siendo debidamente cumplidas es a través de un buen diseño y el

buen uso que le dé su operador, ya que de nada sirve que la plataforma cumpla

con todos los requisitos de seguridad pero su operario olvide las condiciones en

las que esta debe ser utilizada, la capacidad límite para los cual ha sido diseñada

y haga uso indebido de esta.

2.1.4 Normas de la plataforma Para la selección de los medios de acceso es

necesario reconocer e identificar el tipo de trabajo que va a realizar la plataforma,

además de la frecuencia con la que se piensa usar con el fin de establecer normas

mínimas de seguridad a una serie de características técnicas.

Se deben realizar algunas preguntas como, ¿Quién va a usar la plataforma?,

¿Cómo se usa la plataforma? y ¿Con que frecuencia la utilizaremos? Diferenciar

el lugar de trabajo desde instalaciones industriales, fábricas, etc., acceso a

maquinaria, acceso a andamios, etc.,

Dependiendo de la utilización de la escalera, el lugar y la frecuencia a la cual se

accede, se especifica el tipo de rampa, escalera, escala de peldaños u escala.

En el caso de medios de acceso a maquinas e instalaciones industriales existe la

norma UNE-EN ISO 14122, esta norma posee unos requisitos mínimos para las

maquinas fijas y móviles



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37

Para medios de acceso a los pisos en una torre montada la norma HD-1004 y

finalmente para medios de acceso a lugares de trabajo (RD 486/1997 constituido

por la ley 31/1995 de prevención de riesgos laborales).

Existen también las normas de origen americanas Z539, la cual brinda los

requisitos mínimos para mantener la seguridad del trabajador mediante líneas de

vida y arneses.

2.1.4.1 Normas ANSI Z539 Las normas ANSI Z539 de originalidad americana

fueron escritas en 1992 y posteriormente revisadas en 1999 con el fin de

garantizar la protección al trabajador mediante la seguridad de los equipos de

protección incluyendo arneses, líneas de vida, dispositivos de desconexión,

amortiguadores y conectores de anclaje y otros elementos de los equipos

incluyendo cuerdas, correas, hilos, terminales y conectores.

Estas normas incluyen una familia de normas compuestas por la: Z539.0, Z539.1,

Z539.2, Z539.3 y la Z539.4

Normas ANSI Z539.0 definiciones y terminología usada para la protección

de caídas Las normas ANSI Z539.0 constan de la terminología utilizada en

todo el contenido de las normas ANSI Z539, se encuentra a su vez dividida en

tres secciones, la primera contiene propósitos, aplicaciones, excepciones e

interpretaciones; la segunda consta de las definiciones y por último la tercera de

una lista de acrónimos.

Normas ANSI Z539.1 requerimientos de seguridad para los sistemas de

detención de caída y el personal La norma ANSI Z539.1 trata de los

requerimientos y valores que deben cumplir los sistemas, subsistemas y



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38

componentes. La resistencia de los Gate Hook o Snaphooks y Carabiners ha

cambiado, el Gate Face debe resistir una carga de 220 libras a 3600 libras. Las

cargas de tracción del Snaphook o del Carabiner deben resistir 5000 libras. A

su vez estos deben estar marcados con el año de fabricación, identificación del

fabricante, un número de parte, marcación de las cargas que soporta el

mecanismo y marcas de los conectores que son necesarios.

Figura 04. Ganchos de resorte

Fuente: Capital Safety, (http://www.capitalsafety.com/Default.aspx?tabid=474), (consulta: 27 de marzo de 2008).

Figura 05. Mosquetones

Fuente: Ibid., p.38

Puede ser usado un anillo en forma de D para la detención de caídas, este

debe ser usado solo como parte del sistema que limite la distancia máxima de



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http://www.capitalsafety.com/Default.aspx?tabid=474


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caída libre a 2 pies (0,6mt) y limite la máxima fuerza de detención de 900 libras

(4,0KN).

Figura 06. Mosquetones

Fuente: Ibid., p.38

Este sistema de protección debe estar ubicado en la zona del pecho para ser

usado en caso de rescate, posicionamiento en el trabajo, acceso a cuerdas,

entre otros.

Figura 07. Arneses de cuerpo completo

Fuente: Ibid., p.38

Un dispositivo de patas gemelas es agregado a las normas, el cual debe tener

mínimo 5000 libras de resistencia a la rotura y debe tener marcas con múltiples

advertencias de conectar solamente al centro del Snaphook, no unir las patas

del dispositivo que no está en uso al arnés excepto para unir puntos



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40

específicamente diseñado por el propósito del fabricante y no manipular el

dispositivo para crear más de 6 pies de caída libre.

Figura 08. Eslinga amortiguadora de impacto

Fuente: Ibid., p.38

Las cargas que el anclaje debe resistir es dos veces la máxima fuerza de

detención permitidas en el sistema.

Es importante aclarar que los elementos usados (conectores, snaphooks y

carabiners) deben ser compatibles con el equipo que se está usando, además

de ser inspeccionados.

Las cuerdas y correas, deben estar hechos de materiales sintéticos sobre

continuos filamentos de hilos hechos de fibras resistentes al calor y ligeros.

Normas ANSI Z539.2 mínimos requerimientos para el manejo detallado del

programa de protección contra caídas

Las normas ANSI Z539.2 especifican que debe existir un programa para

organizar y manejar la protección contra caídas siempre y cuando una o más

personas se encuentren expuestas a alguna caída riesgosa. Por lo tanto, es

deber de la empresa AVIANCA de identificar, evaluar y eliminar las



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41

probabilidades de riesgo a una caída; proporcionar al personal el correcto

entrenamiento e implementar procedimientos de rescate.

Las responsabilidades y obligaciones son para cada persona asociada con el

programa de protección contra caídas, estos incluyen:

Empleados: Los empleados son responsables de redactar una política que

incluya metas para el programa. Son los empleados los encargados de fijar un

programa y eliminar o controlar los riesgos.

Administrador del Programa: El administrador del programa es responsable de

desarrollar, implementar, mantener y evaluar el programa. Dentro de sus

responsabilidades también incluye guiar a los que se encuentran involucrados

en el programa, en caso de un accidente debe proveer entrenamiento en la

investigación de este.

Personal Calificado: El personal calificado esta encargado de supervisar el

diseño, la correcta instalación e inspeccionar los equipos, además de participar

en la investigación de incidentes.

Personal Competente: Se refiere al supervisor inmediato del programa, cuya

responsabilidad es la de identificar los riesgos potenciales y detener o limitar

algún trabajo cuando este implique riesgo. Debe también supervisar el equipo y

su respectivo uso.

Personal Autorizado: Es la persona que hace uso del equipo de protección

contra caídas. Su obligación es también alertar a otros sobre riesgos

potenciales e iniciar una inspección.



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42

Rescatador Autorizado: Su responsabilidad incluye desarrollar procedimientos

de rescate, asegurarse de que estos procedimientos son adecuados y no ponen

en peligro al personal.

Rescatador Competente: Es el encargado del rescate, cuya responsabilidad es

la de identificar si existen riesgos en el lugar de trabajo donde pueda ocurrir un

rescate.

Entrenador del personal calificado, entrenador del personal competente y

entrenador del rescatador competente: Los entrenadores tienen la obligación de

conocer las normas, los equipos y sistemas que componen el sistema de

protección contra caídas con el que cuenta la plataforma de mantenimiento.

Son todas estas personas necesarias para garantizar la seguridad y cumplir con

el programa para ello la empresa y el personal debe comprometerse a

seleccionar el personal debidamente calificado, identificar los riesgos que se

pueden presentar, brindar constante atención a los sistemas de protección e

investigar los incidentes que puedan llegar a presentarse con el fin de evitar

posibles incidencias.

Estos requisitos solo se llegan a cumplir si se realiza una constante inspección

de todos los equipos por parte del personal, asegurando que estos tienen todos

sus componentes en perfecto estado



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43

Normas ANSI Z539.3 requerimientos de seguridad para el posicionamiento

y los sistemas de restricción

Estas normas esclarecen que los sistemas de agarre deben estar construidos

de materiales sintéticos que sean resistentes al calor, la abrasión, a la rotura e

igualmente deben resistir mínimo 5000 libras o 22.2KN.

Los anillos de agarre en forma de �D�, �O� o en forma ovalada deben resistir las

5000 libras sin sufrir una rotura.

Normas ANSI Z539.4 requerimientos de seguridad para asistencia de

rescate y auto Rescate, sistemas, subsistemas y componentes

Estas normas hablan acerca de las características al momento de uso, diseño

y funcionamiento de los diferentes componentes, conectores, sistemas de

agarre, etc; para realizar el rescate de una o dos personas.

Para estas normas es necesario conoces las Z539.1 en donde se explica las

características de los sistemas porque la norma Z539.4 exige que para rescatar

a una persona el sistema que se use debe resistir de 130 a 310 libras. Para

rescatar a dos personas es necesario que el sistema resista de 130 a 620 libras

siempre y cuando sus componentes cumplan con todos sus requisitos.

Al momento de una evacuación cada arnés debe resistir por lo menos el peso

de una persona e igualmente las cargas estáticas y dinámicas que se generen.



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44

Para esto el sistema de rescate debe detener la carga y mantenerla, soportar

una carga estática de 3100 libras, además de enganchar en cualquier momento

al modo de rescate. Igualmente estas condiciones varían según el tipo de

dispositivo a usar como los que se muestran en las siguientes imágenes:

Figura 09. Línea de vida autoretráctil

Fuente: Ibid., p.38

Figura 10. Sistema de rescate Rollgliss®

Fuente: Ibid., p.38



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45

Figura 11. Dispositivo automático de control del descenso

Fuente: Ibid., p.38

Figura 12. Güinches avanzados

Fuente: Ibid., p.38

2.1.5 Prevención de caídas La prevención de caídas es uno de los factores que

más preocupa a las empresas y a pesar de llevarse a cabo medidas de seguridad

estas no son implementadas correctamente, es necesario implementar recursos

que eliminen por completo todos los riesgos de caídas. Siendo necesario analizar

detalladamente barandas, guardarieles, jaulas para escaleras, líneas de

prevención, entre otros.

Los sistemas de restricción de caídas han sido diseñados con el propósito de

evitar lesiones del personal, de tal forma que sean asegurados correctamente y

logren desarrollar al trabajo a realizar sin ningún tipo de complicación.



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46

Para esto se han desarrollado diferentes tipos de sistemas de protección de

caídas, tales como: sistemas pasivos de protección de caídas y sistemas de

protección de caídas.

Los sistemas pasivos de protección de caídas son aquellos que no requieren de

gran entrenamiento y que pretenden evitar caídas a grandes alturas por medio del

uso de mallas, sin embargo este sistema no es usado en el medio aeronáutico en

gran medida por el espacio en los que se desarrollan los trabajos de

mantenimiento.

Los sistemas de protección de caídas son aquellos que requieren de previo

entrenamiento por parte de los trabajadores siendo más complejos en su diseño.

Para los sistemas de cintura y pecho se separa cada uno de los componentes que

lo conforman y lo hacen más seguro, tales como el anclaje, el soporte para el

cuerpo, los respectivos conectores y por último el sistema de descenso y rescate.

Este sistema proporciona mayor seguridad en lo que concierne a traumas y

lesiones del personal porque evita el tirón repentino en caso de una caída cabeza

abajo y por consiguiente lesiones en la columna vertebral.

El anclaje es el punto donde el sistema es sujetado a la estructura

El soporte para el cuerpo es el implemento que proporciona la conexión del

trabajador al sistema de protección contra caídas.

Los conectores son elementos usados para conectar al arnés del operador al

sistema de anclaje.

El sistema de descenso y rescate proporciona la seguridad del operador al

momento de la caída de tal forma que el mismo empleado u otro pueda llevar a

cabo la recuperación de la victima de forma segura.



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47

2.1.6 Dispositivos de protección contra caídas de altura Consiste

principalmente de una línea de vida y un arnés de cuerpo completo.

2.1.6.1 Arnés anticaída El arnés es un sistema que rodea algunas partes del

cuerpo como brazos, piernas y pecho para sujetarlo firmemente a un elemento fijo

cuando el técnico necesita realizar una labor en cualquier parte de la aeronave en

la que por su gran altura se pone en riesgo la seguridad de este.

Para el uso de la plataforma y por la altura en la que trabaja se debe usar arnés de

cuerpo completo unido al sistema anticaida para asegurar que en el momento de

un incidente las cargas serán distribuidas a través de todo el cuerpo sin generar u

n riesgo para la salud del técnico.

Tipos de arneses

Existen variedades de arneses tales como Arneses de Cuerpo Completo, Arneses

de Pecho con Correas para las Piernas, Arneses de Pecho y Cintura, Arneses de

Suspensión (tipo asiento), entre otros.

Los arneses de cuerpo completo son necesarios cuando se labora a mas de 1,80

metros, utilizados para interrumpir el alto riesgo de caída libre, este tipo de arnés

se compone de cintas de material resistente, elementos de acople, una línea de

sujeción y un dispositivo de amortiguación. Las cintas que se distribuyen a través

de los hombros, pecho, caderas y piernas, proporcionan gran resistencia al

impacto de este modo cuando se frena una caída las fuerzas se dividen a través

de éstas sin causar daños al operario.



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48

Figura 13. Arnés de cuerpo completo

Fuente: Grupo Industrial CG, (http://www.grupoindustrialcg.com.mx/main.html?

src=%2Findex2.html#12,0), (consulta: 3 de abril de 2008).

Figura 14. Arnés de cuerpo completo

Fuente: Equipos de protección personal (http://www.paritarios.cl/especial_epp_

trabajos_en_altura2.htm), (consulta: 3 de abril de 2008).

En la figura 15 podemos observar un arnés de cuerpo completo, estilo tipo

cruzado.



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http://www.paritarios.cl/especial_epp_ trabajos_en_altura2.htm


49

Figura 15. Arnés de cuerpo completo tipo cruzado

Fuente: Arnés cruzado de cuerpo entero, (http://www.fegal.com/rescate-

vertical/arnes-cruzado-de-cuerpo-entero-dbisala/), (consulta: 4 de abril de 2008).

En los arneses de pecho con correas para las piernas las fuerzas de impacto se

distribuyen a través del pecho y las caderas

Los arneses de pecho y cintura son usados en lugares donde es necesaria la

máxima libertad de movimiento del técnico de aviación pero donde no corre riesgo

de caída vertical, además se caracterizan como su nombre lo dice porque las

cintas de protección se aseguran al pecho y cintura, en este tipo en caso de caída

las cargas se distribuyen igualmente.

Figura 16. Arnés de pecho y cintura

Fuente: Equipos de protección personal, Op. Cit., p. 48



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http://www.fegal.com/rescate-vertical/arnes-cruzado-de-cuerpo-entero-dbisala/


50

El arnés de Suspensión, también conocido como tipo asiento es usado en

condiciones inaccesibles donde el trabajador debe ejecutar tareas sin una

superficie donde pararse por lo cual debe permanecer sostenido del arnés de

suspensión.

2.1.7 Línea de vida auto retráctil Para el uso de la plataforma de mantenimiento

se puede usar una línea de vida autoretractil de cable, cualquiera de estas que se

use proporciona comodidad, mayor flexibilidad pero principalmente un alto nivel de

seguridad al técnico. Sus componentes están hechos de acero inoxidables, pero

sin embargo esta debe ser revisada periódicamente para evaluar el estado en el

que se encuentra.

Capital Safety Company utiliza los productos de seguridad DBI SALA pero para

nosotros conseguirlos puede representar un aumento en la suma de los costos de

los equipos para lo cual se pueden utilizar equipos de otras marcas pero que

proporcionen las mismas características y el mismo nivel de seguridad

Figura 17. Línea de vida autoretractil

Fuente: Capital Safety, (http://www.capitalsafety.com/Default.aspx?tabid=474), (consulta: 27 de marzo de 2008).



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http://www.capitalsafety.com/Default.aspx?tabid=474


51

Dispositivo anticaída con enrollador: dotado de una línea de anclaje extensible

mediante un enrollador.

Figura 18. Dispositivo anticaida con enrollador

Fuente: Mosquetones y ganchos, (http://www.logismarket.es/mosquetones-

ganchos-proteccion-laboral/785206894-cp.html), (Consulta: 29 de marzo de 2008).

2.1.8 Productos recomendados La siguiente tabla nos muestra los productos

recomendados según los tipos de industrias, en los cuales el operador esta a mas

de 6 pies del suelo. Cada elemento del arnés tiene su producto mas usado y que

cumple con los regímenes de seguridad. Existen productos dependiendo de la

altura a la cual se pretende laboral, pero ya que en el medio aeronáutico es común

trabajar a grandes alturas se toma esta tabla como referencia, sin embargo está

sujeta a cambios con el fin de buscar productos similares que proporcionen igual

nivel de seguridad.



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http://www.logismarket.es/mosquetones-ganchos-proteccion-laboral/785206894-cp.html


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Figura 19. Productos recomendados según el tipo de industria

Fuente: Protección de caídas,

(http://www.capitalsafety.com/default.aspx?tabid=1& region=lamerica), (Consulta:



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http://www.capitalsafety.com/default.aspx?tabid=1& region=lamerica


53

15 de mayo de 2008).



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54

2.1.9 Personal calificado Para llevar a cabo el uso de estos sistemas es

importante que el personal sea calificado y tenga conocimientos sobre los

alcances y limitaciones que puede proporcionar el sistema a utilizar. Se requiere

de un personal entrenado que sea capaz de identificar riesgos, posea un título

profesional o experiencia y se encuentre preparado para cualquier situación. Para

mayor seguridad, el entrenamiento debe ser repetido periódicamente.

El personal debe ser precavido asegurándose antes de cada uso que los

elementos están en su respectiva posición, contenga todas las piezas, sin partes

con desgarre, corrosión, quemaduras, fisuras, etc y que las etiquetas sean

completamente legibles. Es importante mantener los equipos y sistemas lejos de

ambientes corrosivos, de ser así es necesario mantenerlos bajo supervisión

frecuente asegurándose de que no se afecte el rendimiento y la seguridad del

sistema.



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55

2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO

También hay que tener en cuenta las medidas de seguridad la aerolínea deberá

realizar inducción y capacitación a los trabajadores Y/ o dependientes sobre

seguridad industrial, salud ocupacional, política de la AEROCIVIL, sobre los

riesgos reales, potenciales existentes en el desarrollo del objeto contractual, la

importancia del uso adecuado de los elementos de protección personal, entre

otras; y dejar los respectivos registros de la capacitación;

La aerolínea debe proveer a sus trabajadores y/o dependientes los elementos de

protección personal en cantidad y calidad necesarias, de acuerdo con los riesgos

reales o potenciales existentes en los lugares de trabajo o de ejecución del

contrato y llevar registros pertinentes. El contratista debe contar con un botiquín de

primeros auxilios, debidamente dotado con los implementos básicos necesarios

para atender los riesgos reales y potenciales propios de la ejecución del trabajo

que se esté realizando (inmovilizadores, vendas elásticas, fijas, suero fisiológico,

gasa, esparadrapo, parches para ojos, entre otros). Contar con camilla rígida u

objeto similar en el sitio de desarrollo del objeto contractual o en su efecto

identificar dentro de la empresa o lugar cercano donde se esté desarrollando las

actividades contractuales.

La empresa debe establecer la señalización pertinente y protección de la zona de

trabajo temporal; su instalación debe ser previa a la iniciación de los trabajos y

permanecerá durante todo el tiempo que duren las operaciones. Se deben

identificar las siguientes zonas: acceso de personal, entrada de materiales,

ubicación de los escombros y equipos; área de trabajo y salida de emergencia.

Durante el uso de la plataformas y durante cualquier tarea de mantenimiento está

prohibido el consumo de tabaco en lugares de trabajo Resolución No. 02335 de 31



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de mayo de 2005 emitida por la Dirección General de la Aeronáutica Civil,

igualmente debe acatarse la Resolución No.- 05282 del 06 de Diciembre de 2006,

emitida por la dirección General de la Aeronáutica Civil, donde se redeterminan

normas sobre la prevención y control del consumo de alcohol, drogas y sustancias

psicoactivas

La empresa debe cumplir con los requisitos generales de los Trabajos en alturas:

uso de arnés de seguridad, los andamios deben estar instalados en una base

firme, los andamios de más de tres cuerpos de altura deben ser asegurados a una

superficie fija con vientos, además, el contratista deberá cumplir con la

normatividad existente sobre la materia.

Otra parte legal que hay que tener en cuenta a la hora de diseñar una plataforma

para mantenimiento de aeronaves, son las normas Z.359 las cuales son las

siguientes:

ANZI Z359.0: Definitions and Nomenclature Used for Fall Protection and Fall

Arrest.

ANZI Z359.1: Safety Requirements for Personal Fall Arrest Systems,

Subsystems and Components.

ANZI Z359.2: Minimum Requirements for a Comprehensive Managed Fall

Protection Program.

ANZI Z359.3: Safety Requirements for Positioning and Travel Restraint

Systems.



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3. METODOLOGÍA

3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN

Empírico-analítico, también conocido como "positivista", "pragmatista", etc.,

marcado por un estilo de pensamiento sensorial, por una orientación concreta-

objetiva hacia las "cosas", por un lenguaje numérico-aritmético, por una vía

inductiva y por unas referencias de validación situadas en la "realidad objetiva".

3.2. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB/ SUB-LÍNEA DE FACULTAD/ CAMPO

TEMÁTICO DEL PROGRAMA.

Tecnologías Actuales y Sociedades

Instrumentación y Control de Procesos

Diseño y Construcción de Aeronaves

3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN

Se estudiaran imágenes de las diversos tipos de plataformas que existen en la

industria aeronáutica y por consiguiente su función, altura, capacidad de carga,

nivel de seguridad y confort del operario para luego efectuar la elección que se

adecue a la flotilla de aeronaves que posee la aerolínea AVIANCA, para así

seleccionar el tipo de plataforma multifuncional que provea a la empresa de una

herramienta de mantenimiento de fácil uso y que supla las necesidades que

actualmente requieren de rápida solución dentro del departamento de

mantenimiento de la aerolínea AVIANCA.



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58

Al haber escogido el tipo de plataforma de acuerdo al estudio que se menciona en

el párrafo anterior, se recopilara información detallada sobre la misma, la cual es

proporcionada en la página Web de la capital safety company, CAPITAL SAFETY,

www.capitalsafety.com, DBI-SALA Products,; para así poder obtener información

pertinente a medidas, esfuerzos y materiales, los cuales serán tenidos en cuenta

para la elaboración de este proyecto como base en el rediseño de la plataforma.

Se realizara la comprobación del comportamiento de la plataforma que se

pretende construir en nuestro país para la aerolínea AVIANCA una vez aplicadas

las cargas correspondientes, esta comprobación se realizara con modelos

computarizados hechos en programas como SOLID EDGE y ALGOR, ya que su

facilidad para cambiar variables relacionadas con la composición y resistencia de

los materiales, hacen muy fácil el estudio de los diferentes aceros con solo

cambiar ciertos valores dentro del programa.

Luego se analizan los valores obtenidos del análisis computacional, para así

definir si cumple con la mayoría de las especificaciones allí encontradas, esto con

el fin de que el cambio de material del original a otro no afecte la seguridad e

integridad e la plataforma y mucho menos del técnico cuando está realizando las

tareas de mantenimiento en la aeronave.

Después de determinar todo lo anterior se realiza una tabla donde se proporciona

un valor aproximado de los costos, pues estos pueden variar dependiendo de las

diferentes empresas o almacenes en donde se realicen las cotizaciones.

Para así evaluar la viabilidad de la construcción en nuestro país, o determinar si es

más viable traerla desde estados unidos, es importante aclarar que este análisis lo

realizara el departamento de mantenimiento de la aerolínea Avianca, este

proyecto no pretende hacer el estudio de viabilidad dicho anteriormente.



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http://www.capitalsafety.com/



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3.4 HIPÓTESIS

En nuestro país existe el personal calificado, herramientas físicas y

computacionales, además de contar con todos los materiales necesarios para

realizar todo el proceso de desarrollo conceptual, matemático y estructural,

necesarios para fabricar una plataforma multifuncional que se adecue a las

aeronaves que posee la aerolínea AVIANCA.

3.5 VARIABLES

3.5.1 Variables Independientes. Tipo de materiales: Aceros al carbón, pintura

anticorrosiva, tornillos grado 8 y ruedas industriales.

3.5.2 Variables Dependientes. Diseños, costos y Procesos de Producción.



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60

4. DESARROLLO INGENIERIL

4.1 ALTURA MÁXIMA AERONAVES DE AVIANCA

Para seleccionar las alturas máximas y mínimas a las que se estima que opere la

plataforma de mantenimiento se ha realizado una tabla que contiene las alturas

máximas que posee la sección de cola de las aeronaves de AVIANCA. En la

siguiente tabla se puede observar estas alturas según el tipo de aeronave y la

cantidad que posee, siendo muy importante este último punto debido a que entre

más aeronaves de un tipo existan mayor será la demanda de plataformas para

realizar el mantenimiento.

Tabla 03. Altura máxima del estabilizador vertical según el tipo de aeronave

Cantidad Aeronave Hmax

2 Boeing 767-300ER 52 ft, 15,8mt 61,1 ft, 18,6mt 2 Boeing 767-200ER 52 ft, 15,8mt 61,1 ft, 18,6mt 7 Boeing 757-200 44,6ft, 13,6mt 16 MD-83 29,6 ft, 9,02mt 40,2 ft, 12,2 mt 12 Fokker-100 27,1ft, 8,26mt 32,11 ft, 9,78mt 8 Fokker-50 27,4ft, 8,35 mt 31,12ft, 9,48mt 1 A320 38,7ft, 11,8mt 40,1 ft, 12,22mt 1 A319 38,5ft, 11,73mt

Las aeronaves corresponden a las que posee la aerolínea AVIANCA hasta la

fecha del 18 de Agosto del 2008.



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61

Figura 20. Altura de las aeronaves de AVIANCA

Hmax a/c AVIANCA

0

5

10

15

1 2

Opciones

Hm

ax

(m

t) OPCION 1

OPCION 2

OPCION 3

OPCION 4

Luego de analizar la tabla 01 y graficar los resultados se ha seleccionado la opción

3, la cual alcanza a cubrir el mantenimiento para los 7 Boeing 757-200, los 16 MD-

83, los 12 Fokker-100 además del A320 Y A319. Las alturas seleccionadas

brindan una solución al mantenimiento del área de la cola con la llegada de los

Airbus A330.

4.2 MATERIALES

4.2.1 Perfiles tubulares rectangulares Para el diseño de la plataforma se ha

seleccionado los perfiles estructurales rectangulares para las zonas más críticas

como lo son las bases y las barras de las escalas ya que estos proporcionan

excelente rigidez y se observa en el uso de la mayoría de las plataformas

existentes en el medio aeronáutico demostrando su gran eficacia y

comportamiento.



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62

4.2.1.1 Material de fabricación Los perfiles se fabrican con acero laminado en

caliente de bajo contenido en carbono, alta soldabilidad y ductibilidad, según

normas AISI/SAE, 1015; JIS SPHT 3132 o cualquier otro acero equivalente con los

siguientes contenidos máximos en su composición química:

CARBONO: 0.27% máximo

MANGANESO: 1.40% máximo

FOSFORO: 0.045% máximo

AZUFRE: 0.045% máximo

4.2.1.2 Proceso de producción Los perfiles estructurales han sido fabricados

partiendo de bandas de acero laminado en caliente, que al pasar por una serie de

redilos sufre un proceso de formado en frío dando la geometría de cada perfil,

para el caso de los perfiles tubulares el cerrado se hace mediante soldadura por

inducción con alta frecuencia (electrofusion ERW).

En las tablas mostradas a continuación se observan las propiedades mecánicas

de los perfiles y ya que se ha seleccionado uno de 100 x 50 mm se observan

resaltados valores de esfuerzos, flexión, torsión y modulo plástico los cuales son

necesarios para ser introducidos en el programa de elementos finitos ALGOR, en

donde estas propiedades junto con el diseño demostraran el comportamiento de la

estructura.



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63

Tabla 04. Propiedades mecánicas requeridas por ASTM A-500 Grado C

PROPIEDADES MECANICAS REQUERIDAS POR ASTM-A500

GRADO C

ESFUERZOS REDONDOS CUADRADOS Y RECTANGULARES

Fluencia Fy 3,241 Kg/cm² 3,522 Kg/cm² Ultimo Fu 4,368 Kg/cm² 4,368 Kg/cm² Elongación en 2'' 21% 21%

Fuente: Perfiles tubulares COLMENA La figura mostrada a continuación muestra las características y forma que posee

el perfil.

Figura 21. Perfil Estructural

Fuente: Ibid., p.62



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Tabla 05. Características y denominación del perfil estructural rectangular

CARACTERISTICAS Y DENOMINACION

Tamaño Perfil

NOMINAL REAL

Pulgadas Milímetros

(d)

mm.

(b)

mm.

Espesor

Pared (e)

mm

Peso

(P)

Kgm/m Área (A) cm²

2 x 1/2 50 x 13 50,00 13,00 1,50 1,35 1,72 2 x 11/16 50 x 30 51,59 27,44 4,50 1,73 2,20 2 x 11/16 50 x 30 51,59 27,44 2,50 2,78 3,54 2 3/8 x 11/2 60 x 40 60,00 37,85 1,50 2,16 2,75 2 3/8 x 11/2 60 x 40 60,00 37,85 2,00 2,87 3,65 2 3/8 x 11/2 60 x 40 60,00 37,85 2,50 3,52 4,48 2 3/8 x 11/2 60 x 40 60,00 37,85 3,00 4,25 5,41 2 3/8 x 11/2 60 x 40 60,00 37,85 4,00 5,45 6,94 3 x 1 1/2 76 x 38 76,20 38,10 1,50 2,61 3,33 3 x 1 1/2 76 x 38 76,20 38,10 2,00 3,53 4,50 3 x 1 1/2 76 x 38 76,20 38,10 2,50 4,29 5,46 3 3/16 x 1 1/2 80 x 40 80,00 10,00 2,00 3,56 4,54 3 3/16 x 1 1/2 80 x 40 80,00 40,00 3,00 5,19 6,61 3 1/2 x 2 90 x 50 90,17 50,00 2,00 4,32 5,50 3 1/2 x 2 90 x 50 90,17 50,00 2,50 5,26 6,70 4 x 1 1/2 100 x 40 99,99 39,98 1,50 3,20 4,08 4 x 1 1/2 100 x 40 99,99 39,98 2,00 4,32 5,50 4 x 1 1/2 100 x 40 99,99 39,98 2,50 5,26 6,70 4 x 2 100 x 50 100,00 50,00 2,00 4,50 5,74 4 x 2 100 x 50 100,00 50,00 3,00 6,60 8,41 4 x 2 100 x 50 100,00 50,00 4,00 8,59 10,95 4 x 2 100 x 50 100,00 50,00 5,00 10,48 13,36 4 3/4 x 2 3/8 120 x 60 121,78 59,90 2,00 5,58 7,11 4 3/4 x 2 3/8 120 x 60 121,78 59,90 2,50 6,81 8,67 6 x 2 150 x 50 150,00 50,00 2,00 6,07 7,74 6 x 2 150 x 50 150,00 50,00 3,00 8,96 11,41 6 x 2 150 x 50 150,00 50,00 4,00 11,73 14,95 6 x 2 150 x 50 150,00 50,00 5,00 14,41 18,36 6 x 4 150 x 100 150,00 100,00 6,00 21,69 27,63 Fuente: Ibid., p.62

Para la estructura en general (no contiene la canasta) se ha seleccionado un perfil

de 100 x 50 mm con un espesor de 4mm, en donde su radio exterior es de 8mm y

el interior mide 4mm.



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65

Los valores resaltados a continuación corresponden a las propiedades y

características estáticas (flexión, modulo plástico y torsión) que posee el perfil

seleccionado.

Tabla 06. Valores de flexión del perfil estructural rectangular

Flexión

Eje X - X Eje Y - Y

(Ix) cm4

(Sx) cm³ (I'x) cm (Iy)cm4

(Sy) cm³ (I'y) cm

4,54 1,81 1,62 0,50 0,77 0,54 7,66 2,97 1,87 2,87 2,09 1,14 11,46 4,44 1,80 4,21 3,07 1,09 13,84 4,61 2,24 6,81 3,60 1,57 17,69 5,90 2,20 8,66 4,57 1,54 21,18 7,06 2,17 10,32 5,45 1,52 24,33 8,11 2,12 11,79 6,23 1,48 29,63 9,98 2,07 14,23 7,52 1,43 24,92 6,54 2,74 8,54 4,48 1,60 32,06 8,42 2,67 10,90 5,72 1,56 38,64 10,14 2,66 13,05 6,85 1,55 9,34 2,87 12,72 6,36 1,67 52,25 13,06 2,81 17,56 8,87 1,63 58,15 12,90 3,25 23,41 9,36 2,06 70,59 15,66 3,25 28,28 11,31 2,05 50,47 10,09 3,52 12,15 6,08 1,73 65,34 13,07 3,45 15,59 7,80 1,68 79,27 15,86 3,44 18,75 9,38 1,67 74,98 15,00 3,62 25,67 10,27 2,12 106,46 21,29 3,56 36,06 14,42 2,07 134,14 26,83 3,50 44,95 17,98 2,03 158,19 31,64 3,44 52,45 20,98 1,98 136,64 22,44 4,38 45,76 15,28 2,54 167,03 27,43 4,39 55,68 18,59 2,53 207,53 27,67 5,18 37,20 14,88 2,19 298,55 39,81 5,12 53,65 21,06 2,15 381,39 50,85 5,02 66,16 26,47 2,10 456,29 60,84 4,99 77,87 31,15 2,06 834,69 111,29 5,50 444,19 88,84 4,01

Fuente: Ibid., p.62



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66

Tabla 07. Valores torsión y modulo plástico del perfil estructural rectangular

Torsión

Modulo Plástico M Inercia Modulo

(Zx) cm³ (Zy) cm³ (J) cm4 (B) cm³

2,46 0,90 1,61 1,45 3,68 2,38 6,83 3,59 5,67 3,63 10,60 5,37 5,59 4,07 14,59 5,99 7,22 5,26 18,95 7,66 8,75 6,35 23,07 9,18 10,16 7,37 26,96 10,56 12,68 9,16 34,12 12,96 8,07 5,00 20,50 7,74 10,48 6,47 26,65 9,93 12,75 7,85 32,48 11,94 11,61 7,17 30,99 11,02 16,54 10,16 44,30 15,36 15,78 10,52 53,63 15,93 19,31 12,84 65,75 19,32 12,67 6,68 31,91 10,80 16,54 8,69 41,55 13,90 20,23 10,58 50,72 16,79 18,50 11,46 61,72 17,75 26,66 16,44 89,09 25,09 34,10 20,93 114,32 31,55 40,84 24,95 137,53 37,21 27,60 16,92 109,88 26,42 33,94 20,77 135,18 32,22 35,35 16,26 104,39 26,96 51,43 23,49 150,80 38,36 66,47 30,13 193,62 48,51 80,48 36,20 233,01 57,52 136,68 103,30 957,04 147,81

Fuente: Ibid., p.62 El perfil cumple con la norma ASTM A 500 GRADO C

Esfuerzo de fluencia Fy= 3.500 Kg/cm²



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67

4.2.2 Perfiles tubulares cuadrados Este material es usado en la zona de la

canasta que contiene todas las barandas con el fin de disminuir peso.

4.2.2.1 Material de fabricación Los perfiles se fabrican con acero laminado en

caliente de bajo contenido en carbono, alta soldabilidad y ductibilidad, según

normas AISI/SAE, 1015; JIS SPHT 3132 o cualquier otro acero equivalente con los

siguientes contenidos máximos en su composición química:

CARBONO: 0.27% máximo

MANGANESO: 1.40% máximo

FOSFORO: 0.045% máximo

AZUFRE: 0.045% máximo

Para la estructura de la canasta se ha seleccionado dos perfiles, uno de 40 x 40

mm con un espesor de 2,5mm y otro de 25 x 25mm de espesor 2,5mm.



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68

Tabla 08. Características y denominación del perfil estructural cuadrado

CARACTERISTICAS Y DENOMINACION

TAMAÑO PERFIL

NOMINAL REAL

Pulgadas Milímetros

d

(mm)

b

(mm)

ESPESOR

PARED

e(mm)

PESO

P

(Kgm/m)

AREA

A (cm2)

1 x 1 25 x 25 26,70 26,70 1,50 1,16 1,48

1 x 1 25 x 25 26,70 26,70 2,50 1,87 2,38

1 1/2 x 1x/2 40 x 40 40,00 40,00 1,50 1,73 2,20

1 1/2 x 1x/2 40 x 40 40,00 40,00 2,00 2,32 2,96

1 1/2 x 1x/2 40 x 40 40,00 40,00 2,50 2,81 3,58

2 x 2 50 x 50 51,60 51,60 1,50 2,29 2,92

2 x 2 50 x 50 51,60 51,60 2,00 3,10 3,95

2 x 2 50 x 50 51,60 51,60 2,50 3,74 4,77

2 x 2 50 x 50 50,00 50,00 3,00 4,25 5,41

2 3/4 x 2 3/4 70 x 70 70,90 70,90 1,50 3,20 4,08

2 3/4 x 2 3/4 70 x 70 70,90 70,90 2,00 4,32 5,50

2 3/4 x 2 3/4 70 x 70 70,90 70,90 2,50 5,26 6,70

3 x 3 75 x 75 75,00 75,00 3,00 6,60 8,41

3 x 3 75 x 75 75,00 75,00 4,00 8,59 10,95

3 x 3 75 x 75 75,00 75,00 5,00 10,48 13,36

3 x 3 75 x 75 75,00 75,00 6,00 12,27 15,63

4 1/2 x 3 1/2 90 x 90 90,20 90,20 2,00 5,57 7,10

4 1/2 x 3 1/2 90 x 90 90,20 90,20 2,50 6,81 8,67

4 x 4 100 x 100 100,0

0 100,00 2,00 6,07 7,74

4 x 4 100 x 100 100,0

0 100,00 3,00 8,96 11,41

4 x 4 100 x 100 100,0

0 100,00 4,00 11,73 14,95

4 x 4 100 x 100 100,0

0 100,00 5,00 14,41 18,36

4 x 4 100 x 100 100,0

0 100,00 6,00 16,98 21,63 Fuente: Ibid., p.62



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69

Tabla 09. Valores flexión, torsión y modulo plástico del perfil estructural cuadrado

PROPIEDADES ESTATICAS

FLEXION TORSION

MOMENTO

INRCIA

Ix=Iy cm⁴

MODULO

ELASTICO

Sx=Sy

cm3

RADIO

DE GIRO

rx=ry

cm

MODULO

PLASTICO

Zx=Zy

cm3

MOMENTO

INERCIA

J cm⁴

MODULO

ELASTICO

B cm3

1,51 1,13 1,01 1,35 2,49 1,71

2,12 1,59 0,91 2,00 3,80 2,47

5,49 2,75 1,58 3,22 8,77 4,13

6,94 3,47 1,53 4,13 11,36 5,25

8,22 4,11 1,51 4,97 13,79 6,25

12,21 4,73 2,05 5,50 19,23 7,11

15,63 6,06 1,99 7,12 25,05 9,13

18,75 7,27 1,98 8,64 30,61 10,99

19,47 7,79 1,90 9,39 32,53 11,84

32,73 9,23 2,83 10,63 50,84 13,86

42,38 11,96 2,78 13,88 66,66 17,97

51,44 14,51 2,77 16,99 81,96 21,86

71,62 19,10 2,92 22,19 115,14 28,81

90,19 24,05 2,87 28,76 148,83 36,48

106,33 28,35 2,77 34,46 180,41 43,33

120,16 32,04 2,92 39,58 209,99 49,43

89,47 19,84 3,55 22,88 139,26 29,80

109,31 24,24 3,55 28,13 171,82 36,44

123,01 24,60 3,99 28,30 190,75 36,94

177,05 35,41 3,94 41,21 297,48 53,27

226,35 45,27 3,89 53,30 364,04 68,31

271,10 54,22 3,84 64,59 444,62 82,14

311,47 62,29 3,79 75,10 521,39 94,85 Fuente: Ibid., p.62

4.2.3 Otros materiales Para los escalones y la lámina de la canasta se deben

usar láminas alfajor o mejor conocidas como antideslizantes con deformaciones en

forma de lágrimas en relieve que se obtienen mediante laminación en caliente.



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70

En la parte inferior de la canasta deben ir ángulos estructurales. Este tipo de perfil

una vez laminado es enderezado con ángulos de 90°. Estos se encuentran en las

bases de cada escalón y en la parte posterior de la canasta.

Los tornillos y tuercas deberán ser grado 8, debido a que son más resistentes, de

mayor calidad y gracias a su composición química permiten que sean dúctiles a

pesar de su dureza. En el caso de las arandelas no existe ninguna particularidad

en especial más que haga juego con la tuerca y el tornillo.

La plataforma se compone de cuatro ruedas hechas de poliuretano, cada una

soporta un peso de 500kg para sumar 1 tonelada y a su vez poseen un freno de

seguridad. Este tipo de rueda proporciona fácil movilidad soportando grandes

cargas sin aplanarse o agrietarse.

A la plataforma se le debe aplicar para mayor seguridad y alargar su vida útil una

base anticorrosiva que puede ser epoxi-poliamidica pues posee mayor resistencia

a la humedad y cumple con las funciones de decorar las superficies metálicas

además de brindarles protección y rápido secado.



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71

4.3 DISEÑO DE LA PLATAFORMA

Figura 22. Diseño opcional de la plataforma

Figura 23. Ensamble de la plataforma



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72

Para el diseño de la plataforma fue conveniente dividirla en varias piezas, realizar

el posterior ensamble, para que este sea de mayor comprensión al lector, así

mismo se realizaron los planos de estas partes. La plataforma se compone por

ocho ensambles:

Ruedas

Base de la estructura

Escalones

Escalera fija

Escalera de desplazamiento

Soporte mecanismo de escalera

Plataforma de alcance

Ruedas de desplazamiento

4.3.1 Ruedas La plataforma se compone de cuatro ruedas hechas de poliuretano,

cada una soporta un peso de 500kg para sumar 1 tonelada y a su vez poseen un

freno de seguridad. Este tipo de rueda proporciona fácil movilidad soportando

grandes cargas sin aplanarse o agrietarse

Figura 24. Ruedas industriales para trabajo pesado



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73

El ensamble de las ruedas está compuesto por seis piezas sin contar con el freno

de seguridad.

El soporte superior de color rojo contiene cuatro orificios con sus respectivas

medidas, los cuales son usados para unir el ensamble final de la rueda con las

bases de la plataforma. En los planos se pueden observar las medidas y

diámetros.

No se especifica qué tipo de soldadura debe llevar debido a que las ruedas para

este proyecto han sido cotizadas de tal forma que son entregadas ya ensambladas

y en caso de que la empresa AVIANCA desee adquirirlas esta en todo su derecho

de elegir entre comprarlas o fabricarlas.

4.3.2 Base de la estructura La base principal de la estructura es una pieza de

gran importancia sobre la cual recaen grandes fuerzas que podrían llegar a hacer

que se deformen.

Figura 25. Ensamble de la base principal



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74

La base principal de la escalera consta de siete piezas, cinco se pueden observar

en la figura y las dos restantes son las que soportan las dos escaleras.

En el resultado mostrado por ALGOR se demostrara si es necesario hacer uso de

más barras para disminuir los esfuerzos que se generan en la barra central al igual

que los desplazamientos.

Soldadura: E6013 a tope para unir las cinco barras.

4.3.3 Escalones Los escalones se componen de cinco piezas, cuatro ángulos de

90° y una lámina antideslizante.

Soldadura: E6013 a tope para unir primero los cuatro ángulos y luego se debe

soldar encima de estos la lamina.

Figura 26. Ensamble del escalón

4.3.4 Escalera fija La escalera fija posee dos barras, dos rieles que cumplen la

función de permitir el deslizamiento de la escalera extensible y veinte ocho

escalones con sus respectivos tornillos, tuercas y arandelas. En la escalera fija no

se usa en ninguna de las piezas soldadura.



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75

Figura 27. Ensamble escalera fija

4.3.5 Escalera de desplazamiento Esta escalera a diferencia de la fija no posee

ningún riel pero lleva un sistema de deslizamiento con rodachinas que se unen al

riel de la escalera fija para permitir el movimiento, sin embargo las dos barras, los

escalones, tuercas y arandelas siguen siendo los mismos. Los tornillos son

avellanados.



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76

Figura 28. Ensamble escalera de desplazamiento

4.3.6 Soporte mecanismo de escalera El siguiente soporte es un mecanismo

encargado de unir las dos escaleras, permitiendo que la escalera de

desplazamiento no se flexione ni se salga del sistema de deslizamiento golpeando

a la escalera fija.

Siendo una de las piezas más complejas se compone de dobleces, barras,

tornillos, tuercas, arandelas, remaches, sujetadores y una placa que contiene dos

orificios con el fin de disminuir el peso. La unión entre la lámina y los soportes



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77

laterales deben llevar soldadura por electrodo con revestimiento E6013 a tope. La

barra que une los dos soportes laterales sirve para disminuir las tensiones en

estos.

Figura 29. Ensamble soporte mecanismo de escalera

En la siguiente figura se observa como es el ensamble entre esta pieza y las dos

escaleras, la escalera que posee el riel de color azul es la fija y en la parte

posterior de esta se encuentra la escalera de desplazamiento.

Figura 30. Soporte entre escalera fija y de desplazamiento



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78

4.3.7 Plataforma de alcance La plataforma de alcance o también conocida como

canasta posee barandas de seguridad que cumplen con toda la normatividad,

además de dos barras verticales de gran longitud de la cual salen otras más

pequeñas que se unen creando un rectángulo para que el técnico asegure su línea

de vida a estas mientras está realizando alguna labor y en cuyo caso sufra una

caída no ponga en peligro su vida.

La superficie del piso de la canasta está hecha con una lámina antideslizante y por

supuesto todas las uniones de las barras llevan soldadura por electrodo con

revestimiento E6013.

Figura 31. Ensamble plataforma de alcance



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79

Bajo la superficie de la lámina antideslizante se encuentran unos ángulos de 90°

para darle mayor rigidez y por consiguiente evitar al máximo desplazamientos o

deformaciones.

Figura 32. Ángulos 90° bajo la lámina antideslizante



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80

4.3.8 Ruedas de desplazamiento La plataforma de mantenimiento consta de dos

sistemas de deslizamiento o mejor conocidas como ruedas de desplazamiento que

a su vez cada una se compone de dos soportes, una lámina central y una pieza

con dos rodachinas. Los soportes fueron colocados para darle mayor rigidez a la

lámina central, estos van unidos a la lámina por medio de remaches.

Figura 33. Ensamble del sistema de deslizamiento

En la parte posterior como se observa en la siguiente figura se encuentran dos

rodachinas las cuales se desplazan a través de cada riel de la escalera de

desplazamiento, los tres orificios restantes sujetan este sistema a la escalera de

desplazamiento.



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81

Figura 34. Parte posterior sistema de deslizamiento

4.4 SOLDADURA

4.4.1 Tipo de soldadura En la plataforma existen lugares en los cuales se hace

necesario el uso de soldadura como método de sujeción, tales como es el caso de

la canasta, escalones, entre otros mencionados anteriormente. Para los cuales se

tiene pensado usar soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido.

El proceso de soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido es un método

muy común y usado porque permite soldar metales de distintos tipos y espesores,

en todas las posiciones y no necesita una gran inversión en equipo.

Este es un proceso de soldadura también conocido como MMA que se realiza de

forma manual en la que se usa una varilla recubierta por una capa que finalmente

se funde, al mismo tiempo que la varilla el material se deposita en la superficie

mediante la creación de un arco para crear el cordón de soldadura. Al fundirse el



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82

recubrimiento de la varilla este proporciona gases que sirven para proteger la

soldadura de la atmosfera, luego sobre la soldadura se queda escoria que debe

ser removida luego de soldar.

La persona encargada de soldar debe tener conocimiento de que las piezas a

soldar no deben estar separadas a mas de 3mm y como en nuestro caso donde

algunos espesores suelen ser mayores a 4 mm, el soldador debe puntear la unión

con un electrodo de menor resistencia y luego con el electrodo establecido

(E6013), además de garantizar y asegurarse de que las piezas a soldar no se

encuentren húmedas ni contengan restos de pinturas, superficies variables,

grietas, oxido, grasa, escoria o discontinuidades ya que las superficies siempre

deben tener un acabado liso.

Para realizar la identificación de dichos electrodos la Sociedad Americana de

Soldadura ha establecido unos códigos:

E- X X X X; en donde:

La letra E me indica que es soldadura con electrodo;

Las dos primeras XX indican la fuerza tensil del electrodo multiplicada por 1000

PSI;

La tercera X indica la posición en la que el electrodo opera mejor;

La última X indica características importantes del electrodo como el tipo de

corriente y tipo de fundente o la calidad de la soldadura.

Para la soldadura de la plataforma se debe usar electrodos E60 en donde:

La letra E indica electrodo;

El número 60 indica la resistencia minina de tensión, en este caso 60 x 1000 PSI

de fuerza tensil (4,710 - 5,000 Kg por cm²);

El numero 1 indica que el electrodo puede ser usado para soldar en cualquier

posición (de piso, horizontal, vertical y sobre la cabeza).



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83

El numero 0 indica que el electrodo opera con corriente alterna (AC) o directa (DC)

electrodo positivo (+).

A continuación se puede observar una tabla que contiene diferentes

clasificaciones de electrodos, el tipo de corriente que utiliza, el arco, penetración,

fundente y escoria.

Tabla 10. Características de los diferentes tipos de electrodos

Clasf.

Corriente

Arco

Penetrac.

Fundente y Escoria

EXX10 EXXX1 EXXX2 EXXX3 EXXX4 EXXX5 EXXX6 EXXX8 EXX20 EXX22 EXX24 EXX27 EXX28 EXX48

DCEP AC o DCEP AC o DCEN AC o DCEN o DCEP AC o DCEN o DCEP DCEP AC o DCEP AC o DCEP AC o DCEN AC o DCEN o DCEP AC o DCEN o DCEP AC o DCEN o DCEP AC o DCEP AC o DCEP

Penetrante Penetrante Mediano Suave Suave Mediano Mediano Mediano Mediano Mediano Suave Mediano Mediano Mediano

Profunda Profunda Mediana Ligera Ligera Mediana Mediana Mediana Mediana Mediana Ligera Mediana Mediana Mediana

Celuloso - Sodio (0 - 10% de polvo de Hierro) Celuloso - Potasio (0% de Polvo de Hierro) Titanio - Sodio (0 - 10 % de Polvo de Hierro) Titanio - Potasio (0 - 10% de Polvo de Hierro) Titanio - Polvo de Hierro (25 - 40% de Polvo de Hierro) Bajo Hidrogeno - Sodio (0% de Polvo de Hierro) Bajo Hidrogeno - Potasio (0% de Polvo de Hierro) Bajo Hidrogeno - Polvo de Hierro (25 - 40% de Polvo de Hierro) Oxido de Hierro - Sodio (0% de Polvo de Hierro) Oxido de Hierro - Sodio (0% de Polvo de Hierro) Titanio - Polvo de Hierro (50% de Polvo de Hierro) Oxido de Hierro - Polvo de Hierro (50% de polvo de Hierro) Bajo Hidrogeno - Polvo de Hierro (50% de polvo de Hierro) Bajo Hidrogeno - Polvo de Hierro (25 - 40% de Polvo de Hierro)

DCEP - Corriente Directa Electrodo Positivo DCEN - Corriente Directa Electrodo Negativo

Nota: El porcentaje del polvo de Hierro está calculado en base al peso del fundente



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84

La imagen mostrada a continuación sirve para aclarar como es el área de la

soldadura por electrodo con revestimiento, las características de este y las partes

que lo componen.

Figura 35. Características del área de soldadura

Fuente: Soldadura por arco de metal (http://translate.google.com.co/translate ?hl=es&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Shielded_metal_arc_welding&sa=X&oi=translate&resnum=8&ct=result&prev=/search%3Fq%3DSMAW%26hl%3Des), (Consulta: 19 de junio de 2008). Como la calidad de la soldadura depende en gran parte de la técnica que se

realice es importante considerar el movimiento que se le da al electrodo y su

revestimiento. La función del revestimiento es proteger la fusión de las piezas

mediante gases inertes, eliminar el carbono en la fusión, formar una capa de

escoria que proteja al cordón mientras este se enfría, mejorar la penetración,

limpiar y prevenir la presencia de oxigeno en el cordón que luego cause corrosión.

4.4.2 Uniones Usualmente para soldar grandes estructuras se usan electrodos

E7018, pero este no es el caso a pesar del tamaño de la plataforma ya que las

piezas a soldar no son de gran espesor y en cambio si poseen excelente

ductibilidad.



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http://64.233.179.104/translate_c?hl=es&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Image:SMAW_weld_area.PNG&prev=/search%3Fq%3DSMAW%26hl%3Des&usg=ALkJrhj3RwcpK4r69L0OAOIgbyp_TP3KVg

http://translate.google.com.co/translate


85

Para la soldadura como se dijo anteriormente se deberá utilizar el método de

soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido E6013 ya que es usado en

general sobre laminas delgadas Para la plataforma en general, las partes a unir no

superan los 6 mm por lo tanto sus respectivas uniones deberán ser a tope con

bordes rectos porque este método proporciona gran resistencia a esfuerzos

estáticos y es usado cuando los espesores no exceden los 8 mm.

Se descartaron los bordes en V porque son usados en piezas cuyo espesor es

mayor a 8 mm, los bordes en X porque son usados en bordes de espesores entre

18-20 mm y finalmente los bordes en U porque este es recomendable cuando los

espesores a unir superan los 20 mm.

4.4.3 Soldadura de aceros al carbono Los perfiles han sido fabricados con acero

laminado en caliente, alta soldabilidad, alta ductilidad, de bajo contenido en

carbono 0.16% para la estructura.

En estos tipos de acero pueden utilizarse cualquier tipo de electrodo ya que el

calor no tiene efectos apreciables sobre el metal base, sin embargo los electrodos

más usados pertenecen a la serie E60XX, por lo cual se deberá utilizar para este

proyecto electrodos E6013.

Luego de que se realicen las soldaduras es necesario realizar un control de estas

para garantizar su confiabilidad y por lo tanto el nivel de seguridad a proporcionar

mediante el uso de pruebas no destructivas como lo son: ultrasonidos, partículas

magnéticas, corrientes inducidas, pruebas de dureza, líquidos penetrantes, rayos

X, exámenes visuales y de pruebas destructivas como: exámenes metalográficos

y mecánicos. De obtenerse resultados negativos no se puede pasar por alto y

deberán tomarse acciones correctivas.



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86

4.5 TABLA DE PRESUPUESTO

El presupuesto mostrado a continuación depende principalmente del almacén o

empresa en donde AVIANCA decida adquirir las partes sin embargo se ha

realizado una aproximación de los costos para proporcionar un aproximado que

aclare cuan costoso sale realizar esta plataforma.

Se ha separado cada sección de la plataforma con su respectiva cotización

realizada en almacenes y empresas como Nacional de Ruedas, Colmena S.A. y

Gutemberto S.A.

Tabla 11. Presupuesto ruedas

RUEDAS Cantidad Precio Total

Tornillos 1 650 650

Tuerca 1 170 170

Rueda 4 67.000 268.000

268.820

Tabla 12. Presupuesto base principal

BASE

PRINCIPAL Cantidad Precio Total

Tornillos 4

750

3.000

Tuerca 4

175

700

Arandela 4

50

200

Barra (mt) 47

18.500

869.500

873.400



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87

Tabla 13. Presupuesto escalera fija

ESCALERA FIJA Cantidad Precio Total

Laminas (mt) 5,6

55.293

309.641

Ángulos (mt) 61,6

18.883 1.163.193

Barras (mt) 14

18.500

259.000

Tornillos 2

3.900

7.800

Tuercas 2

1.050

2.100

Arandelas 4

120

480

Tornillos 112

750

84.000

Tuercas 112

175

19.600

Arandelas 112

50

5.600 1.851.414

Tabla 14. Presupuesto escalera desplazamiento

ESCALERA

DESPLAZAMIENTO Cantidad Precio Total

Laminas (mt) 5,6

55.293

309.641

Ángulos (mt) 61,6

18.883 1.163.193

Barras (mt) 14

18.500

259.000

Tornillos 112

750

84.000

Tuercas 112

175

19.600

Arandelas 112

50

5.600 1.841.034



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88

Tabla 15. Presupuesto plataforma de alcance

PLATAFORMA

DE ALCANCE Cantidad Precio Total

Lamina (mt) 1,2

55.293

66.352

Ángulos (mt) 7,8

18.883

147.287

Barras (mt) 13,5

18.500

370.000

Remaches 20 550

11.000

594.639

Tabla 16. Presupuesto conexión entre escaleras

CONEXIÓN

ENTRE

ESCALERAS Cantidad Precio Total

Lamina (mt) 3

55.293 165.879

Barras (mt) 1

18.883 18.883

Tornillos 8

360 2.880

Tuercas 8

190 1.520

Arandelas 8

55

440

Remaches 40 550

22.000 209.602



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89

Tabla 17. Presupuesto sistema de deslizamiento

SISTEMA

DESLIZAMIENTO Cantidad Precio Total

Lamina (mt) 2

55.293 110.586

Remaches 28 550

15.400

Tornillos 8

750 6.000

Tuercas 8

175 1.400

Arandelas 8

50 400

Rodachinas 4

5.500 22.000 155.786

Tabla 18. Presupuesto plataforma de mantenimiento

PLATAFORMA DE MANTTO $ Precio

RUEDAS 268.820

BASE PRINCIPAL 873.400

ESCALERA FIJA 1.851.414

ESCALERA DESPLAZAMIENTO 1.841.034

PLATAFORMA DE ALCANCE 594.639

CONEXIÓN ENTRE

ESCALERAS 209.602

SISTEMA DESLIZAMIENTO 155.786

PINTURA 400.000

ELECTRODOS 86.400

Total $ 6.281.095



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90

Aunque el valor aproximado es de $6�281.095 existen otros gastos que deben

tenerse en cuenta como lo son: la mano de obra, el uso, compra o alquiler de

herramientas como equipos de soldadura, pintura, dobladora, cortadora y demás

que aunque aumentan los costos no son tan significativos para la empresa siendo

ésta capacitada para desarrollar la plataforma porque cuenta con personal

entrenado, calificado, herramientas y maquinaria. En vista de esto la inversión que

necesitaría hacer AVIANCA no es muy grande sumado a que cuenta con

proveedores que proporcionan mayores beneficios.



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91

5. ANALISIS DE RESULTADOS

5.1 ANALISIS LINEAR ESTATICO PLATAFORMA

FINIT ELEMENT ANALISYS (FEA)

El análisis estructural empleando el método por elementos finitos permite diseñar y

someter el modelo a variaciones de cargas estructurales, las cuales se estima son

aquellas cargas reales bajo las cuales el diseño se verá sometido.

Las ventajas de emplear el análisis por elementos finitos utilizando sistemas CAD,

no solo permite simular situaciones reales y extremas de estrés mecánico, si no

también, permite rediseñar el modelo en la herramienta CAD lo cual significa una

disminución significativa de los costos del proyecto ya que evita de forma radical la

construcción de prototipos de modelos físicos simulando cargas físicas sobre

estos.

ALGOR V20 permite realizar cambios de material al modelo, someter este a

análisis lineares estáticos, transferencia de calor y mecánica de fluidos. Bajo los

criterios de enmallado del modelo empleado en superficies, modelos y sólidos

(bricks, beam, truss) se pueden realizar análisis exactos y predicciones del

comportamiento del diseño del modelo cuando se encuentra sometidos a cargas

con características especificas. Tal es el caso de la primera aeronave comercial

del mundo diseñada y construida bajo una plataforma virtual de diseño como lo es

el B 777, la cual fue diseñada y testeada en ambiente CATIA, programa de diseño

y análisis de elementos finitos que permite simular condiciones especificas

requeridas por el diseñador de la aeronave para ser posteriormente sometida al

proceso de certificación ante las autoridades de aviación.

Si bien se ha citado que el uso de los sistemas CAD permite minimizar costos,

también se debe ser específico en que es necesario construir un modelo físico



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92

después de ser llevado a cabo el análisis profundo y esquemático de las

características sobre el cual el modelo se verá sometido ya que existen en muchas

ocasiones condiciones físicas que no son tomadas en cuenta por parte del equipo

de diseño del modelo.

5.2 ANALISIS BASICO POR ELEMENTOS FINITOS El método del elemento finito es un procedimiento que utiliza el computador como

medio para solucionar una gran variedad de problemas dentro del campo de la

ingeniería. Es un método numérico versátil que se ha difundido ampliamente a la

aplicación de problemas, que incluyen estática, dinámica, fenómenos térmicos y

de fluidos, electrostática, etc.

Con la introducción de un elemento sencillo se puede demostrar cómo el método

del elemento finito puede ser utilizado para resolver problemas mecánicos de

ingeniería. Se analizará inicialmente una barra cargada axialmente con dos

fuerzas concentradas que actúan en el extremo libre y en la mitad de la barra.

La barra está modelada por dos elementos de igual longitud y se calculará

aplicando los conceptos estáticos y dinámicos.

Figura 36. Barra cargada axialmente

X

Y

Z

F1

F2

L L



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93

5.2.1 Análisis estático Este análisis tiene por objetivos ejecutar un análisis

estático por elementos finitos para determinar los desplazamientos axiales, las

fuerzas internas en el nodo 2 y la reacción de la fuerza en el nodo 3.

Posteriormente, ejecutar el análisis dinámico, para calcular la respuesta de una

viga en voladizo sujeta a fuerzas dinámicas.

Análisis de una viga cargada axialmente con dos fuerzas concentradas actuando

en el extremo libre y en el centro del elemento.

Figura 37. Modelo de elemento finito

Antes de proceder a resolver este problema, se procede inicialmente examinar un

elemento sencillo tal como se indica en la figura 3.

Figura 38. Elemento Truss de 2 grados de libertad

Un nodo numérico es ubicado en los extremos inicial y final, al cargar axialmente

este elemento no desarrolla desplazamientos en la dirección Z, donde los posibles

grados de libertad son u1 y u2 del elemento truss.

1 21 2 3

11 ,UF 33 ,UF22 ,UF

fs1, u1 fs2, u2 L

1 2



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94

En una barra cargada axialmente, fs, se aplica La ley de Hooke, entonces luego

su deformación axial para el mismo elemento truss restringido, se muestra en la

figura 4. Y está dada por

En donde:

L = longitud del elemento

A = área de la sección

E = Módulo de elasticidad de Young

Figura 39. Deformación axial del elemento Truss

5.2.2 Criterios de falla Para diseñar una parte estructural o sistema al ejecutar

una función dada, el diseñador debe tener una claridad de entendimiento de las

posibles alternativas o modos por la cual la parte o sistema puede fallar al ejecutar

la función.

En otras palabras, el diseñador debe establecer los criterios de falla apropiados

que exactamente predicen los posibles modos de falla. En general, la

determinación de los modos de falla requiere extensivo conocimiento de la

respuesta de un sistema estructural de cargas. En particular, éste requiere de un

análisis comprensivo de esfuerzos del sistema, además, depende enormemente

de los materiales usados.

u L

fs

AE

Lfu

s



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95

El modo específico de falla está relacionado a un valor crítico significante de las

cantidades como la carga(s), esfuerzos y deformaciones asociadas con fallas por

un criterio apropiado de falla.

5.2.3 Modos de falla Cuando una membrana estructural está sujeta a cargas, su

respuesta depende no solamente del tipo de material que fue fabricado, sino

también de las condiciones del ambiente y la forma de cargarlo, este puede fallar

por excesivo desplazamiento; la cual resulta en la membrana la imposibilidad de

cumplir con su función de diseño; esta también puede fallar por deformación

plástica (yielding), la cual puede causar un permanente cambio indeseable en la

forma.

La falla debido a la fractura (break) tiene mucho que ver con el tipo de material y la

naturaleza de la carga, el tipo de material puede ser dúctil o frágil (vidrio,

cerámico, concreto, plomo, fundición, roca).

La fractura de una membrana estructural bajo cargas repetitivas es comúnmente

llamada fatiga o falla. La fractura por fatiga puede comenzar al iniciar una o más

grietas pequeñas, usualmente en las vecindades de los esfuerzos máximos

críticos de la membrana.

Las categorías de los modos de falla son:

Falla por excesiva deflexión.

Falla por deformación plástica (yielding).

Temperaturas ordinarias (room)

Temperaturas elevadas (creep).

Falla por fractura.

Fractura repetitiva de materiales frágiles.

Grietas por fractura o defectos de la membrana.

Fractura progresiva.

Fractura con tiempo a elevadas temperaturas.



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96

Para todos los tipos de análisis, la estructura es asumida para comportarse

elásticamente, esto es, la deformación que experimenta es recuperable. Además,

este también asume que bajo los efectos de las cargas aplicadas, el sistema

experimenta pequeñas deformaciones y fuerzas.

La palabra �pequeño� implica un cambio infinitesimal en la geometría del sistema.

En el estado elástico, los esfuerzos y las deformaciones desarrolladas en la

estructura son únicamente definidos en cuanto a la variación de tiempo y espacio

de las fuerzas aplicadas. Una vez el estado elástico es excedido, inclusive en una

pequeña región de la estructura, la deformación no es una longitud recuperable y

su nuevo desarrollo depende si el material estructural es dúctil o frágil.

Figura 40. Acero bajo una carga estática de tensión

Como material dúctil esta el acero suave, aluminio, cobre y en general otros

metales. Los materiales frágiles están representando por el concreto reforzado,

vidrio y hierro fundido. Las relaciones esfuerzos-deformación para un material

dúctil (ejemplo acero suave) en tensiones simples esta dado por la figura 40. La

figura 41 representa la relación esfuerzo-deformación del Concreto Reforzado.

Para materiales dúctiles, cuando la magnitud de las fuerzas externas es de

consideración, la estructura experimenta una permanente deformación.



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97

Figura 41. Relación típica de esfuerzo-deformación del concreto aplicando varios

esfuerzos de compresión Ksi.

Las deformaciones plásticas son cambios permanentes en posiciones atómicas

del material estructural. Estos son irrecuperables y dependen de la variación

tiempo-espacio de la fuerza aplicada. Contrariamente al estado elástico, el estado

plástico no puede definirse únicamente.

Las deformaciones plásticas se desarrollan cuando las combinaciones de

esfuerzos sobre una región en la estructura exceden un valor crítico. Las

combinaciones críticas de las componentes de esfuerzos, son inicios de

deformaciones plásticas en materiales dúctiles y agrietamiento en materiales

frágiles, es matemáticamente expresado como una Falla o Criterio de Cedencia o

Punto de Cedencia.

Cuando se somete una región de la estructura más allá de los límites elásticos los

resultados obtenidos en el análisis lineal no son válidos.

En los análisis estáticos y dinámicos lineal no se evalúan las deformaciones en

los estados plásticos, no obstante, se debe tener en cuenta que el sistema

experimenta algunas deformaciones lineales: para identificar las regiones con

punto de Cedencia, se necesita la ayuda del Criterio de Falla o Punto de

Cedencia.



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98

El desarrollo de esfuerzos plásticos o roturas en un punto o sección de una

estructura no necesariamente implica que la estructura ha fallado y no conduce a

una carga adicional.

Varias teorías proponen diferentes Criterios de falla. En general, todas esas

teorías provienen de resultados similares. Los más usados Criterios de Falla son

los de Tresca y Von Mises para materiales dúctiles y el de Criterio de Esfuerzos

Máximos Normales para materiales frágiles. Para materiales compuestos, el

criterio apropiado a utilizarse es Tsai-Wu en aplicación de los Criterios de

Cedencia de Tresca y Von Mises:

Los esfuerzos de Tresca y Von Mises se calculan en forma escalar y cuando ha

comparado con los esfuerzos de Cedencia del material estructural bajo tensión

uniaxial y ellos indican que una parte de la estructura está desarrollando

esfuerzos en el límite elástico.

En el análisis dinámico, el criterio de cedencia debe tener un tratamiento más

especial.

Finalmente, este criterio se enfatizará en cuanto a la seguridad de la estructura

dentro del rango elástico para la aplicación de la carga, hay otras consideraciones

que deben ser examinadas para confirmar que los resultados sean confiables.

Además de los esfuerzos de cedencia, las grandes deformaciones, la torsión de

la flexión de las membranas como en caso de las vigas, placas delgadas y

cascarones delgados bajo compresión deben ser chequeados porque estos

análisis pueden incurrir en resultados invalidados. Toda carga axial debe ser

siempre menor que la carga de torsión critica para obtener resultados viables en

estos tipos de análisis.



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99

5.2.4 Criterio de falla de Tresca El estado del criterio de Tresca inicialmente se

genera cuando la mitad de la diferencia entre los esfuerzos principales alcanza la

mitad de los esfuerzos de cedencia de la estructura del material bajo una tensión

pura.

Asumiendo que 3 < 2 < 1 el criterio de Tresca esta expresado como:

Nota este criterio no está afectado por el Esfuerzo Principal Intermedio 2.

La diferencia 0.5 (1 - 3 ) es el ESFUERZO DE TRESCA. Si los esfuerzos de

Tresca en el sistema son menores que 0.5y el análisis lineal es válido.

5.2.5 Criterio de falla de von mises El equivalente de Von Mises Stress/strain es

desarrollado como se muestra en la ecuación.

222222 321

21

21 SzxSyzSxySxSzSzSySySx

En términos de esfuerzos principales S1, S2, S3

222 13321121 SSSSSS

S1 y S2 es equivalente a: 1, 2.

Para Von Mises, la deformación plástica en un punto inicia cuando los esfuerzos

principales en ese punto satisfacen la relación:

0.5(1 - 2 )

2 + (2 - 3 )2 + (3 - 1 )

2 = y

Como para el criterio de falla de Tresca, y es el esfuerzo de Cedencia del

material estructural bajo una tensión uniaxial.

Si se compara directamente el esfuerzo de Von Mises (cantidad que está al lado

izquierdo del signo igual de la anterior ecuación) con y permite la identificación

13,32,21*2

1SSSSSSmax



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100

de las áreas de falla. Contrario al Criterio de Tresca, el criterio de Von Mises

incluye todos los esfuerzos principales. El Criterio de Tresca predice fallas en un

nivel de esfuerzos bajos generalmente que lo que hace Von Mises. Por lo tanto el

criterio de Von Mises es mucho más aceptado que el de Tresca para materiales

dúctiles.

5.2.6 Tipología de los elementos finitos La clasificación de los tipos de

elementos finitos para el análisis de problemas de ingeniería son:

Truss Elements (Elemento rígido-truss)

Beam Elements (Elemento viga)

3-D Plane Stress Elements

2-D Solid Elasticity Elements

3-D Solid Elasticity Elements

Plate/Shell Elements

Boundary Elements

3-D Solid Elasticity Elements (Type 8)

3-D Solid Tetrahedron Elastic Elements

Stiffness Matrix Elements

3-D Pipe Elements

Rigid Elements

5.2.6.1 Elemento rigido � truss Este elemento tiene dos nodos, es formulado en

3D, solo dispone de 3 grados de libertad (DOF) en translación. Para este elemento

se define, cargas axiales y esfuerzos que son calculadas para cada elemento. Un

cambio de temperatura uniforme y la carga inercial en las tres direcciones es

importante; pero debe estar referenciada a aquella dirección donde existe la mayor

fuerza.

Este elemento de perno articulado es utilizado para modelar una variedad de

estructuras, tales como torres, puentes, cables tensionados y construcciones



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101

estructurales, además puede utilizarse como un elemento boundary para

especificar desplazamientos.

Figura 42. Elemento rígido y grado de libertad

5.2.6.2 Elemento viga-beam Este elemento de tres nodos es formulado en el

espacio tridimensional. El tercer nodo (K) es utilizado para definir la orientación,

figura 43, soporta 6 grados de libertad, tres de translación y tres de rotación, figura

44.

Tres fuerzas ortogonales (una axial y dos de cortantes) y tres momentos

ortogonales (uno de torsión y dos de flexión) son calculados en cada extremo del

elemento, figura 45. Opcionalmente, los esfuerzos máximos normales generados

al combinar cargas axiales y de flexión son calculados. La carga inercial uniforme

en las tres direcciones, las fuerzas fijas en los extremos y las cargas intermedias

son importantes en aquel elemento cargado.

Figura 43. Elemento viga delimitado por sus tres nodos



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102

Figura 44. Grados de libertad para un elemento viga

Figura 45. Cargas positivas sobre un elemento viga



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103

5.2.7 Propiedades a ser suministradas

Modulo de Elasticidad

Relación de Poisson´s

Coeficiente de expansión Térmica

Densidad de masa del Material

Densidad de peso de material

Area axial del elemento local, eje 1 A1

Area de corte del elemento local, eje 2 S2

Area de corte del elemento local, eje 3 S3

Resistencia a la torsión del elemento local, eje 1 T1

Inercia de flexión del elemento local, eje 2 I2

Inercia de flexión del elemento local, eje 3 I3

Modulo de sección del elemento local, eje 2 Z2

Modulo de sección del elemento local, eje 3 Z3

Figura 46. Esfuerzos sobre un elemento viga



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104

Figura 47. Diferentes tipos de fuerzas aplicadas y sus empotramientos

El número de identificación del set de las propiedades del área debe ser en orden

ascendente.

El área axial es el área efectiva transversal de la viga, resistente a la fuerza axial

R1 (figura 45).



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105

El área de corte es el área de la sección efectiva transversal de la viga, resistente

a las fuerzas de corte R2 y R3 (figura 45).

La resistencia a la torsión es el momento de área de inercia, resistente al

momento torsional M1 (figura 45). Para más secciones transversales, la resistencia

a la torsión es mucho menor que el momento polar de inercia. La resistencia a la

torsión debe ser más grande que 0.0.

El momento de flexión de inercia es el momento de área de inercia resistente a los

momentos de flexión M2 y M3 (figura 45). El momento de flexión de inercia debe

ser más grande que 0.0.

Los módulos de sección son opcionales a las propiedades de área. Si ellas están

incluidas. Los esfuerzos normales serán calculados en cada extremo del elemento

de acuerdo a las siguientes ecuaciones:

R1/A1

R1/A1 + M2/Z2

R1/A1 - M2/Z2

R1/A1 + M3/Z3

R1/A1 - M3/Z3

R1/A1 (+-) M2/Z2 (+-) M3/Z3 (caso crítico)

5.2.8 Datos de las cargas intermedias Los siguientes datos deben ser

suministrados para cada caso.

CL Fuerza concentrada

CM Momento concentrado

TN Térmico (temperatura nodal)

DL Carga distribuida

TL Carga Térmica



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106

Figura 48. Carga concentrada y momento concentrado

5.2.9 Cargas Térmicas Temperatura Media de la viga en el nodo I

(T2I1+T2I2+T3I1+T3I2)/4

Temperatura Media de la viga en el nodo J (T2J1+T2J2+T3J1+T3J2)/4

Diferencia de temperatura en el nodo I a lo largo del eje 2 (T2I2-T2I1)

Diferencia de temperatura en el nodo J a lo largo del eje 2 (T2J2-T2J1)

Figura 49. Carga térmica



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107

5.3 ANALISIS DE RESULTADOS PLATAFORMA

El análisis de la plataforma se encuentra contemplado en un análisis general

(carga bajo la cual la plataforma será sometida regularmente tales como el peso

de los usuarios más su caja de herramientas), y un análisis específico (miembros

estructurales susceptibles de fractura o deformación tales como canasta y

escalones).

Carga aplicada

Peso en Kg persona: 80 Kg

Peso caja herramientas: 20 Kg

Aceleración: 9.81 m/s²

Factor de seguridad: 1.5

Carga = 100 Kg * 9.81 m/s² * 1.5

Carga = 1471.5 N ≈ 1500 N

Las cargas correspondientes al peso de la estructura, densidad del material y

uniones del modelo son calculadas por ALGOR ya que estas se encuentran

implícitas en la biblioteca de materiales incorporada en el software.

Los resultados del análisis estructural son presentados a continuación después de

incorporar la carga relacionada anteriormente.



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108

Figura 50. Desplazamiento en el eje Y

Aplicando una carga de 1500 N sobre la canasta se aprecia un rango de

desplazamiento del material en el eje Y (ver sistema de coordenadas parte inferior

izquierda), el desplazamiento se describe como:

Desplazamiento mínimo: -0,05310589 mm (Presentado en color azul a

compresión)

Desplazamiento máximo: 0.494375mm (Presentado en color rojo a tensión)



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109

Figura 51. Desplazamiento eje X

Empleando el criterio de interpretación de colores y numérica de los resultados en

el paso anterior, se puede apreciar en el modelo:

Desplazamiento mínimo: -8,16662 mm (Presentado en color azul a compresión)

Desplazamiento máximo: 0,962066 mm (Presentado en color rojo a tensión)



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110

Figura 52. Desplazamientos eje Z

Desplazamiento mínimo: -3.44466 mm (Presentado en color azul a compresión)


El modelo tiene tendencia a desplazarse sobre el eje X una vez aplicada la carga

sobre la canasta, esto quiere decir que las uniones ubicadas sobre la base tienden

a desplazarse, los movimientos y las cargas aplicadas repetitivamente pueden

producir fatiga del material produciendo la desunión entre los miembros

estructurales.



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111

Figura 53. Principio de Tresca

El material presenta una fluencia mínima. Esto quiere decir que el material es

estáticamente estable, solo los rieles laterales se encuentran sometidos a

12.20916 N/mm².



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112

Figura 54. Tensión Von Mises

El esfuerzo de fluencia del acero estructural ASTM A 500 posee un valor de 79300

N/mm², limite en el cual el acero deja de comportarse en la zona elástica para

pasar a la zona plástica. Una vez el elemento pase a la zona plástica se

presentará deformación permanente.

La tensión máxima presentada en la plataforma corresponde a 14.19238 N/mm²,

lo cual indica que la estructura nunca sobrepasara la zona elástica.



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113

Figura 55. Deformación Unitaria Principal Máximo

La deformación unitaria se define como la elongación de un material producido por

un esfuerzo de tracción. La deformación unitaria máxima presentada en la

plataforma se encuentra en los rieles y esta posee un valor máximo de 6,53391 e-

005 mm/mm, lo cual traduce que la sección transversal del elemento sujeto a

compresión sufrirá un mínimo cambio en el área de sección transversal.



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114

Figura 56. Fuerza de reacción componente X

Valor máximo: 1084,13 N

Valor mínimo: -735,446 N

La reacción general en la plataforma equivale a 174,3394N.



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115

Figura 57. Fuerza de reacción componente Y






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116

Figura 58. Fuerza de reacción componente Z



La reacción general en la plataforma equivale a -61.55342N.

Las leyes de Newton citan que toda acción genera una reacción de igual magnitud

pero en sentido opuesto; esta condición es necesaria para que el cuerpo se

encuentre estáticamente estable. El valor de las reacciones nos permite calcular

los cordones y el tipo de soldadura a aplicar, así como, determinar si la estructura

se encuentra estáticamente estable.



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117

5.4 ANALISIS ESTRUCTURAL CANASTA

Figura 59. Desplazamiento componente Y

Aplicando una carga de 1500 N sobre la canasta se aprecia un rango de




Desplazamiento máximo: 0.13377 mm (Presentado en color rojo a tensión)



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118

Figura 60. Desplazamiento Componente X



Desplazamiento mínimo: -1.22484 mm (Presentado en color azul a compresión)




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119

Figura 61. Desplazamiento componente Z



El modelo tiene tendencia a desplazarse sobre el eje Z una vez aplicada la carga




estructurales.



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120

Figura 62. Tensión Tresca


estáticamente estable, solo los rieles laterales se encuentran sometidos a 53,0493

N/mm².



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121






La tensión máxima presentada en la plataforma corresponde a 46,9617 N/mm², lo

cual indica que la estructura nunca sobrepasara la zona elástica.



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122

Figura 64. Deformación unitaria principal máximo



plataforma se encuentra en los rieles y esta posee un valor máximo de

0,000130933 mm/mm, lo cual traduce que la sección transversal del elemento

sujeto a compresión sufrirá un mínimo cambio en el área de sección transversal.



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123

Figura 65. Fuerza de reacción componente X






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124




La reacción general en la plataforma equivale a 33, 86897N.



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125












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126

5.5 ANALISIS ESTRUCTURAL ESCALON

Figura 68. Desplazamiento Componente X

Aplicando una carga de 1500 N sobre el escalón se aprecia un rango de



Desplazamiento mínimo: -0.0528323 mm (Presentado en color azul a

compresión)




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127

Figura 69. Desplazamiento Componente Y




Desplazamiento máximo: 0.13377 mm (Presentado en color rojo a tensión)



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128

Figura 70. Desplazamiento componente Z



El modelo tiene tendencia a desplazarse sobre el eje Y una vez aplicada la carga

sobre el escalón, esto quiere decir que las uniones ubicadas sobre los extremos

del escalón tienden a desplazarse, los movimientos y las cargas aplicadas

repetitivamente pueden producir fatiga del material produciendo la desunión entre

los miembros estructurales.



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129










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130

Figura 72. Tensión Tresca


estáticamente estable, solo las bases laterales se encuentran sometidos a

511,654 N/mm².



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131

Figura 73. Fuerza de Reacción Componente X



La reacción general en la plataforma equivale a 139,413 N.



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132




La reacción general en la plataforma equivale a 349,0393 N.



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6. CONCLUSIONES

Plataforma de mantenimiento

El modelo tiene tendencia a desplazarse sobre el eje X una vez aplicada la carga




estructurales.


estáticamente estable, solo los rieles laterales se encuentran sometidos a

12.20916 N/mm².





La tensión máxima presentada en la plataforma corresponde a 14.19238 N/mm²,

lo cual indica que la estructura nunca sobrepasara la zona elástica.



plataforma se encuentra en los rieles y esta posee un valor máximo de 6,53391 e-

005 mm/mm, lo cual traduce que la sección transversal del elemento sujeto a

compresión sufrirá un mínimo cambio en el área de sección transversal.



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Canasta

El modelo tiene tendencia a desplazarse sobre el eje Z una vez aplicada la carga




estructurales.


estáticamente estable, solo los rieles laterales se encuentran sometidos a 53,0493

N/mm².







Escalón

El modelo tiene tendencia a desplazarse sobre el eje Y una vez aplicada la carga

sobre el escalón, esto quiere decir que las uniones ubicadas sobre los extremos

del escalón tienden a desplazarse, los movimientos y las cargas aplicadas

repetitivamente pueden producir fatiga del material produciendo la desunión entre

los miembros estructurales.



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estáticamente estable, solo las bases laterales se encuentran sometidos a

511,654 N/mm².



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7. RECOMENDACIONES

Luego de realizar el análisis con el diseño establecido en ALGOR se hizo

necesario realizar modificaciones en las barras de sujeción. Se agregaron dos

barras más debido a que la barra central de la base se veía muy comprometida a

sufrir daños por fatiga como rotura y en la canasta se observaba desplazamientos

no permitidos que demostraban daños irreversibles en la estructura.

Se recomienda diseñar la plataforma con el último cambio que presenta resultados

positivos en su comportamiento estructural.

Figura 76. Diseño plataforma de mantenimiento final



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8. BIBLIOGRAFIA

GAXIOLA Angulo J. M., Curso de capacitación en soldadura, 2a. ed. México:

Editorial Limusa, S.A., 2001.

HIBBELER R.C., Ingeniería mecánica: estática, 7a. México: Prentice Hall

Hispanoamericana, 1995.

MARULANDA Arévalo J., ZAPATA Meneses A., MESA Grajales D., Fundamentos

en la soldadura de los metales, Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira, 2007.

KOELLHOFFER L., MANZ A. F., HORNBERGER E. G., Manual de soldadura, México: Editorial Limusa, S.A., 2000. TORRE Marina J. A., Manual de soldadura, 8a. ed. México: Prentice Hall, 1996.

Manual de prevención de accidentes,

www.aerocivil.gov.co/controlseg/prevencion/MANUAL_PREVAC_UAEAC.pdf ,17

de sep. de 2007, Aerocivil, Colombia, 2007.

ANZI Z359 Update, www.capitalsafety.com/Portals/0/csg_ansi_brochure.pdf, 17 de

sep de 2007, capital safety, USA, 2007.

DBI-SALA Products, www.capitalsafety.com, 10 sep de 2007, capitalsafety, USA,

2007.

Software

AlGOR Software Package, y sus correspondientes manuales.

SOLID EDGE V.20



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diseno plataforma mantenimiento ariza 2008

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