INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERAMECANICA Y ELECTRICA UNIDAD TICOMAN

DISEÑO Y ANALISIS ESTRUCTURAL DE UN ANDAMIO, AUXILIAR EN EL MANTENIMIENTO DELBOEING 727 T

E S I N QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN AERONAUTICA

A

PRESENTAN

SABAS HERNANDEZ ALBERTO SALCEDO TREJO JOSE IVAN

ASESORES

M.en C. ARMANDO OROPEZA OSORNIO M. en C. VICTOR MANUEL CÓRDOVA BARRIOS

SEMINARIO

DESARROLLO DE PROYECTOS EN INGENIERIA DE DISEÑO México, D.F. 2012

INDICE.

Relación de figuras y tablas

4

Resumen

5

Introducción

6

Justificación

6

Objetivo general

7

Objetivos particulares

7

Alcance

7

CAPITULO 1METODOLOGIA

8

1. 1 QFD

9

1.1.1 Identificación del cliente.

9

1.1.2 Determinación de los requerimientos y expectativas de los clientes.

10

1.1.3 Determinar la importancia relativa de los requerimientos y expectativas de los clientes.

10

1.1.4 Benchmarking.

12

1.1.5 Traducción de requerimientos y expectativas en términos mensurables de ingeniería.

14

1.2 Diseño conceptual

16

1.2.1 Clarificación de los requerimientos del cliente.

16

1.2.2Definición del modelo funcional.

17

1.2.3 Generación de conceptos.

17 2

1.2.4 Matriz morfológica.

19

1.2.5Evaluación de conceptos.

20

CAPITULO 2 MODELADO GEOMETRICO

21

2.1 Componentes.

22

2.2 Modelado de geométrico de componentes.

23

2.3 Estructura para tercer nivel.

26

CAPITULO 3 ANALISIS ESTRUCTURAL 3.1 Condiciones para el análisis estructural. CAPITULO 4 RESULTADOS

27 28 29

4.1 Deformaciones de elementos.

30

4.2 Desplazamientos nodales.

30

4.3 Reacciones obtenidas en los apoyos de andamio.

31

CONCLUSIONES

33

REFERENCIAS

34

ANEXO A: PLANOS A DETALLE DEL ANDAMIO

35

ANEXO B: PLANOS DE COMPONENTES BASICOS DE UN ANDAMIO

39

ANEXO C: TERMINOS DE COMPONENTES UTILIZADOS COMUNMENTE EN ANDAMIOS Y METODOS TIPICOS DE ANCLAJE

44

ANEXO D: MATERIALES Y REQUISITOS GENERALES PARA LA CONTRUCCION DE UN ANDAMIO

48

3

RELACIÓN DE FIGURAS Y TABLAS. Figura 1.- Despliegue de funciones asociados al flujo de materia.

16

Figura 2.- Función como flujo de materia.

16

Figura 3.- Modelo funcional.

17

Figura 4.- Ejemplo de componentes típicos de un andamio.

22

Figura 5.- Acoplamiento multidireccional.

23

Figura 6 - Complemento para la unión hacia el acoplamiento multidireccional.

24

Figura 7- Ensamble de acoplamiento multidireccional.

24

Figura 7- Acoplador giratorio.

25

Figura 9 - Llanta con seguro.

25

Figura 10: Arreglo estructural de andamio.

26

Figura 11: Aplicación de cargas y restricciones de desplazamiento.

28

Figura 12: Deformación del andamio.

30

Figura 13: Desplazamientos nodales de andamio.

31

Fig. C.1. Ejemplos de planos verticales rígidos usando anclaje lateral.

47

Fig. C.2. Ejemplos de planos verticales rígidos usando anclaje longitudinal.

47

Fig. D.1. Requisitos para la altura libre y la anchura de las áreas de trabajo.

53

Tabla 1.- Ponderación de requerimientos.

11

Tabla 2.- Requerimientos, ponderación y comparación con productos de la competencia.

13

Tabla 3.- Simbología utilizada en tabla 2.

13

Tabla 4.- Traducción de términos obligatorios.

15

Tabla 5.- Matriz Morfológica.

19

Tabla 6.- Matriz de decisión.

20

Tabla 7.- Factores de seguridad.

32

Tabla D.1: Clases de anchura para áreas de trabajo.

52

Tabla D.2. Clases de altura libre

52

4

RESUMEN

En esta tesina se realizó el análisis de esfuerzos a los que está sometido un andamio diseñado para el mantenimiento del avión Boeing 727; con dicho análisis se pretende que se realice su elaboración posteriormente para una mayor utilización de la aeronave como fin de conocimiento de los alumnos de la ESIME Ticomán. El diseño y análisis comienza con la metodología de implementación de las herramientas de calidad como lo es el QFD el cual es un sistema que ayuda a entender las principales necesidades, para encontrar respuestas innovadoras a éstas. Posteriormente se realiza un diseño conceptual para poder evaluar las mejores alternativas que se pretende que tenga el andamio, a partir de las necesidades. Consecutivamente se modelan algunos componentes básicos de un andamio, así como el arreglo estructural del andamio. Finalmente, se desarrolla una simulación estructural del comportamiento del arreglo estructural, haciendo uso del software ANSYS, especificando las cargas a las que se somete por efecto del peso de la cantidad de personas que se pretende que estén arriba del andamio. Del análisis se obtuvieron las deformaciones de los elementos del andamio, indicando los elementos estructurales críticos que a mayor carga estaban sometidos. Los resultados mostraron que el diseño del andamio; de acuerdo a los factores de seguridad que establece la norma ENV 1993 1-1, para diseño estructural de acero; puede soportar sin mayor dificultad.

5

INTRODUCCIÓN. Un Andamio es una construcción provisional con la que se hacen puentes, pasarelas o plataformas sostenidas por madera o acero (En Asia se emplea bambú). Actualmente se hace prefabricado y modular. Los andamios pueden alcanzar diversas alturas, llegando hasta los treinta metros, e incluso más. Dependiendo de la complejidad suelen tener un plan de montaje. Los aviones grandes requieren el uso de escaleras, plataformas y andamios para alcanzar las áreas de trabajo, los cuales deben cumplir con los lineamientos de seguridad apropiados. Es de esta manera que los andamios son un tipo de estructuras necesarias en la construcción y mantenimiento de diferentes aeronaves a diferentes alturas. Sin los andamios, estos tipos de trabajos se harían muy difíciles.

JUSTIFICACIÓN. La Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Ticomán cuenta con un avión tipo Boeing 727, el cual está destinado a pruebas y demostraciones prácticas y teóricas dentro del plantel. Esta aeronave debe recibir un mantenimiento correcto dentro de ciertos lapsos de tiempo para que se mantenga en óptimas condiciones para el uso tanto de profesores y de los alumnos principalmente. El plantel no cuenta con una estructura lo suficientemente resistente y con las dimensiones necesarias para que los encargados de dicho laboratorio brinden mantenimiento y limpieza tanto al fuselaje como al estabilizador vertical y estabilizador horizontal de la aeronave. Hasta el momento se cuenta con un andamio que satisface pobremente dichos requerimientos, debido a la altura que éste posee, no es suficiente para alcanzar las partes altas del aeronave con la comodidad necesaria para realizar labores de mantenimiento; además no tiene la suficiente capacidad de carga requerida para que un mínimo de 5 personas suban y comiencen a realizar sus labores.

6

OBJETIVO GENERAL. Diseñar estructuralmente un andamio para el mantenimiento de un avión 727 a través de uso de software de modelado geométrico y análisis estructural.

OBJETIVOS PARTICULARES. •

Emplear la técnica QFD para determinar la importancia de los requerimientos solicitados para el diseño del andamio.

•

Modelar geométricamente un andamio con una altura total de 9 m y que conste de tres niveles.

•

Realizar un análisis estructural al andamio aplicando una carga de 600 kg.

•

Verificar que la estructura soporte la carga máxima sin sufrir algún daño que pueda resultar riesgoso para el operador.

ALCANCE. En este trabajo se trabajo se diseñará conceptualmente un arreglo estructural de un andamio para dar mantenimiento a la aeronave Boeing 727 que se encuentra en la ESIME Ticomán, haciendo uso de software CAD y CAE como son los son ANSYS, CATIA y AutoCAD, de este modo se analizará el comportamiento estructural de dicha estructura.

7

CAPITULO I METODOLOGIA Para la fundamentación técnica y evaluación de los conceptos más trascendentes en el proyecto se utilizó la herramienta de “Despliegue de Funciones de Calidad (QFD)” así como también la herramienta de “Diseño conceptual” para la clarificación de requerimientos y generación de planos; ambos son desarrollados durante este capítulo.

8

1. 1 QFD.

El QFD es un sistema que busca focalizar el diseño de los productos y servicios en dar respuesta a las necesidades de los clientes. Esto significa alinear lo que el cliente requiere con lo que la organización produce. El QFD permite a una organización entender la prioridad de las necesidades de sus clientes y encontrar respuestas innovadoras a esas necesidades, a través de la mejora continua de los productos y servicios en búsqueda de maximizar la oferta de valor. Se emplearáesta técnica para el diseño un andamio auxiliar en el mantenimiento de las diferentes secciones del avión tipo Boeing 727. Dicha herramienta proporcionará un panorama claro de la forma y tipo de andamio que se ajuste perfectamente a las necesidades requeridas por el cliente directo del producto (ESIME Ticomán).

1.1.1 Identificación del cliente. La identificación del cliente es esencial en el proceso de gestación de un producto, porque tras éste, se sabrá para quétipo de sector del mercado será dirigido. Tomando como base la clasificación por clientes internos y externos; los clientes internos se encargarán de solucionar los problemas del diseño y detalles que se requieran. Los directivos de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Ticomán, como clientes externos, serán los que presenten los requerimientos del proyecto, ya que el diseño y solución del problema estará orientado a sus peticiones y expectativas.

9

1.1.2 Determinación de los requerimientos y expectativas de los clientes. A continuación se presenta la lista de requerimientos solicitados para este proyecto. •

Que la estructura conste de tres niveles para dar mantenimiento al fuselaje, al estabilizador vertical y al estabilizador horizontal de la aeronave.

•

El andamio deberá ser desmontable en tres niveles ya antes especificados.

•

El material a utilizar en la estructura deberá ser ligero.

•

El material a utilizar deberá ser resistente.

•

La estructura deberá soportar una carga máxima de 600 kg.

•

El andamio debe tener un área suficiente para que 5 personas como máximo puedan estar sobre él.

•

El andamio debe tener ruedas para su fácil desplazamiento.

•

Plasmar el logo del IPN, de la ESIME y de la ESIME TICOMAN en una parte visible del andamio.

•

El andamio deberá tener un acabado de pintura en color guinda.

1.1.3 Determinar la importancia relativa de los requerimientos y expectativas de los clientes. A continuación se realizará una clasificación de requerimientos entre obligatorios y deseables, con el fin de cuantificar la importancia de éstos en el diseño del producto.

10

Requerimientos obligatorios: a) Que la estructura conste de tres niveles para dar mantenimiento al fuselaje, al estabilizador vertical y al estabilizador horizontal de la aeronave. b) El andamio deberá ser desmontable en tres niveles ya antes especificados. c) El material a utilizar en la estructura deberá ser ligero. d) El material a utilizar deberá ser resistente. e) La estructura deberá soportar una carga máxima de 600 kg. f) El precio de fabricación no deberá exceder al promedio dado en el mercado. g) El andamio debe tener un área suficiente para que 5 personas como máximo puedan estar sobre él. h) El andamio debe tener ruedas para su fácil desplazamiento.

Requerimientos deseables: •

Su acabado no debe elevar excesivamente el costo total de la estructura.

•

Plasmar el logo del IPN, de la ESIME y de la ESIME TICOMAN en una parte visible del andamio.

•

El andamio deberá tener un acabado de pintura en color guinda.

A continuación se presenta la tabla de ponderación de requerimientos deseables para resaltar cuales tienen mayor grado de importancia en la inclusión en el diseño del andamio: Tabla 1; Ponderación de requerimientos

Req. a

b

c

(+)

Ir.(%)

a

0

+

+

2

50

b

-

0

+

1

25

c

-

+

0

1

25

Total

4

100

11

Con la tabla 1, se puede dimensionar la importancia relativa de cada uno de los requerimientos deseables, para poder así clarificar cual requerimiento debe ser cubierto a primera instancia. Se observa que el requerimiento “Su acabado no debe elevar excesivamente el costo total de la estructura” es el de mayor importancia para el producto. Esto refleja la importancia que tiene el valor monetario del producto, para poder consolidarse mas adelante dentro de la institución.

1.1.4 Benchmarking. Se realizará una tabla comparativa del andamio a diseñar con los de la competencia, en este caso dos importantes alquiladoras de andamios. a) Que la estructura conste de tres niveles para dar mantenimiento al fuselaje, al estabilizador vertical y al estabilizador horizontal de la aeronave. b) El andamio deberá ser desmontable en tres niveles ya antes especificados. c) El material a utilizar en la estructura deberá ser ligero. d) El material a utilizar deberá ser resistente. e) La estructura deberá soportar una carga máxima de 600 kg. f) El precio de fabricación no deberá exceder al promedio dado en el mercado. g) El andamio debe tener un área suficiente para que 5 personas como máximo puedan estar sobre él. h) El andamio debe tener ruedas para su fácil desplazamiento i) Su acabado no debe elevar excesivamente el costo total de la estructura. j) Plasmar el logo del IPN, de la ESIME y de la ESIME TICOMAN en una parte visible del andamio. k) El andamio deberá tener un acabado de pintura en color guinda.

12

Tabla 2: Requerimientos, ponderación y comparación conproductos de la competencia

Requerimientos

Importancia Relativa %

Competencia 1 Competencia 2

A

#

1

1

B

#

1

1

C

#

3

4

D

#

5

5

E

#

1

5

F

#

/

/

G

7.14

1

4

H

50

/

3

I

25

1

1

J

25

1

1

K

#

1

5

Tabla 3: Simbología utilizada en tabla 2

Símbolo

Dato

#

Requerimiento obligatorio

/

Se ignora el dato

1

No cumple con el requerimiento

2

Cumple ligeramente

3

Cumple medianamente

4

Cumple casi en su totalidad

5

Cumple totalmente

13

1.1.5 Traducción de requerimientos y expectativas en términos mensurables de ingeniería. Este paso es fundamental para el diseño óptimo y deseado del producto, ya que es aquí donde se da una traducción técnica a los requerimientos no expresados en términos mensurables de ingeniería.

Los requerimientos se agrupan de la siguiente manera: a) Funcionales -

Constar de tres niveles:

1° Nivel: Fuselaje con una altura aproximada de 3m 2° Nivel: Estabilizador horizontal con una altura a proximada de 6m 3° Nivel: Estabilizador vertical con una altura apr oximada de 9m c) Temperatura de funcionamiento: -Temperatura ambiente d) Desempeño funcional: -

Capacidad de carga máxima para trabajo 600 kg

-

Periodo de servicio 8hrs/día.

-

Periodo de descanso 16hrs/día.

f) Tamaño -

10 m de altura y un área de 15 m²

h) Tiempo de instalación Tiempo de instalación no mayor a 60 minutos x nivel

14

Tabla 4: Traducción de términos obligatorios REQUERIMIENTOS DEL TRADUCCIÓN DEL UNIDAD DE MEDICION CLIENTE REQUERIMIENTO EN TÉRMINOS MENSURABLES Tiempo necesario de 6 horas adiestramiento

Que se instale fácilmente

Escolaridad mínima necesaria Personas necesarias para instalar No de herramientas

6° semestre superior 4

de

nivel

2

Tiempo necesario para 3 hrs. Por nivel instalar Peso de cada elemento 1.6 kg en el andamio Dimensión del elemento Largo:1.5 m Ancho: 16 cm

REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

Que sea manejable

TRADUCCION DEL 2do. NIVEL DE UNIDAD DE REQUERIMIENTO EN TRADUCCION MEDICION TERMINOS MENSURABLES 1° Nivel 2m Dimensión 2° Nivel 5m 3° Nivel

15

3m

1.2 Diseño conceptual.

1.2.1 Clarificación de los requerimientos del cliente. Función global de servicio: Estado Inicial Materia: Tubos de Acero Energía: Trabajo fisico Resultado Procedimieno de armado

Función: Andamio destinado para el mantenimiento y reparación del aeronave tipo Boeing 727

Estado Final: Materia: Tubos de Acero Resultado: Andamio construido en su totalidad Figura 1: Despliegue de Funciones asociadas al flujo de materia:

Tubos de Acero

Armar

Figura 2: Función como flujo de materia

16

Andamio construido

1.2.2Definición del modelo funcional. Se considerará al producto como un conjunto de funciones y no como un conjunto de piezas, determinando que funciones son necesarias para la satisfacción del cliente y determinar la relación que debe haber entre ellas. Para esto se utilizará el método llamado “Análisis Funcional Descendente”. Este método permite describir gráficamente las funciones de un sistema. Se considera como función más general a la función global y a partir de ella de desglosarán las funciones complementarias, quedando de la siguiente manera:

Reunir acopladores necesarios Reunirtubos de acero

Tubos de acero

Unirtubos con sujetadores

Construcci Construcción delandamio delandamio

Andamioarmado en sutotalidad

Esfuerzo físico

Figura 3: Modelo Funcional

1.2.3 Generación de conceptos. En este paso se trata de generar la mayor cantidad posible de conceptos sin evaluarlos conforme se van generando. Para esto se puede proceder de manera intuitiva o bien con técnicas diseñadas en específico para promover la creatividad. Se emplearántécnicas racionales tales como las listas de control (checklists) y matrices morfológicas, en donde se plasmarán todas las propuestas posibles para posteriormente elegir la que más se adapte a las necesidades de diseño.

17

Elaboración de listas de control. La lista de control son aspectos o rasgos que se desea observar. A continuación se muestran algunas cuestiones que se pueden a analizar para poder llegar a un diseño adecuado.

¿Cómo será el soporte del andamio? Soporte Fijo. Soporte con ruedas ¿De qué material serán los tubos? Aluminio Acero

¿Qué forma tendrá el tubo? Triangular. Cuadrangular. Rectangular Circular

Que tipos de acopladores se utilizarán? Giratorios De ángulo recto Putlog

¿Tipo de llantas a utilizar? Poliuretano Acero Caucho

18

1.2.4 Matriz morfológica. Tabla 5: Matrizmorfológica.

FUNCION

A

B

C

D

Soporte fijo

Soporte con ruedas

Acero

Aluminio

Cuadrado

Triangular

Circular

Rectangular

Giratorios

De ángulo recto

Putlog

Llanta de poliuretano

Llanta de acero

Caucho

Tipo de Soporte

Material del tubo

Forma del tubo

Tipo de acoplador

Tipo de llanta

19

1.2.5Evaluación de conceptos.

# de acopladores

-

-

-

-

1°Nivel:3m

10

-

+

0

+

-

2°Nivel:6m

11

+

+

0

+

+

3°Nivel:9m

12

+

+

-

0

+

11

+

0

+

-

-

de 8hrs

6

+

-

0

-

+

Altura de 10m

8

+

0

-

0

+

Área de 15 m²

8

+

-

-

+

0

construcción x nivel

7

+

+

-

-

+

Acabado guinda

8

-

+

+

-

0

Plasmar logo IPN

8

-

+

-

0

Total +

6

6

2

3

6

Total -

4

3

6

6

3

Total Generado

2

3

-4

-3

3

Total Ponderado

29

31

-35

-14

20

Constar

de

armado

# de personas necesarias

# de herramientas para

-

5 personas

Espacio máximo para

11

ANDAMIO

5 personas

Importancia Relativa

Soportar a un máximo de

Tabla 6: Matriz de decisión

tres

niveles

Carga máxima de 600 kg Periodo de servicio

60

min

de

20

+

CAPITULO II MODELADO GEOMETRICO Se realizará el modeladogeométrico de algunos de los componentes más importantes para el ensamble del andamio mediante el uso de CATIA, así como el arreglo estructural del mismo con ayuda de programas en CAD, tomando como base las restricciones solicitadas en el inicio del proyecto, para que posteriormente sean exportados para su análisis.

21

2.1 Componentes. Los andamios son arreglos estructurales de diferentes formas, pero en general contienen componentes similares. A continuación se muestra los componentes básicos de un andamio, con los que se realizará el diseño del arreglo estructural del mismo para la reparación del Boeing 727.

Figura. 4 Ejemplo de componentes típicos de un andamio. *Algunos componentes se describen en el anexo C, para su mayor información.

22

2.2 Modelado geométrico de componentes.

Dentro de los componentes básicos que integran a un andamio se encuentran las uniones verticales y horizontales, así como las transversales (acoplamientos), por lo que la gran mayoría de éstas se encuentran diseñadas para que distribuyan y soporten grandes cantidades de fuerza. Por la forma en la que se encuentran diseñadas se ensamblan separadamente, siendo el caso de las uniones verticales con las horizontales; a continuación se propone un diseño que podría facilitar la unión de éstos, pudiendo implementarlo a cualquier andamio. La figura muestra un acoplamiento multidireccional, el cual ofrece diferentes formas de unión dependiendo del arreglo estructural.

Figura 5 -Acoplamiento multidireccional

23

La figura 6 muestra la parte que se sostiene un elemento (tubo) hacia el acoplamiento multidireccional.

Figura 6 -Complemento para la unión hacia el acoplamiento multidireccional.

En la figura 7 se observa el ensamble total del acoplamiento multidireccional, en el cual se nota que

los complementos son fijados con una cuña. Tanto el

complemento como el acoplamiento, los tubos se insertan en el interior de las boquillas que contiene cada uno.

Figura 7- Ensamble de acoplamiento multidireccional.

24

La figura 8 muestra un acoplador giratorio, son de gran utilidad en elementos que se encuentran posicionados diagonalmente.

Figura 8- Acoplador giratorio

En la figura 9 se modela el tipo de llanta que se utilizará, teniendo como característica la forma de restringir el movimiento de la llanta.

Figura 9 - Llanta con seguro.

25

2.3 Diseño geométrico del andamio. En la figura 10se muestra el modelo geométrico de arreglo estructural

Figura 10: Arreglo estructural de andamio

El dibujo a detalle se encuentra en el anexo B

26

CAPITULO III ANALISIS ESTRUCTURAL Una vez propuesto el mejor arreglo estructural del andamio, éste se someterá a un análisis estructural bajo una carga máxima de 600 kg, para poder con esto verificar la resistencia y eficiencia de la estructura final.

27

3.1 Condiciones para el análisis estructural. Con ayuda del software ANSYS, el arreglo estructural se va a someter a cargas distribuidas que van a ser de la magnitud de 1287 N/m, y contará de 8 apoyos los cuales son restringidos en los tres modos de desplazamiento (X,Y, Z). La figura 11 muestra el arreglo estructural para su análisis, mostrando la forma de aplicación de cargas, como de las restricciones de desplazamiento.

Figura 11: Aplicación de cargas y restricciones de desplazamiento

28

CAPITULO lV RESULTADOS En este apartado se proyectarán las deformaciones máximas sufridas en la estructura, verificando así la viabilidad en resistencia de los elementos que la componen.

29

4.1 Deformaciones de elementos. Después de haber aplicado las condiciones a las cuales trabaja el arreglo estructural se muestra como se comporta dicho arreglo. En la figura 12 se muestran las deformaciones sufridas en los elementos por las cargas.

Figura 12: Deformación del andamio

4.2 Desplazamientos nodales. A continuación en la figura 13 se muestran los desplazamientos, e indica el mayor y menor desplazamiento, señalados como MX y MN respectivamente. Con lo que los valores llegan desde 2 mm hasta 3 mm.

30

Figura 13: Desplazamientos nodales de andamio

4.3 Reacciones obtenidas en los apoyos de andamio. A continuación se enlistan las reacciones en cada uno de los apoyos del andamio.

NODE

FX

1 53.171

FY 1925.0

FZ 39.588

276 8.7528

2906.8

58.268

977 -9.3015

2918.6

60.651

1372 -53.861

1933.0

39.868

2415 53.142

1909.0

-39.620

2690 9.5160

2881.2

-60.427

3391 -8.4144

2898.0

-58.677

3786 -53.004

1916.6

-39.651

31

Dentro de esta tabla se observan los elementos en la que los esfuerzos son más críticos, tomando en consideración el esfuerzo de fluencia del acero estructural que es de 250MPa, se puede obtener el factor de seguridad,en la tabla 7se observa, de manera contundente que en donde hay más esfuerzos de trabajo el factor de seguridad es casi ocho veces. Donde los factores de seguridad de acuerdo a la norma ENV 1993 1-1 de diseño estructural de acero, tienen un mínimo permisible de 3.

Tabla 7: Factores de seguridad STAT

CURRENT

CURRENT

ELEM

FUERZAY

FUERZAZ

5749

1.55E+06 18563

1.61E+02

5750

3.19E+07 12276

7.83E+00

5751

3.19E+07 -12544

7.83E+00

5752

1.55E+06 -18842

1.61E+02

32

Factor de seguridad

CONCLUSIONES El buen mantenimiento de las aeronaves es crucial para la seguridad de los pasajeros que lo utilizan; para esto es importante contar con estructuras adecuadas que faciliten la labor de las personas asignadas para realizar reparaciones en la aeronave, es por esto que los andamios desempeñan una función importante para la fase de mantenimiento e inspección de diferentes tipos de aeronaves. Es importante que la estructura se adapte a las diferentes secciones del avión, facilitando así el trabajo del encargado de la revisión. Las estructuras de andamios pueden tener diversas alturas, pero la seguridad ofrecida debe ser la misma para los diferentes tipos, es crucial que se realicen los análisis pertinentes posteriores al diseño de un andamio diferente, debiendo tomarse en cuenta puntos importantes, por ejemplo, el que no se desplomen o se desplacen accidentalmente. Para ello se vigilan los elementos de apoyo y sujeción, así como las especificaciones de carga y distribución de las herramientas. Los andamios deben ser montados, y supervisados por personal calificado para ello, asegurando así la integridad física del usuario y el desempeño óptimo de la estructura.

33

. Referencias Bibliográficas


Comité europeo de normalización, Andamios de fachada de componentes prefabricados, Asociación española de normalización y certificación, Madrid España 2005.
Comité europeo de normalización, Andamios: Requisitos de comportamiento y diseño general, UNE-EN 12811-1, España 2005.
Comité de normalización de petróleos mexicanos y organismos subsidiarios, Estructuras metálicas para trabajos en altura (Andamios), Pemex, México 2009
European Committee of Standardization, ENV 1991 1-1: Eurocode 3: Design of steel structures, EstadosUnidos de America 2005.
Roa GarzónMaximo Alejandro – Garzón Alvarado Diego Alexander, Cursos de elementos estructurales,Departamento de Ingeniería Mecánica, Colombia 2006.

34

ANEXO A PLANOS A DETALLE DEL ANDAMIO

35

36

37

38

ANEXO B PLANOS DE COMPONENTES BASICOS DE UN ANDAMIO

39

40

41

42

43

ANEXO C TERMINOS DE COMPONENTES UTILIZADOS COMUNMENTE EN ANDAMIOS Y METODOS TIPICOS DE ANCLAJE

44

•

Anclaje: Medios insertados en, o acoplados a, la estructura para acoplar un miembro de unión.

•

NOTA − El efecto de un anclaje se puede conseguir a través de la unión, conectándola a una parte de la estructura principal pensada para otros

•

Base regulable: Placa base que tiene un dispositivo de regulación vertical.

•

Placa base: Placa utilizada para distribuir la carga en un montante sobre un área mayor.

•

Andamio de jaula: Estructura de andamio que consta de una reja de montantes y un área cubierta, pensada principalmente para trabajo o almacenaje.

•

Arriostrado en plano horizontal: Ensamblaje de los componentes que proporciona rigidez tangencial en los planos horizontales, por ejemplo mediante techados, marcos, paneles, diagonales y conexiones rígidas entre travesañosy largueros u otros elementos utilizados para arriostrado horizontal.

•

Arriostrado en plano vertical: Ensamblaje de los componentes que proporciona rigidez tangencial en los planos verticales, por ejemplo marcos con o sin refuerzos esquinales, marcos abiertos (pórticos), plataformas de acceso, conexiones rígidas o semi-rígidas entre los componentes horizontales y verticales, diagonales, u otros elementosutilizados para arriostrado vertical.

•

Revestimiento: Material pensado normalmente para dar protección contra la climatología y el polvo, típicamentemallas o redes.

•

Acoplamiento: Dispositivo utilizado para conectar dos tubos.

•

Proyecto: Concepción y cálculo para diseñar un esquema de montaje.

•

Larguero: Componente horizontal, normalmente en la dirección de la dimensión mayor del andamio de trabajo.

•

Sistema modular: Sistema en el que travesaños y montantes son componentes separados, proporcionando losmontantes alojamiento en los intervalos

predeterminados

(módulos)

componentes de andamio.

45

para

la

conexión

de

otros

•

Nudo: Punto teórico donde dos o más elementos se conectan juntos.

•

Acoplamiento paralelo: Acoplamiento utilizado para conectar dos tubos paralelos.

•

Plataforma: Una o más unidades de plataforma en un módulo del mismo nivel.

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Unidad de plataforma: Unidad (prefabricada o de otro tipo) que soporta una carga en sí misma y que forma la

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Plataforma o parte de la plataforma y puede formar una parte estructural de un andamio de trabajo.

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Acoplamiento de ángulo recto: Acoplamiento utilizado para conectar dos tubos que se cruzan en un ángulorecto.

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Lona impermeable: Material de revestimiento impermeable.

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Protección lateral: Conjunto de componentes que forman una barrera para proteger a la gente del riesgo de caíday para retener materiales.

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Manguito acoplador: Acoplamiento utilizado para la unión de dos tubos situados co-axialmente.

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Montante: Elemento vertical.

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Acoplamiento giratorio: Acoplamiento utilizado para unir dos tubos que se cruzan con cualquier ángulo.

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Miembro de unión: Componente del andamio que lo conecta con un anclaje a la estructura.

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Travesaño: Elemento, normalmente horizontal, en la dirección de la dimensión más pequeña del andamio detrabajo.

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área de trabajo: Suma de plataformas en un nivel, para proporcionar a la gente un sitio elevado y seguro para

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trabajar y para dar acceso a su trabajo.

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Andamio de trabajo: Construcción temporal que se precisa para proporcionar un lugar seguro de trabajo para la construcción, mantenimiento, reparación o demolición de edificios y otras estructuras, y para el acceso necesario.

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MÉTODOS TÍPICOS DE ANCLAJE La figura muestra dos tipos de anclaje lateral. Cada uno se basa en un marco vertical cruzando el andamio. Un juego de series uno sobre otro facilitará un plano vertical rígido.

Fig. C.1. Ejemplos de planos verticales rígidos usando anclaje lateral

La figura muestra seis tipos de anclaje longitudinal, basados en el anclaje de la cara exterior del andamio, que facilite un plano vertical rígido.

1 con diagonal 2 con cruz de San Andrés 3 con barandilla de marco (enteriza) (a) 4 con barandilla de marco (enteriza) (b) 5 con barandilla de marco (enteriza) (c ) 6 con unidad de barandilla multiservicio (d) NOTA :La definición de una unidad de barandilla multiservicio es un componente de protección lateral a instalar desde un nivel ya construido y protegido, y pensado para dar al nivel inmediatamente superior, seguridad durante la instalación y desmontaje, así como durante el uso.

Fig. C.2. Ejemplos de planos verticales rígidos usando anclaje longitudinal

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ANEXO D MATERIALES Y REQUISITOS GENERALESPARA LA CONTRUCCION DE UN ANDAMIO

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MATERIALES Generalidades Los materiales deben satisfacer los requisitos recogidos en las normas europeas, donde se proporcionan los datos de diseño. En el proyecto de Norma Europea prEN 12811-2 se proporciona información para los materiales más comúnmente utilizados. Los materiales utilizados deben ser suficientemente robustos y duraderos para resistir las condiciones normales de trabajo. Los materiales deben estar libres de cualquier impureza y defecto que puedan afectar a su uso satisfactorio.

Requisitos específicos para materiales

Acero Generalidades. No deben utilizarse aceros de desoxidación tipo FU (aceros esponjosos o efervescentes). Tubos sueltos. Los tubos sueltos a los que es posible ajustar acoplamientos conforme al proyecto de Norma Europea prEN 74-1 (es decir, diámetro nominal exterior de 48,3 mm), deben tener un límite elástico nominal mínimo de 235 N/mm2 y un espesor nominal mínimo de 3,2 mm. NOTA − Los tubos sueltos se encuentran a menudo en andamios de tubos y bridas, pero también pueden utilizarse en andamios de fachada de componentes prefabricados, por ejemplo, para anclar un andamio de trabajo a la fachada. Tubos para componentes prefabricados de sistemas de andamio. Para los tubos de diámetro nominal exterior de 48,3 mm, incorporados en componentes prefabricados para sistemas de andamio, de acuerdo con la Norma EN 12810-1, son de aplicación las especificaciones de dicha norma. A los tubos no se les aplicarán los límites del proyecto de Norma Europea prEN 74-1 cuando las bridas estén unidas. Aquellos tubos de diámetro nominal exterior distinto al rango de 48,3 mm, que no sean para la protección lateral, deben tener las siguientes características nominales: - espesor de pared ≥2,0 mm - límite elástico, ≥235 N/mm2 - alargamiento, ≥17%

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Protección lateral. Aquellos elementos utilizados exclusivamente para protección lateral, distintos a los rodapiés, deben tener un espesor nominal mínimo de 1,5 mm. Para los rodapiés, el espesor nominal mínimo debe ser 1,0 mm. Se puede utilizar un espesor inferior si la utilidad y la capacidad de carga está asegurada, por ejemplo, mediante el uso de secciones rigidizadas, arriostramiento o perfilado de la sección transversal. Unidades de plataforma. Las unidades de plataforma y sus apoyos intermedios deben tener un espesor nominal mínimo de 2,0 mm. Se puede utilizar un espesor inferior si la utilidad y la capacidad de carga está asegurada, por ejemplo, mediante el uso de secciones rigidizadas, arriostramiento o perfilado de la sección transversal. Revestimiento de protección para componentes. Los componentes deben estar protegidos como se determina en el proyecto de Norma Europea prEN 12811-2.

Aleaciones de aluminio Tubos sueltos. Los tubos sueltos, a los cuales es posible añadir acoplamientos, conforme al proyecto de Norma Europea prEN 74-1 (es decir, diámetro nominal exterior de 48,3 mm), deben tener un límite elástico convencional mínimo a 0,2% de 195 N/mm2 y un espesor nominal mínimo de 4,0 mm. Tubos para componentes prefabricados de sistemas de andamio. Para los tubos de diámetro nominal exterior de 48,3 mm incorporados en componentes prefabricados para sistemas de andamio, de acuerdo a la Norma EN 12810-1, son de aplicación las especificaciones de dicha norma. Protección lateral. Los elementos utilizados únicamente para protección lateral deben tener un espesor nominal mínimo de 2,0 mm. Se puede utilizar un espesor inferior si la utilidad y la capacidad de carga está asegurada, por ejemplo, mediante el uso de secciones rigidizadas, arriostramiento o perfilado de la sección transversal. Unidades de plataforma. Las unidades de plataforma y sus apoyos intermedios deben tener un espesor nominal mínimo de 2,5 mm. Se puede utilizar un espesor inferior si la utilidad y la capacidad de carga está asegurada, por ejemplo, mediante el uso de secciones rigidizadas, arriostramiento o perfilado de la sección transversal.

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Madera y materiales basados en madera. La madera debe tener la clasificación resistente establecida en la Norma EN 338. Si se utiliza una capa de protección, ésta debe permitir el descubrimiento de defectos en el material. La madera contrachapada para unidades de plataforma debe tener al menos cinco capas y un espesor mínimo de 9 mm. Las plataformas de madera contrachapada ensambladas listas para su uso, deben ser capaces de sujetar una barra circular de acero de 25 mm de diámetro y 300 mm de longitud cayendo de punta desde una altura de 1 m. La madera contrachapada debe tener una buena durabilidad en lo que respecta a las condiciones climáticas. REQUISITOS GENERALES Generalidades Toda área de acceso y trabajo, debe estar dispuesta de modo que proporcione un lugar conveniente de trabajo y permita: o Proteger a las personas del riesgo de caída; o Proporcionar un almacenaje seguro para materiales y equipos; o Proteger a aquellos que estén más abajo ante caídas de objetos. Debe prestarse atención a las consideraciones ergonómicas. El área debe estar debidamente cubierta y provista de la protección lateral adecuada cuando esté preparada para su uso. Las conexiones entre las partes separadas deben ser efectivas y fáciles de controlar. Deben ser fáciles de montar y seguras frente a la desconexión accidental. Clases de anchura La anchura, w, es la anchura completa del área de trabajo, incluyendo hasta 30 mm de rodapié, véase la figura D1. En la tabla D1 se incluyen siete clases de anchura. NOTA 1: En algunos países hay establecidas anchuras mínimas para varios tipos de actividad.

La distancia libre entre montantes, c, debe ser al menos de 600 mm; la anchura libre de las escaleras no debe ser inferior a 500 mm. Cada área de trabajo, incluyendo las esquinas, debe tener su anchura específica a lo largo de su longitud total. Este requisito no es de aplicación en la zona de alrededor de un par de montantes, donde debe haber un área completamente libre de impedimentos con una anchura mínima, b y p, de acuerdo con las dimensiones dadas en la figura D1. NOTA 2 Cuando los equipos o materiales estén situados en el área de trabajo, debería darse una indicación para mantener el espacio para trabajo y acceso.

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TablaD.1: Clases de anchura para áreas de trabajo

Altura libre La altura libre mínima, h3, entre las áreas de trabajo debe ser de 1,90 m. Los requisitos de altura libre para la altura h1a entre las áreas de trabajo y los travesaños o para la altura h1b (véase la figura D1) entre las áreas de trabajo y los miembros de unión, vienen dadas en la tabla D2. Tabla D.2. Clases de altura libre

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Fig. D.1.Requisitos para la altura libre y la anchura de las áreas de trabajo

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