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Proceso Página 1 de 16 Instructivo para pruebas de estructuras metálicas Versión: Código: Fecha de vigencia: Datos generales del documento: Control de aprobaciones: Nombres Cargos Firmas Fechas Elaborado por: Ing. Tito Bravo Jefe del Departamento de Diseño de Líneas de Transmisión 23-03-2017 Revisado por: Ing. Edmundo Terán Subgerente de Proyectos de Expansión (E) 07-04-2017 Ing. Ana Chafla Subgerente de Gestión Organizacional 07-04-2017 Aprobado por: Ing. Geovanny Pardo Gerente de la Unidad de Negocio CELEC EP Transelectric 07-04-2017 Nombre el Instructivo: Código: Macro proceso: Proceso: Versión: Pruebas de estructuras metálicas I01.PAV.02.02.02 PAV.02 Desarrollar las obras de infraestructura eléctrica Construir obras de infraestructura. Líneas de transmisión 1.0
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Instructivo para pruebas de estructuras metálicas
Versión: Código: Fecha de vigencia:
d
o
Datos generales del documento:
Control de aprobaciones:
Nombres Cargos Firmas Fechas
Elaborado por: Ing. Tito Bravo
Jefe del
Departamento
de Diseño de
Líneas de
Transmisión
23-03-2017
Revisado por:
Ing. Edmundo Terán
Subgerente de
Proyectos de
Expansión (E)
07-04-2017
Ing. Ana Chafla
Subgerente de
Gestión
Organizacional
07-04-2017
Aprobado por: Ing. Geovanny
Pardo
Gerente de la
Unidad de
Negocio CELEC
EP Transelectric
07-04-2017
Nombre el Instructivo:
Código:
Macro proceso:
Proceso:
Versión:
Pruebas de estructuras metálicas
I01.PAV.02.02.02
PAV.02 Desarrollar las obras de infraestructura eléctrica
Construir obras de infraestructura. Líneas de transmisión
1.0
wilma.montatixe
Sello
wilma.montatixe
Nota adhesiva
Accepted definida por wilma.montatixe
wilma.montatixe
Nota adhesiva
Completed definida por wilma.montatixe
wilma.montatixe
Nota adhesiva
Accepted definida por wilma.montatixe
pamela.valencia
Sello
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Instructivo para pruebas de estructuras metálicas
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Tabla de contenido
1 Objetivo ...................................................................................................................................................... 3 2 Alcance ...................................................................................................................................................... 3 3 Responsabilidades ................................................................................................................................... 3 4 Definiciones ............................................................................................................................................... 4 5 Desarrollo del instructivo ......................................................................................................................... 5
5.1 Diagrama de flujo ................................................................................................................................. 5
5.2 Descripción de tareas .......................................................................................................................... 6 6 Referencias ................................................................................................................................................ 9 7 Formatos y anexos ................................................................................................................................... 9 8 Historial de cambios ................................................................................................................................. 9 Anexos .............................................................................................................................................................. 10
Anexo 1: Secuencia para las pruebas de cargas de estructuras metálicas ................................................. 10
1 Construir la estación de pruebas .......................................................................................................... 11
2 Montar el prototipo ................................................................................................................................ 12
3 Verificar calibración equipos de medición ............................................................................................ 13
4 Aplicar pruebas de carga ...................................................................................................................... 13
5 Corregir el diseño estructural ............................................................................................................... 16
6 Presentar resultados ............................................................................................................................ 16
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Instructivo para pruebas de estructuras metálicas
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1 Objetivo
Este instructivo tiene como objetivo unificar criterios en la ejecución de pruebas de estructuras metálicas, en
base a las normas internacionales y obtener criterios de aceptación en base a los resultados de las pruebas,
para de esta manera se garantice que la fabricación satisfaga la calidad de las estructuras que CELEC EP
– Transelectric utiliza en sus instalaciones.
2 Alcance
Las líneas de transmisión del Sistema Nacional Interconectado (SNT), utilizan estructuras metálicas que
soportan los conductores por los cuales circula la energía. En este sentido el diseño de la estructura tiene
que ser tal que soporte las tensiones mecánicas de los conductores, tanto verticales, longitudinales y
transversales durante el proceso de transporte, montaje, instalación y operación.
Con este antecedente se ha elaborado el presente instructivo para establecer las pruebas de carga para
estructuras metálicas que se deberán utilizar en el centro de pruebas. Este instructivo contempla las tareas
para la ejecución y la supervisión en la ejecución de pruebas de estructuras prototipo y evaluación de los
resultados de esas pruebas, los mismos que deben estar de acuerdo a las solicitudes técnicas establecidas
por CELEC EP-Tanselectric a la Contratista, previo al proceso de fabricación.
El instructivo está dirigido al Ingeniero de Diseño de Líneas de Transmisión en la Subgerencia de Proyectos
de Expansión, el mismo que tiene la responsabilidad de verificar el cumplimiento de las pruebas tipo o de
diseño, de rutina y de aceptación a fin de garantizar la calidad de la estructura.
El Instructivo inicia con la realización de las pruebas tipo o de diseño y termina con la autorización de la
orden de fabricación.
3 Responsabilidades
Cargo Responsabilidad
Jefe del Departamento de
Diseño de Líneas de
Transmisión
Elaborar el instructivo de acuerdo con los lineamientos establecidos
en la Corporación.
Asegurar el cumplimiento del instructivo. El responsable del proceso
debe supervisar que el instructivo se cumpla, así mismo, debe
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Instructivo para pruebas de estructuras metálicas
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Cargo Responsabilidad
coordinar que el mismo sea revisado, aprobado, difundido y subida
la documentación que se genera en el instructivo a la estructura
documenta del IFS.
Subgerente de Proyectos de
Expansión
Revisar que la documentación q e se genera en el instructivo, cumpla
con los lineamientos establecidos en la Corporación.
Gerente de la Unidad de
Negocio Transelectric Aprobar el instructivo y autorizar su publicación
4 Definiciones
Celosía: Perfiles de acero rectos interconectadas en nudos formando triángulos.
Confiabilidad: Es la probabilidad de comportamiento de una instalación o sistema para realizar
adecuadamente su función en un período de tiempo.
Ingeniero de Diseño: Es el profesional al quien se le encomienda la supervisión de las pruebas a ser
realizadas por el contratista (fabricante), Este profesional debe contar con el perfil, conocimiento,
experiencia y habilidades necesarias para realizarlas. Puede ser uno o más dependiendo del tipo de
prueba a realizarse.
Instalaciones de transmisión: Conjunto de equipos a través de los cuales se realiza el transporte de
electricidad entre dos puntos del sistema de transmisión.
Línea de Transmisión: Conjunto de equipos a través de los cuales se realiza el transporte de
electricidad entre dos puntos del sistema de transmisión.
Norma Técnica: Conjunto de especificaciones técnicas que reglamenta procesos y productos para
garantizar la interoperabilidad internacional.
Planos de Diseño: Son documentos de carácter técnico que mediante la agrupación de las diferentes
disciplinas de la ingeniería y arquitectura tiene por objeto precisar el alcance de las diversas etapas y
procesos de la construcción.
Procedimiento: Documento escrito que describe secuencialmente la forma de realizar un proceso para
lograr un objetivo dado dentro de un alcance establecido.
Protocolo de pruebas: Documento mediante el cual se recoge el método a emplear para la realización
de las pruebas: cómo se va a probar cada elemento, qué datos se van a tomar como indicadores y los
estándares de calidad que determinarán si la prueba ha sido un éxito o un fracaso.
Pruebas de Rutina: Pruebas que abarcan todas las verificaciones, ensayos, análisis y exámenes
efectuados, durante las diferentes etapas del proceso de manufactura de las estructuras.
Pruebas Tipo: Pruebas normalmente hechas por el fabricante para verificar que el diseño estructural
reúne todos los requisitos estipulados en las especificaciones técnicas del suministro.
Responsable: Corresponde al servidor o servidora que es asignado para ejecutar una determinada
tarea o actividad dentro del procedimiento.
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Torre: Estructura metálica
5 Desarrollo del instructivo
5.1 Diagrama de flujo
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5.2 Descripción de tareas
No
Tareas
Descripción
Responsable Documentación asociada
1 Realizar pruebas tipo o de
diseño.
Las pruebas tipo o de diseño se definen como pruebas
normalmente hechas por el Fabricante para verificar
que el diseño reúne todos los requisitos estipulados en
las especificaciones técnicas del suministro.
El Fabricante entregará a la contratista y a su vez el
contratista al Administrador del contrato, los reportes
de pruebas describiendo en detalle su ejecución y los
resultados obtenidos.
Así también el Fabricante, antes de iniciar la
fabricación de las estructuras, deberá enviar al
Administrador del contrato, dos (2) copias certificadas
de los resultados de las pruebas de diseño y análisis
físicos y químicos de la materia prima utilizada durante
la fabricación, emitidas por el suministrador de la
materia prima, de acuerdo con las normas técnicas
aplicables y a los plazos establecidos en el contrato de
adquisición.
Contratista Resultados de las
pruebas realizadas
por el Contratista,
normalmente en
formato propio del
Fabricante.
2 Aprobar reporte de
prueba.
El técnico encargado revisa el reporte y recomienda
al Administrador de contrato la aprobación.
El Administrador del Contrato se pronuncia en un
plazo de cinco (5) días laborables.
Jefe del
Departamento de
Diseño de Líneas
de Transmisión.
Reporte de prueba
aprobado o con
observaciones
3 Corregir observaciones a
pruebas tipo
En caso de existir observaciones, el Contratista, en
base a las mismas, repite las pruebas que
corresponda y genera un nuevo reporte de prueba.
El ingeniero de diseño encargado revisa el reporte y
recomienda al Administrador de contrato la
aprobación.
El Administrador del Contrato aprueba en un plazo de
dos (2) días laborables.
El Administrador del Contrato aprueba el reporte en
un plazo de xxxxx días.
Contratista Reporte de prueba
aprobado
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No
Tareas
Descripción
Responsable Documentación asociada
4 Realizar prueba de rutina. Las pruebas de rutina se definen, con todas las
verificaciones, ensayos, análisis y exámenes
efectuados, durante las diferentes etapas del proceso
de manufactura de las estructuras, para asegurar que
el procedimiento de fabricación se efectúa
normalmente y que no se causen defectos debidos a
deficiente mano de obra, material inadecuado o manejo
impropio.
El fabricante deberá enviar al Administrador del
Contrato de la Unidad de Negocio dos (2) copias
certificadas de las pruebas realizadas por el Fabricante
o suministrador de la materia prima, de acuerdo con las
normas técnicas.
Contratista Resultados de las
pruebas realizadas
por el Fabricante,
normalmente en
formato propio del
mismo.
5 Aprobar reporte de
prueba.
El ingeniero de diseño designado revisa el reporte de
prueba y recomienda al Administrador de contrato la
aprobación.
El Administrador del Contrato se pronuncia en un
plazo de cinco (5) días laborables.
Jefe del
Departamento de
Diseño de Líneas
de Transmisión.
Reporte de prueba
aprobado o con
observaciones
6 Corregir observaciones a
pruebas de rutina
En caso de existir observaciones, el Contratista, en
base a las mismas, repite las pruebas que
corresponda y genera un nuevo reporte de prueba.
El ingeniero de diseño encargado revisa el reporte y
recomienda al Administrador de contrato la
aprobación.
El Administrador del Contrato aprueba en un plazo de
dos (2) días.
El Administrador del Contrato aprueba el reporte en
Contratista Reporte de prueba
aprobado
7 Entregar cronograma y
protocolo de prueba de
carga
Para la realización de estas pruebas, el fabricante
deberá presentar a CELEC EP - Transelectric para
aprobación, un programa de pruebas, indicando las
características del centro de pruebas, y el protocolo de
pruebas a ejecutarse, las fechas propuestas para las
pruebas y el procedimiento de las mismas.
El Administrador del Contrato se pronuncia en un
plazo de cinco (5) días.
Contratista Cronograma y
protocolo de prueba
presentado por el
Contratista
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No
Tareas
Descripción
Responsable Documentación asociada
8 Corregir observaciones al
cronograma y protocolo
En caso de existir observaciones, el Contratista, en
base a las mismas, ajusta el cronograma y el protocolo
de prueba.
El Administrador del Contrato aprueba un plazo de dos
(2) días laborables.
Administrador del
Contrato
Cronograma y
protocolo de prueba
aprobado
9 Realizar pruebas de
carga.
Las pruebas de carga se realizarán en las instalaciones
del fabricante, y serán ejecutados bajo la supervisión
directa del ingeniero de diseño designado por la
Gerencia.
En el anexo 1 se establece la secuencia para las
pruebas de carga para las estructuras metálicas.
Fabricante. IEC 60652-2002
ANEXO 1:
Secuencia para las
pruebas de carga
de estructuras
metálicas.
10 Corregir observaciones a
la prueba de carga
En caso de existir observaciones, el Contratista, en
base a las mismas, repite las pruebas que
corresponda y genera un nuevo reporte de prueba.
Contratista Reporte de prueba
corregido por parte
del Contratista
11 Aprobar y entregar reporte
de prueba.
El ingeniero de diseño encargado revisa el reporte y
aprueba en un plazo de un (1) día laborable.
El ingeniero delegado de la Gerencia deberá enviar al
Administrador del contrato dos (2) copias certificadas
de los resultados obtenidos en las pruebas de fábrica.
Los resultados serán parte del informe técnico que
será elaborado por el ingeniero delegado de la
Gerencia y entregado al Administrador del Contrato,
para incluirlo en el expediente del proyecto, en un
plazo de cinco (5) días laborables.
Ingeniero de
diseño delegado
por la Gerencia.
Informe técnico con
resultados de las
pruebas.
12 Autorizar la fabricación El Administrador del Contrato, una vez recibido el
informe técnico elaborado por el ingeniero de diseño
delegado, procederá a autorizar la fabricación de las
estructuras metálicas, en un plazo de dos (2) días
laborables.
Orden de
fabricación
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6 Referencias
Código del documento o Norma
Nombre del documento o norma
A575, grado 50 Para acero de alta Resistencia.
A36 Para acero estructural standard.
AISC360-05 Norma de diseño para cálculo estructural.
ASTM 123, B6-77 Galvanizado.
ASTM A394 TO Pernos.
IEC 60652-2002 Pruebas de carga de las estructuras.
7 Formatos y anexos
Código
Nombre
Ubicación
Tiempo de retención
A1.IXX.PAV.02
.02.02
Secuencia para las
de pruebas de
carga de estructura
metálica
Subgerencia de
Expansión
Permanente
8 Historial de cambios
No. Versión Fecha Cambio
1.0 07-04-2017 Documento original
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Instructivo para pruebas de estructuras metálicas
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Anexos
Anexo 1: Secuencia para las pruebas de cargas de estructuras metálicas
A1.IXX.PAV.02.02.02
Los procedimientos de las pruebas se establecen en base a las normas internacionales antes mencionadas.
Los profesionales delegados por la Gerencia deben conocer a detalle cada una de ellas con el fin de asegurar
la calidad de las estructuras.
El objetivo de estas pruebas de carga es verificar experimentalmente que el procedimiento usado en el diseño
de las torres de la Línea de transmisión es adecuado y se adapta a las condiciones reales a las cuales estarán
expuestas las torres, para así garantizar su correcto desempeño de las estructuras en la línea de transmisión.
Los resultados de este estudio servirán para comparar la respuesta experimental de un prototipo de torre con
la respuesta teórica obtenida mediante un programa de cálculo estructural.
La secuencia inicia con la construcción de la estación de prueba y termina con la presentación de resultados.
Los pasos a seguirse constan en el siguiente diagrama de flujo:
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1 Construir la estación de pruebas
Una vez aprobados los protocolos de pruebas se tiene que tener disponible la estación de pruebas o construir
la misma, la cual debe tener como mínimo lo siguiente:
- Cimentación
Los ensayos se realizarán con el prototipo de cimentación y anclaje ya definidos. La torre se asentará en los
puntos de apoyo de tal manera que tengan los mismos esfuerzos y grados de libertad que estarán presentes
en la estructura puesta en servicio.
- Bloque de cimentación
Considerada como el elemento de interacción entre la estructura y el suelo encargada de transferir y distribuir
las cargas de las torres a ensayarse hacia el suelo.
Este elemento está constituido por un bloque de hormigón (dimensiones) armado capaz de distribuir las cargas
de los ensayos a través de una área de (área m2).
- Anclaje móvil
Sobre el elemento de cimentación es necesario adicionar un mecanismo de anclaje capaz de adaptarse a las
diferentes geometrías de las torres las cuales serán ensayadas. Este mecanismo es a base de dos vigas
metálicas que se desplazan en rieles para ajustar a la distancia longitudinal de las patas de la torre.
- Disposición del banco de pruebas
Los bancos de pruebas puede constar de 2 torres ubicadas ortogonalmente a la cimentación de concreto, en
las cuales se ubicarán los cables que harán las veces de las fuerzas aplicadas a las crucetas y fuerza de viento
en la torre a ensayarse.
- Descripción del funcionamiento de la estructura
La torre que será ensayada debe tener un sistema de apoyo que garantice asemeje las condiciones reales y
garantice la estabilidad al momento de realizar el ensayo.
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La estructura es una torre auto portante tipo cercha, por lo que los elementos que cumplen como diagonales
u horizontales deben soportar solo cargas axiales de compresión o tensión, sin embargo los elementos tipo
montante deben ser capaces de soportar aparte de cargas axiales, cargas de flexión.
Con las esbelteces y de acuerdo al funcionamiento que tendrá cada elemento se determina los esfuerzos
admisibles y se compara con los esfuerzos debidos a las cargas impuestas por el árbol de cargas suministrado
por el cliente.
2 Montar el prototipo
El prototipo de la torre a ser ensayada es fabricado de acuerdo al diseño y planos aprobados, con la misma
calidad de los materiales que se emplearán en la construcción de las estructuras tipo.
La torre prototipo será previamente ensamblada en la estación de pruebas y será inspeccionada por el
Administrador del contrato o un representante, cumpliendo la geometría básica, dimensiones de los miembros,
número de agujeros para pernos, cuadratura de la base, etc., conforme a los planos aprobados.
La figura A1.1 ilustra el ensamblaje de una torre prototipo.
Figura A1.1: Ensamblaje de torre prototipo
FUENTE: Informe de Pruebas realizado por CELEC EP Transelectric
El indicador para relacionar el modelo teórico con el modelo real es la deformación de la estructura, es por
esto que para el presente banco de pruebas es necesario considerar las deformaciones que la estructura sufre
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por la aplicación de las cargas puntuales en las crucetas y cúpula, y carga de viento las cuales están simulados
por tensores.
Previo al montaje de las torres, se clasificará en el terreno todas las piezas y se las distribuirá, de acuerdo a
los planos. El prototipo será montado con todas las tuercas apretadas a mano solamente, y el apriete final se
hará después de que todos los miembros estén en su lugar.
La figura A1.2 ilustra el armado de una cúpula de torre.
Figura A1.1: Armado de la cúpula de la torre AR1-E
FUENTE: Informe de Pruebas realizado por CELEC EP Transelectric
3 Verificar calibración equipos de medición
Los equipos de medición necesarios para verificar los resultados de las pruebas de carga en el prototipo deben
ser calibrados para garantizar la confiabilidad de los mismos.
4 Aplicar pruebas de carga
Del árbol de cargas suministrado por Transelectric, se determinan los casos de carga a ser probados;
consecuentemente se procede con la obtención de los desplazamientos teóricos.
La figura A1.3 ilustra los árboles de carga de torres de transmisión.
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Figura A1.2: Árbol de cargas torre tipo EA-2
FUENTE: Informe de Pruebas realizado por CELEC EP Transelectric
Todo el proceso de las pruebas será fotografiado a fin de tener la mejor evidencia posible del desarrollo del
procedimiento y del comportamiento de las estructuras.
El orden con el cual se procederá a colocar las cargas al 50, 75, 90, 95 y 100%.
Las cargas determinadas de los árboles de carga están ubicadas en los extremos de las crucetas siendo estos
puntos específicos de la estructura donde debe ser aplicadas las cargas de manera que puedan simular de
manera más cercana las condiciones reales que tendrá la estructura en su tiempo de vida útil.
Los mecanismos de sujeción de estas cargas con la estructura deben estar diseñados para tener los mismos
grados de libertad de acuerdo a las condiciones reales.
El número y la secuencia de casos de carga de prueba deberá ser especificado por el ingeniero responsable
y aprobado por el inspector de CELEC EP – Transelectric.
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Después de cada incremento aplicado, habrá un tiempo de espera para tomar la lectura de las deformaciones
y permitir que los ingenieros observen y verificar si hay signos de inestabilidad estructural.
La carga del 100% para cada caso de carga se llevará a cabo durante 5 minutos. Las cargas deberán ser
retiradas por completo antes de pasar al siguiente estado de carga.
Las estaciones de carga son terminales donde se encuentran anclados los cables que generan las fuerzas a
la torre, estas están ubicadas por detrás de las torres de apoyo las cuales tienen la finalidad de direccionar las
cargas horizontales a la torre por medio de sistemas de poleas.
En cada estación de las cargas se medirán en el punto de unión con el cableado hacia la estructura mediante
dinamómetros, los mismos que serán utilizados de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.
Cada cable tendrá instalado un dinamómetro en el que se medirá la fuerza aplicada. Las cargas serán
aplicadas en forma lenta y continua hasta alcanzar los valores especificados.
La figura A1.4 ilustra un reporte de medición de cargas.
Figura A1.3: Medición de cargas
FUENTE: Informe de Pruebas realizado por CELEC EP Transelectric
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- Deformaciones
Se realizara la medición de la deformación que sufre la cúpula por la acción de cada uno de los casos de carga
para cada porcentaje de carga.
La figura A1.5 ilustra la configuración de los elementos para la prueba de deformaciones.
Figura A1.4: Deformaciones
FUENTE: Informe de Pruebas realizado por CELEC EP - Transelectric
5 Corregir el diseño estructural
En el caso de que las pruebas de carga no resulten satisfactorias deberán realizarse las correcciones
necesarias en el prototipo y repetir nuevamente las pruebas de carga.
6 Presentar resultados
El ingeniero designado por la Gerencia de CELEC EP – Transelectric elaborara un informe con los respectivos
respaldos de la que la prueba tuvo resultados previstos o si se tiene que volver a ejecutar las mismas.
