Diseño estructural de canaleta de acero para transporte de concentrado mineral de cobre de densidad de 1.2 T/M3

Abstract

A lo largo de los años; tanto en el sector académico como en el sector industrial, se ha ahondado bastante en el diseño hidráulico de canales para lograr el transporte gravitacional de fluidos, en la actualidad existen tesis y estudios de investigación relacionados solamente al diseño hidráulico de canales con el fin de lograr la máxima eficiencia a la hora de transportar minerales y relaves, haciéndose muy conocidos los términos como radio hidráulico, pendiente de canal, rugosidad de las paredes, caudal, etc. De esta manera, se han logrado definir patrones, procedimientos y hasta normativas para el diseño hidráulico de canales gravitacionales, pero estos mismos ánimos de investigación que se han dedicado al campo hidráulico; no se han reflejado de igual forma a la hora de definir o diseñar al canal para transporte de fluidos desde un punto de vista estructural, tal es así que en la actualidad no existe algún procedimiento validado o normativa que defina los criterios mínimos (cargas, combinaciones de carga, relación entre flujo y estructura, etc.) para el diseño estructural de estos sistemas de transporte hidráulico. De acuerdo a lo indicado líneas arriba; en la presente tesis de pregrado no se realizará el diseño hidráulico del canal para transporte de fluidos, sino más bien; se realizará el diseño de este canal desde un punto de vista estructural analizando la relación que existe entre el paso del flujo y la estructura contenedora. Se tomará como punto de partida los datos hidráulicos del flujo y del fluido en la condición de operación más crítica, tales datos hidráulicos se obtendrán de la ficha técnica de la junta de expansión estándar que forma parte de la canaleta de acero y que fue definida y seleccionada en estudios hidráulicos por otras empresas consultoras. Se dará a explicar cuáles son las cargas estructurales que se originan debido al paso del flujo por la canaleta y como estas cargas influyen directamente en el diseño de la estructura contenedora para que esta sea segura y confiable y así evitar posibles derramamientos de relaves. El diseño estará dirigido a cubrir la necesidad de un sistema que permita lograr el traslado gravitacional de concentrado mineral de cobre en forma de fluido en el área de flotación ubicada en la planta concentradora de la empresa minera que procesará 117,200 toneladas de cobre y 25.7 toneladas de óxido de molibdeno durante todo su tiempo de operación. El diseño iniciará a partir de un pre-dimensionamiento usando ecuaciones empíricas estructurales y criterios de construcción en acero tomando en consideración solo a las cargas estructurales previsibles y al final del estudio se demostrará si con el pre dimensionamiento se logra cubrir todas las necesidades estructurales de la canaleta. Se dará también paso a un interesante análisis en cuanto al comportamiento sísmico del fluido que provocará el fenómeno de oleajes y como este interviene y que nivel de importancia tiene a la hora de realizar el diseño estructural. Al no existir algún procedimiento o norma conocida para el diseño estructural de canaletas de acero para transporte de fluidos; se deberá asumir comportamientos y asemejar el criterio de cálculo a procedimientos ya conocidos en la industria como al diseño de tanques (API 650) y diseño de estructuras (Reglamento nacional de Edificaciones PERÚ).