Análisis de estabilidad y cálculo estructural de una plataforma flotante para bomba de turbina vertical

Abstract

La presente tesis se desarrolló con el objetivo principal de diseñar una estructura flotante, resistente e hidrostáticamente estable, con la capacidad de soportar una bomba de turbina vertical en aguas sin efecto de oleaje como lagos, lagunas y embalses. El problema planteado fue que este tipo de estructuras flotantes para estaciones de bombeo, se diseñan tomando en cuenta la capacidad de flotación y muy pocas veces es considerada la estabilidad hidrostática del sistema en conjunto ante las diferentes situaciones que enfrentará, lo que podría originar riesgos de volcaduras y fallas estructurales. El procedimiento se llevó a cabo en dos partes, la primera se centra en el cálculo estructural, mediante el desarrollo de un modelo computacional utilizando análisis por elementos finitos (FEA), con el software inventor 2023,el cual permitió analizar el comportamiento estructural ante diferentes condiciones de carga, aplicando el diseño por factores de carga y resistencia (LRFD), considerando la normativa peruana e internacional, la segunda parte se basó en el análisis de flotabilidad (vacío y a plena carga) y estabilidad para tres condiciones (sin carga, máxima carga y mantenimiento),utilizando los principios de la mecánica de fluidos, métodos analíticos y matemáticos, determinando una estabilidad a grandes ángulos de 80° con un par restaurador de 2.20 y un momento resistencia a volcaduras de hasta 28.56 ton-m, resultando en el diseño de una estructura modular de 5 m de eslora, 5 m de manga y 1.2 m de puntal resistente y estable, que facilita el transporte y ensamblaje en obra.