CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS Y ESTANQUES DE ACERO EN LA MINERÍA Patricio Pineda Nalli Nalli Ingeniero Civil-Estructural Congreso de Proyectos Estructurales Mineros e Industriales AICE 6 de Septiembre de 2012
ALCANCES 1. Aspectos Generales y Criterios de Diseño 2. Chancador Primario Fijo Proceso Minero, Características, Características, Cargas y Empujes, Diseño 3. Estanques de Acero Características, Códigos de Diseño, Análisis Sísmico, Fallas Observadas
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
PROCESO MINERO
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
PROCESO MINERO
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
ÁREA CHANCADO PRIMARIO
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
EQUIPO
Primer proceso de reducción de tamaño de material de mina (1mm a 1m) Ubicado en interior de edificio chancado primario
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
EQUIPO
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
EDIFICIO CHANCADO PRIMARIO
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
EDIFICIO CHANCADO PRIMARIO
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
EDIFICIO CHANCADO PRIMARIO
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
ESTRUCTURACIÓN Edificio de hormigón armado (semi o) enterrado
DIMENSIONES TÍPICAS Altura: Planta: Muros: Losa fundación: Losas superiores: Vigas:
40m 15m x 30m 1.5m 2.5m 1.3m 600/1200
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
PLANTAS
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
ELEVACIONES Sección Longitudinal
Sección Transversal
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
APOYO EQUIPO
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
ESTADOS DE CARGAS - Peso propio: estructura mas equipos - Sobrecargas: pasarelas, equipos, camiones (losa aproximación) - Operación / Equipos - Control de vibraciones / Chancador
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
EMPUJES DEL TERRENO - Confinado en su perímetro: Excavación en roca Relleno material geotécnico, variable en altura - Empujes estáticos y sísmicos - Diferentes leyes de empujes, variables en altura
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
CUBICACIONES REFERENCIALES Elemento
Acero (ton) Hormigón (m 3 ) Cuantía (kg/m 3 )
Muros
695
5038
138
Losa Fundación
81
959
84
Losas Superiores
169
731
231
Vigas
39
130
300
Totales
984
6858
143
Peso Estimado: 17.444ton
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
CÓDIGOS DE DISEÑO DISEÑO ESTRUCTURAL
NCh2369.Of2003 (Párrafo 9)
NCh430.Of2008 (Req. Diseño y Cálculo)
NCh3171.Of2010 (Comb. De Cargas)
ACI 318-11 (Diseño)
ACI 207-05 (Hormigón en Masa)
CHANCADORES PRIMARIOS FIJOS
CONCLUSIONES - Faltan códigos de diseño - Elementos de grandes dimensiones - Buenas prácticas: Ingenieros senior con experiencia Apoyo de revisores externos Geotécnicos con experiencia minera - Buen comportamiento en sismos en la última década
ESTANQUES DE ACERO
ESTANQUES DE ACERO
CARACTERISTICAS - Verticales, cilíndricos, apoyados en el suelo, fondo plano - Anclados y no anclados - Contenidos críticos: Petróleo, ácido sulfúrico, agua potable - Dimensiones típicas: Diámetros: Alturas: Planchas del Manto (t):
3 a 70m 4 a 20m 6 a 12mm
ESTANQUES DE ACERO
CARACTERISTICAS Montaje
Anclado
Puertos, Mina, Papeleras
No Anclado
ESTANQUES DE ACERO
CÓDIGOS DE DISEÑO Análisis y Diseño Sísmico
Modelo de Housner (1957) NCh2369.Of2003 (Párrafo 11.8)
API 650/E-10 Petróleo
AWWA D100-11 Agua
NZSEE-2009 Cualquier Líquido
ESTANQUES DE ACERO
ANÁLISIS SÍSMICO – Controla el Diseño Según NCh2369.Of2003 - Coeficiente sísmico impulsivo: Tabla 5.7 Ri=4 y x i=2% - Coeficiente sísmico convectivo: Rc=1 (por analizar) x c=0.5%
C
2 .75 Αο
gR
Τ' *
Τ
n
0 .05
ξ
- Coeficiente sísmico vertical: C v= (2/3)C i
0 .4
0.10
Ao g
ESTANQUES DE ACERO
ANÁLISIS SÍSMICO – Controla el Diseño Según NCh2369.Of2003 - Estanques anclados: Corte sísmico: 1/3 de los pernos Sistema que garantice el 100% de pernos activos Diseño de pernos: tracción y corte simultaneos - Estanques no anclados: Fondo con inclinación cónica de 1%
ESTANQUES DE ACERO
FALLAS OBSERVADAS EN GRANDES SISMOS Sismo Chile 1960 Alaska 1964 Armenia 1972 Loma Prieta 1989 Hokkaido 1993 Northridge 1994 Observed Failures
Mag. 9.5 9.2 7.0 6.9 7.6 6.7 (%)
Fallas Principales RM PM MT CV PT PA DH X X X X X X X X X X X X X X X X
X
X X 50 100
Rotura del Manto Pan deo d el Man to (Pata d e El efan te) Rotura de Uniones Manto - Techo Fallas en Columnas y Vigas Rotura en Planchas d e Techo Rotura de Pernos de Anclaje Deslizamiento Horizontal
17 : : : : : : :
RM PM MT CV PT PA DH
X 50
X 50
X 33
X 83
ESTANQUES DE ACERO
FALLAS TIPICAS Pandeo del Manto Deslizamiento Horizontal Rotura de Cañerías
Rotura Manto - Techo
ESTANQUES DE ACERO
COLAPSOS Aeropuerto Santiago 27F-2010
Diseño deficiente Lejos del epicentro Otros estanques sin daños Capacidad 1300m3
Patagonia Argentina - Viento
En etapa de montaje (84%) Viento colapso=50km/h Viento diseño=150km/h D=15.5m / H=9m / t=3/16”(4,76mm)
ESTANQUES DE ACERO
CONCLUSIONES 1. Grandes sismos: no anclados, diseño API650-E 2. Chile 1985 :estanques no anclados, pandeo pata de elefante y deslizamientos, diseño API650-E (1980, no anclar) 3. Chile 2010: estanques anclados, buen comportamiento, diseño NCh2369.Of2003 (API650-E 2010, anclar), ubicados en zonas industriales 4. Fallas y/o colapsos generan detenciones prolongadas en la operación 5. Altos costos en la producción
ESTANQUES DE ACERO
CONCLUSIONES 6. Se diseña considerando material granular 7. Se analiza según normas de diseño (sismos otros países) 8. Revisar criterios de diseño para estanques no anclados 9. Se recomienda anclar los estanques, para reducir riesgo de colapso
