III Congreso Proyectos Industriales y MinerosCriterios Diseo Ssmico en Equipos para la Minera

Antonio Iruretagoyenaingenieria@rbasoc.clAGOSTO 2014

MotivacinPoca consistencia entre proyectos/proveedoresLos requisitos dependen mucho de lo que el cliente pideSe engaa con la frase equipos certificados por un revisor, cuando en un 80% de los casos slo se pide revisin de cargas ssmicas en apoyos y diseo de anclajes. III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

ContenidoRequisitos de diseo actualesRequerimientos NormativosMtodos de DiseoEfectos del Procedimiento ActualSugerencias de Mejoramiento EjemplosIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

DefinicinEl objetivo esencial de toda estructura en minera es el de proveer sustento a equipos o elementos de procesoLas estructuras se disean a medida para cada proyecto

III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Factor de AmplificacinAmplificacin Dinmica 7.3.1III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Requisitos de DiseoEn general se exigen cumplimiento normativo como una regla generalEl diseo debe cumplir con la normativa nacionalNCh-2369Zona 3Suelo IIExcepcionalmente se indica factor de importancia a usar.III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Ejemplo: RequisitosIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Ejemplo: RequisitosSeismic requirements for the Project shall be ruled by Standard NCh2369 of 2003 Seismic Design of structures and industrial installations.As an alternative, and only for imported equipment, standard Uniform Building Code UBC-1997 may be used.In general, calculations shall be performed by means of static analysis.Calculations by means of dynamic analysis shall only apply on asymmetric strong structures and/or very irregular distributions of masses in altitude and also for analysis of foundations of main equipment, such as ball mills, SAG and crusher.III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Ejemplo: RequisitosThe seismic analysis of the Projects structures shall be executed considering maximum effective acceleration established for Zone 3, in accordance with Chilean Standards NCh433 of 96 and NCh2369 - 2003.In all installations and industrial structures, seismic design shall be based on the concept of service continuity. In this manner, basic criteria are considered both for human life as for operations continuity.Equipment and the anchoring shall be capable of resisting seismic forces in accordance with NCh2369 of 2003.

III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Ejemplo: Tabla AceleracinIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Aceleracin BaseEstado< 0.25g Operacin Normal0.25g - 0.5g Dao por impacto elementos circundantes (dist. 75mm) > 0.50g Inestabilidad Colocar Tope Ssmico

Que dice NCh.2369Seccin 4.1.3: . equipos y sus anclajes se deben disear para que durante terremotos mas severos que el sismo de diseo se cumplan los requisitos siguientes:Limitar las incursiones en el rango no elsticoLos daos se deben producir en lugares visibles y accesiblesEquipos de emergencia y control, cuya operacin durante la emergencia debe ser garantizada deben estar debidamente certificados.Seccin 7.3 y 8.6: Diseo de AnclajesSeccin 5.3.1.5: en estructuras que soportan equipos que tengan influencia en su respuesta , el modelo matemtico debe considerar el conjunto equipo-estructuraIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Que dice NCh.236911.4 Grandes Equipos suspendidos11.5 Caeras y Ductos11.6 Equipos Mviles11.7 Estanques Chimeneas de Acero11.8 Estanques Verticales11.9 Hornos y Secadores Rotatorios11.11 Equipos Elctricos11.12 Equipos MenoresTodas las estructuras y equipos, independiente de su tamao e importancia, deben ser capaces de resistir los esfuerzos ssmicos especificados en esta norma y estar adecuadamente ancladosIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Acuerdo Final Diseo Ssmico de Equipos no se realiza:Decisiones Econmicas / PlazosPresin por parte del Vendor (diseos patentados)Se asumen equipos RobustosBaja historial de daos por terremotosTradicinResponsabilidad del Vendor (garanta)III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Acuerdo FinalPlano de cargas ssmicas certificadas en base a los requerimientos del proyectoDetalles de anclajes

III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

ConceptosMtodos actuales funcionan porqu cambiarFuncionan: No han tenido fallas histricas informadasEstn sobredimensionadas?Respuesta esperada durante un sismo mayor?

III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

1. Equipo Responsabilidad del ProveedorSe disea estructuras con cargas de operacin con una gran incertidumbreNo existe una calibracin de cargas o valores experimentales de respaldoExiste la posibilidad de validar cargas mediante instrumentacin pero no se efecta a menos que exista un problema. No hay curva de aprendizajeIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Calibracin Cargas HarnerosIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*Frecuencia:Resonancia: 4HzOperacin: 16Hz

Direccin (mm) (mm) (tonf) (tonf)Vertical5,05,83,33,8Longitudinal3,64,52,32,9

CargasInicio / ParadaDireccin (tonf) (tonf)Vertical17,621,6Longitudinal23,216,9

Calibracin: Aceleraciones TronadurasIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Propiedades DinmicasPeriodosFormas ModalesControl VibracionesIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Tnel de Recuperacin (Stockpile)III Congreso Proyectos Mineros - AICE*Calibracin carga diseo

2. Diseo por cargas donde quedan los desplazamientos?En la mayora de los casos los diseos se realizan slo por cargas, no se verifican los desplazamientosSe reemplaza una carga ssmica u operacional por una carga esttica equivalenteEl comportamiento dinmico se pierde

III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Ejemplo: Carga DinmicaIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*Aumento de deformaciones x4. (Drift x10)

3. Conflicto interaccin cargasLas cargas se entregan con un factor de reduccin, son ingresadas con esos valores directamente en el modelo y las deformaciones de las estructuras son verificadas con esas cargas no amplificadas por R.Cargas pueden ser entregadas con factor de amplificacin por clausula 8.1.7III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Ejemplo: Plano de CargasOpciones:Cargas reducidas (R equipo)Cargas sin reducir (R=1)Cargas diseo anclajes (Reducidas y amplificadas por comentario 8.1.7 1.5)Ecuacin 7-1

III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Ejemplos: EquiposHarnerosMolinoVertimill (Molino Vertical)Elevador de Capachos

Nota: Toda similitud con la realidad es mera coincidenciaIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Harneros - EstabilidadProblema de estabilidad por desplazamientos carga ssmica Efecto P-DeltaCargas sobredimensionadas : no hay informacin dinmica de la estructura de soporteNo se considera la interaccin equipo estructuraIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Elevador de CapachosControla la rigidez de la estructura por una condicin de drift admisible entre apoyosNiveles de desempeo por desplazamientos relativos de apoyosDesplazamiento residual estructuraIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Molinos - DesplazamientoDesplazamiento relativo entre apoyos. Restriccin apoyo deslizanteNo se verifican los desplazamientos Diseo por cargas equivalentesIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

ChancadoresLlaves de corteCargas Operacionales desconocidasCargas Ssmicas sobredimensionadasUBC / IBC no requiere llaves de corteProveedores extranjeros podran no cumplir con NCH2369.III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Molino VerticalNo existe modelo dinmico (VTM-1500 15m)Diseo estticoSe rechaza un plano / se modifica para cumplir con los requisitos del EPCM.III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

VertimillModelacin ComportamientoIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Resultados - ClienteComentarios al diseoFalta de informacin y requisitos para luego exigir detalles (trucos para ganar tiempo)Establecer condiciones de modelacinRiesgos de responsabilidadConflicto de cargasComentarios a criterios de diseo o factores de seguridad usados por el vendor. Afectan el diseo de la estructura de soporte, se busca que el vendor se riga estrictamente con lo que la norma pide.

III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Pre-diseosMtodo actual exitoso (tiempo)El pre diseo / diseo se realiza con planos preliminaresPlanos certificados pueden incluir muchas modificaciones y requerimientos que pueden no ser tomados en cuentaIII Congreso Proyectos Mineros - AICE*

Sobre - ConfianzaSe confa en un plano certificadoSlo se certifica lo que se solicitaFinalmente queda limitado a los alcances de revisin y a lo que el cliente exija.III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

ResumenLa ingeniera estructural es el arte y ciencia de modelar materiales que no comprendemos completamente, en formas que no podemos analizar con precisin, para resistir fuerzas que no podemos predecir con exactitud, y todo de tal manera que la sociedad al final no pueda sospechar nuestra ignoranciaJames Amrhein(1923-2011)III Congreso Proyectos Mineros - AICE*

*Smil mandar a hacer un traje a medida pero sin la persona*UBC no requiere el uso de llaves de corte*Existe el concepto constante de continuidad de operacin*Ejemplo harnero con rango de aceleraciones y daos asociados*Modelo incremento desplazamientos con carga dinmica*figuras*figuras*figuras*