Análisis de flexibilidad del sistema de tuberías de una estación de bombeo de concentrado mediante software CAESAR II

Abstract

Es evidente que el actual crecimiento económico de nuestro país va de la mano con el crecimiento de los distintos rubros de la industria; es también evidente que los sistemas de tuberías forman buena parte de su sistema productivo, específicamente en el rubro de minería, desde la misma planta concentradora y el transporte del slurry (concentrado o relave) a largas distancias, e instalaciones intermedias y estación terminal. Dichas instalaciones deben cumplir los estándares de seguridad en su funcionamiento para salvaguardar la integridad de la inversión y sobre todo la seguridad de las personas directa o indirectamente relacionadas con estos sistemas. Los sistemas de tuberías deben pasar por un estudio que asegure la disposición confiable de la misma tubería y sus conexiones con equipos estáticos (como los tanques), equipos rotativos (bombas, turbinas, etc.), equipos reciprocantes (bombas, compresores, etc.). Es justamente en este aspecto donde entra a detallar el análisis de flexibilidad. El análisis de flexibilidad es el estudio de los sistemas de tuberías para que estas trabajen dentro del límite elástico frente a las cargas externas e internas. Entre los principales efectos perjudiciales que las cargas pueden ocasionar podemos mencionar: Sobresfuerzos en las tuberías, soportes, estructuras y equipos. Fugas en las conexiones bridadas. Deformación excesiva en las tuberías y boquilla de equipos. Resonancia en sistemas sometidos a vibraciones. Colapso de sistema de tuberías frente a cargas naturales externas (terremotos, viento, oleaje, etc.). En los últimos años las técnicas y métodos de análisis de flexibilidad en tuberías han ido evolucionando, desde las engorrosas técnicas grafico analíticas, laboriosos procesos numéricos matriciales, hasta llegar a rutinas automatizadas y analizadas rápidamente por las actuales computadoras. Este informe trata de un caso real de un sistema de bombeo de concentrado de cobre, con líneas de acero de 8" de diámetro, en cuya disposición de tuberías debe verificarse su flexibilidad. En el capítulo 1, como antecedente, se hace una breve descripción del sistema en estudio como un componente de un sistema mayor, y se definen los objetivos del estudio del análisis de flexibilidad. En el capítulo 2, se describe las principales herramientas y conceptos teóricos utilizados en los estudios de la flexibilidad de las tuberías. También se dan criterios de diseño de una estación de bombeo de concentrado; muy importante para efectuar los cambios necesarios en la geometría del sistema de tuberías. En el capítulo 3, se presenta las bases para el análisis, es decir toda la información necesaria para efectuar correctamente el estudio. En el capítulo 4, se presentan los resultados obtenidos en el modelamiento del sistema mediante la aplicación de un software especializado. Se definen los casos de operación, casos ocasionales y las distintas combinaciones a estudiarse de acuerdo a la filosofía de operación de la estación de bombeo. Se define además las normas de diseño a utilizarse en el sistema de tuberías y los distintos equipos. En los anexos se presentan los planos de arreglos generales y planos P&ID's utilizados para la construcción del modelo, así como también información importante proporcionado por el fabricante de las bombas de desplazamiento positivo.