Rediseño estructural de un horno reverbero de plomo de 160 t/d por el método (LRFD) y el método de elementos finitos (MEF) en la fundición de la Oroya de DOE RUN PERÚ

Abstract

En el presente trabajo de investigación, se evalúa y analiza la relación causa efecto de las variables: “El rediseño estructural” e “Incrementar la capacidad instalada a 160 t/d del Horno Reverbero de Plomo en la Fundición de la Oroya”. Debido a la anti- güedad de operación del Horno, el cual inicia sus operaciones en 1 928, muchos de sus componentes estructurales principales requieren ser cambiados y rediseñados para darle mayor disponibilidad y confiabilidad. Así mismo este incremento en su capacidad instalada permitirá tratar mayor volumen de espumas frías proveniente de los Hornos de Manga de la Fundición de Plomo. Una de las ventajas económi- cas es que por cada tonelada de espumas de plomo procesado, se recupera en promedio 4.5 k de plata, siendo este el elemento más rentable de la operación por la demanda del metal de Plomo y Plata requeridos por la industria manufacturera.

En tal sentido se incrementa la capacidad de producción del horno ampliando sus componentes estructurales en una longitud de 5’-6”, se verifica el rediseño plan- teado aplicando los cálculos de ingeniería y los criterios de diseño estructural en acero de la norma AISC: Load and Resistance Factor Desing (LRFD), así como la aplicación de modernas herramientas CAD/CAM.

Así mismo se verifica la resistencia mecánica de todos los componentes estructu- rales del Horno rediseñado, aplicando el método de elementos finitos (MEF) para el análisis estático, de pandeo y termo mecánico de las estructuras de acero así como el análisis de esfuerzos y deformaciones.

Palabras clave: Reactor, coque, plomo de obra, zona de reducción, zona de fusión, presión, disponibilidad de equipos, benchmarking, refractarios, morteros

The present research evaluates and analyzes the causal relationship between the following variables: “The structural redesign” and “Improving the installed 160 t / d Furnace Reverb Lead Smelter Oroya capacity”. Due to the antiqueness of the fur- nace, which began its operations in 1 928, many of its main structural components require to be changed and redesigned to provide a greater availability and reliabi- lity. In addition, the increase in the installed capacity will contribute to treat larger volumes of cold drossing derived from Furnaces Heat Lead Smelter. One of the economic benefits is that for every ton of processed drossing, an average of 4.5 k of silver is recovered. This metal is the most profitable element to the furnace operation because of the global demand of lead and silver used in manufacture industry.

In this sense, the production capacity of the furnace is increased extending its struc- tural components over a length of 5’-6". The proposed redesign will be verified using engineering calculations and structural design criteria of the AISC Steel Standard: Load and Design Resistance Factor (LRFD); and the application of modern CAD / CAM tools.

Also, this research verifies the mechanical resistance of all structural components of the redesigned furnace, using the Finite Element Method (FEM) for static, buckling and thermo-mechanical analysis for the steel structures, and for the stress and strain analysis.

KEYWORDS: Reactor, coke, lead work, reduction zone, melting zone, benchmar- king, availability mechanics, refractory material, refractory bricks, mortars.