Simulación mediante FEA de daños y soluciones en el transporte de concentrado de hierro en cañerías de acero como pipelines

Abstract

La actividad minera en los últimos años ha enfrentado múltiples desafíos en el transporte de concentrado de mineral, dentro de estos desafíos se encuentran los posibles daños internos de la cañería que se puedan generar debido al desgaste de esta por erosión en sus paredes, esto asociado al material particulado contenido en la mezcla llamada concentrado de mineral; este desafío puede ir o no de la mano de un posible daño externo en la pared de la cañería debido al ambiente agresivo en el cual se ubica la cañería u otro posible fallo, ambos casos involucran una serie de fallas y/o detenciones en los procesos mineros en el transporte de ciertos fluidos. Dentro de este contexto se encuentran los objetivos de esta investigación, los cuáles corresponden a una estimación de zonas de desgaste en un trazado de cañería que contiene 2 codos en el tramo de transporte con una cañería de acero desnudo y el diseño de una abrazadera apernada para la reparación de pipelines dañados en su exterior, que permita generar sello y estanqueidad como conjunto entre la cañería y la camisa ante fallas que atraviesen las paredes del ducto, este hermetismo debe ser generado solo por apriete mecánico y sin soldar la abrazadera a la tubería. Este mecanismo debe ser diseñado para contener la presión interna, con materiales accesibles al mercado local y que considera elementos de bajo peso. Se presentan los antecedentes generales en el transporte de concentrado para las problemáticas planteadas, para posteriormente indicar los antecedentes que involucran los daños internos que se estimarán debido a la erosión utilizando un modelo de Finnie para una cañería que contiene dos codos en su trazado, este modelo está orientado para materiales dúctiles (como lo es el acero), junto con lo mencionado se indican los elementos contenidos en la modelación matemática y fluidodinámica utilizada en ANSYS estudiantil módulo Fluent, finalizando la recopilación de precedentes con los conceptos relacionados a los daños externos y la abrazadera mecánica a utilizar, que va de la mano con los antecedentes normativos y del método de elementos finitos en donde se ocupará el módulo structural de ANSYS estudiantil (FEM por su sigla en inglés). Luego de la recopilación de antecedentes junto con la presentación de los casos y geometrías a utilizar para cada problemática, se indica la metodología de trabajo para estos 2 hitos de investigación. Finalizando este trabajo de investigación con un análisis de resultados y conclusiones según los objetivos planteados al inicio de esta investigación.