Verificación estructural de ductos subterráneos para tránsito minero pesado
Proyecto: Interconexión Power Plant – Central Plant · Salar del Hombre Muerto
En el marco del despliegue de instalaciones eléctricas y de fibra óptica para el proyecto Sal de Oro, se realizó la verificación estructural de una zanja de ductos destinada al tendido subterráneo entre la Power Plant y la Central Plant.
El objetivo principal del análisis fue evaluar la resistencia del sistema ante tránsito minero pesado, particularmente la carga puntual equivalente al paso de una grúa móvil, condición habitual en las operaciones de la Puna, y optimizar la profundidad de tapada para compatibilizar costos de obra y seguridad operativa.
1. Contexto y necesidad del análisis
La traza debía alojar:
- Un ducto PVC Ø160 mm para la línea de potencia.
- Un tritubo PEAD Ø50–63 mm para fibra óptica.
- La línea de incendio, ubicada en la misma zanja.
El layout original indicaba posiciones y distancias, pero no contaba con un corte típico detallado, por lo que se elaboró el plano constructivo completo definiendo capas, espesores, materiales y una losa de protección H°S° H-20 de 15 cm sobre el tritubo.
El análisis estructural se enfocó en:
- Determinar si las profundidades de tapada disponibles (0,78 m a 0,94 m) eran adecuadas.
- Verificar la respuesta del suelo frente a cargas puntuales.
- Controlar la rigidez anular de los ductos.
- Definir la conveniencia del uso de losa de protección.
2. Características constructivas de la zanja
Zanja propiamente dicha y plano de detalle
3. Hipótesis de carga y parámetros utilizados
Para simular condiciones reales del tránsito minero:
- Carga por rueda de grúa móvil: F = 120 kN
(≈ 240 kN por eje). - Presión de contacto: P = 1200 kPa.
- Peso específico del suelo: γ = 1,30 t/m³.
- Capacidad admisible del suelo: σadm = 180 kPa.
- Rigidez anular del ducto: SN = 4000 kPa.
- Coberturas reales: tritubo 0,78 m – PVC 0,94 m.
4. Metodología aplicada
Previo a la instalación de la membrana impermeabilizante se verificó:
La verificación combinó tres métodos principales:
a) Método estático 2H:1V
Permite estimar la tensión vertical considerando dispersión geométrica de cargas.
Resultados:
- Tritubo: σ = 40,42 kPa
- PVC Ø160: σ = 30,86 kPa
b) Criterio reglamentario para ductos
Condición:
Ambos ductos cumplen ampliamente.
c) Método de Boussinesq
Modela la tensión en profundidad generada por carga puntual:
- Tritubo: 99,97 kPa
- PVC: 73,04 kPa
Ambos valores se encuentran dentro de los límites reglamentarios y del suelo.
d) Caso conservador sin losa
Incluso omitiendo la losa:
- Tritubo: 114,88 kPa
- PVC: 80,65 kPa
Los valores también verifican ≤ 120 kPa.
5. Resultados y verificación estructural
✔ Los ductos verifican
Los niveles de tensión obtenidos están muy por debajo del 3 % de la rigidez anular.
✔ El suelo verifica
En todos los escenarios analizados, las tensiones resultantes (30–115 kPa) se mantienen por debajo de los 180 kPa permitidos.
✔ La losa de protección optimiza el desempeño
Aunque el cálculo demuestra que el sistema cumple aún sin losa, la losa:
- Reduce tensiones máximas.
- Uniformiza la distribución de cargas.
- Minimiza deformaciones del relleno por tránsito repetitivo.
- Incrementa la seguridad operacional.
6. Conclusión técnica
La zanja de ductos del tramo HHI-CP1 cumple plenamente con los requerimientos derivados del tránsito minero pesado en altura.
Con coberturas de 0,78 m a 0,94 m, ductos de alta rigidez anular y la incorporación de una losa de H°S° H-20 de 15 cm, la solución presenta tensiones muy inferiores a los límites admisibles, tanto en los materiales como en el suelo.
El estudio confirma que:
- La solución es segura, eficiente y económicamente optimizada.
- La losa mejora significativamente la durabilidad y el desempeño frente a cargas puntuales severas.
La profundidad adoptada permite reducir costos sin comprometer la integridad estructural.
