ANÁLISIS ESTRUCTURAL TROMMEL MOLINO SAG Autor : Coautor :
Hector Espinoza Muñoz Mauricio Rodriguez
Reseña general FLSmidth Ludowici •
FLSmidth Ludowici (anteriormente ICR) está orientada a desarrollar soluciones en las operaciones de clasificación, manejo y transporte de minerales desde el punto de vista de productos consumibles.
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En el primer semestre de 2012, LUDOWICI a nivel mundial es adquirida por FLSmidth, esto significó que tanto Ludowici MPE como ICR Ludowici pasaron a ser parte integral de FLSmidth.
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Actualmente se esta desarrollando un proceso de integración que abarca todas las áreas de ambas empresas con el objetivo de ser proveedor preferencial de soluciones integrales, en una frase: “One Source”.
Descripción de Oportunidad
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Una compañía minera dispone operar un molino para procesar escoria de fundición y recuperar mineral de cobre.
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Desarrollar un trommel que permita un ciclo de proceso cerrado para la molienda de escoria y recuperación de granulometría menor a 10 mm. (Tamaño de corte)
Metodología 1. Situación Inicial 2. Diseño conceptual y análisis de flujo. 3. Análisis estructural mediante ANSYS y diseño de detalle. 4. Fabricación
Metodología 1. Situación Inicial.
1. Dimensionamiento general del equipo. 2. Muestra de escoria para análisis. 3. Condiciones operacionales definidas (rpm, nivel de llenado, densidad relativa, etc.).
Metodología 2. Diseño conceptual y análisis de flujo.
Metodología 3. Análisis estructural mediante ANSYS y diseño de detalle. – Condiciones Operacionales: • Velocidad operacional = 75% VC (12,85 rpm) • Nivel máximo de carga, 1/3 del área de la sección transversal del equipo.
– Cargas Consideradas • Peso del Mineral pasante (embancado) • Peso de las mallas en las vigas.
– Restricciones y condiciones de borde. • Restricción de movimiento en las fijaciones del trommel y trunnión del molino SAG. • Se incluyen efectos gravitatorios y de giro.
Metodología Diagrama de Cuerpo Libre
P. mallas: 650 Kg.
P. Pulpa: 1900 Kg.
Fijación en cada perforación
P. Estructura: 3480 Kg.
12,85 rpm Anti horario desde la alimentación.
Objetivos • Verificar el factor de seguridad de la estructura. • Calcular la deformación máxima del conjunto bajo las cargas aplicadas. • Aplicar técnica de refinamiento de mallado a elemento crítico del análisis estructural.
Discretización Del Modelo: • Contactos.
La geometría se desarrollo con las dimensiones finales (considerando tolerancias para armado). El manejo manual de los contactos como tipo “bonded” nos permitió utilizar el mismo modelo tanto para análisis como para fabricación.
Discretización Del Modelo: Para el mallado se utilizaran 2 tipos de elementos, pero ambos del tipo hexaédrico. Para los solidos, se utilizan elementos del tipo Brick, para las tuberías y placas delgadas se utilizan elementos del tipo Shell. Model (D3) > Mesh Object Name State
Mesh Solved
Sizing Use Advanced Size On: Curvature Function Relevance Center Coarse Initial Size Seed Active Assembly Smoothing Medium Transition Fast Span Angle Center Coarse Curvature Normal Angle Default (30,0 °) Min Size Default (3,74660 mm) Max Face Size Default (18,7330 mm) Max Size Default (18,7330 mm) Growth Rate Default Minimum Edge Length 5,8250 mm Statistics Nodes 488017 Elements 90950 Mesh Metric None
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2 May 2013
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Resultado Del Modelo El mayor desplazamiento ocurre en la punta del cañón (en dirección del eje z) debido a que se consideró en voladizo. Deformación Total: 2,7mm.
El esfuerzo equivalente nos indica un máximo en la zona de unión del cañón con las cucharas (flange acople) dicha esfuerzo alcanza un valor de 101,2 Mpa.
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2 May 2013
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Mallado de Flange Acople Un mallado en detalle del flange de acople, nos permite analizar más finamente el comportamiento de los esfuerzos y deformaciones en este componente.
Detalle de mallado en perforaciones del flange de acople.
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2 May 2013
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Flange Acople
Aislando el flange acople del cañón de retorno y las cucharas, se puede apreciar mejor la zona de mayor tensión y como es de esperarse estas se ubican en las perforaciones de fijación.
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2 May 2013
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Resumen Cronológico ITEM SITUACION INICIAL
DISEÑO CONCEPTUAL Y ANALISIS DE FLUJO
ANALISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DE DETALLE
TIEMPO
COMENTARIOS
24 HORAS
• Asistencia en terreno a cliente. • Revisión y validación de información preliminar.
30 HORAS
• Desarrollo de sólidos y simulación. • Revisión y análisis de datos. • Se procesaron aprox. 5 iteraciones.
50 HORAS
• Traspaso de información a ANSYS. • Revisión y manejo de modelos de contacto en cada zona. • Validación y aplicación de cargas y restricciones. • Mallado y refinamiento según caso. • Proceso y post - proceso. • Se corrieron 6 casos previos a encontrar el modelo adecuado.
FABRICACIÓN
10 SEMANAS
TIEMPO TOTAL APRÓX.
12,5 Semanas
Conclusiones. 1. Se diseñó una estructura de trommel que bajo las condiciones expuestas tiene un factor de seguridad mínimo de 2.5. 2. La deformación máxima estimada es menor a 3 mm. 3. Se identificó el flange acople como pieza crítica de este diseño, a este componente se le aplicaron técnicas de mapeo para lograr un análisis más fino.
Próximos pasos: Análisis modal, análisis de fatiga, interacción con software de elementos discretos.
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2 May 2013
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Fabricación
