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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.
•
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.
•
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
•
Una compañía minera dispone operar un molino para procesar escoria de
fundición y recuperar mineral de cobre.
•
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
Title
2 May 2013
11
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.
Title
2 May 2013
12
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.
Title
2 May 2013
13
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.
Title
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.
Title
2 May 2013
16
Fabricación