ANÁLISIS ESTRUCTURAL TROMMELMOLINO SAG

Autor : Hector Espinoza MuñozCoautor : 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. Estructura: 3480 Kg.

P. Pulpa: 1900 Kg.

P. mallas: 650 Kg. 12,85 rpm

Anti horario desde la alimentación.

Fijación en cada perforación

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.

112 May 2013Title

Discretización Del Modelo:

Object Name Mesh

State Solved

Sizing

Use Advanced Size

FunctionOn: Curvature

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

Model (D3) > Mesh

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.

122 May 2013Title

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.

132 May 2013Title

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.

142 May 2013Title

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.

Resumen Cronológico

ITEM TIEMPO COMENTARIOS

SITUACION INICIAL 24 HORAS• Asistencia en terreno a cliente.• Revisión y validación de información preliminar.

DISEÑO CONCEPTUAL Y ANALISIS DE FLUJO

30 HORAS• Desarrollo de sólidos y simulación.• Revisión y análisis de datos.• Se procesaron aprox. 5 iteraciones.

ANALISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DE DETALLE

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

162 May 2013Title

1. Se diseñó una estructura de trommel que bajo las condiciones expuestastiene 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 estecomponente se le aplicaron técnicas de mapeo para lograr un análisis másfino.

Próximos pasos:

Análisis modal, análisis de fatiga, interacción con software de elementosdiscretos.

Conclusiones.

Fabricación