Mejora del diseño de las placas antidesgaste utilizadas en chutes de transferencia de materiales en la industria minera para incrementar su tiempo de vida útil.

Mejora del diseño de las placas antidesgaste utilizadas en chutes de transferencia de materiales en la industria minera para incrementar su tiempo de vida útil.

Mejora del diseño de las placas antidesgaste utilizadas en chutes de transferencia de materiales en la industria minera para incrementar su tiempo de vida útil.

En la presente investigación se ha desarrollado un prototipo de placa de desgaste para chutes de transferencia con un nuevo sistema de sujeción que incremente el tiempo de vida y disminuya el porcentaje de residuos y el costo de reposición.
Para ello, se eliminará las perforaciones pasantes del sistema de sujeción actual y se propondrá alternativas de diseño de alojamientos de cabeza de pernos sobresalientes, denominados espigas, que permitirán la sujeción de las placas a la estructura soporte por la parte posterior del chute, evitando el impacto del material que genera el desgaste del sistema.

El sistema fue validado mediante el software Ansys. La placa de desgaste y el nuevo método de sujeción serán obtenidos directamente de un proceso de fundición, por lo que la innovación no solo está constituida por el nuevo diseño sino también por el tipo de proceso productivo para la fabricación del producto mejorado que se desarrollará en el proyecto. Adicionalmente, la innovación incluye ensayos con torquímetro, lo que presentó resultados favorables ya que la rotura fue a cargas de 300N.m – 350 N.m, mayor a lo mínimo establecido.

Introducción
Los elementos o placas de protección antidesgaste de chutes de transferencia de carga mineral están sometidos a altas solicitaciones de impacto y abrasión en servicio. Por lo que el tiempo de vida es un elemento clave en el costo de los procesos mineros que los utilizan, por lo tanto, el problema a resolver es el de incrementar el tiempo vida útil de estas placas de protección que se comercializan en el mercado nacional.
Con un desgaste del 60% del espesor de la placa, se debe proceder a su cambio, pues alcanza la cabeza del perno de sujeción. Si se continúa con el trabajo la placa se desprende. Teniendo en cuenta que la placa podría trabajar hasta con un 10% de su espesor, se estaría desaprovechando el 30% restante, incrementando los costos del proceso.
El continuo cambio de placas se traduce en paradas que afectan la productividad de las operaciones de transferencia de materiales mineros, así como un incremento de los costos de mantenimiento de los usuarios finales.
Un efecto adicional es la alta cantidad de residuos sólidos que se generan por el desecho de las placas y pernos gastados, los que se acumulan y luego deben ser eliminados.

Como consecuencia del sistema de sujeción de las placas, los agujeros pasantes donde se alojan los pernos generan zonas de concentración de esfuerzos y de desgaste.
El perno de sujeción tiene una dureza aproximada de 350 HB, mientras que la placa varía entre 500 a 700 HB, según ASTM A532, no se puede incrementar la dureza del perno porque se incrementa la fragilidad. Cuando el deterioro alcanza la cabeza del perno, se presenta una situación donde este se desgasta junto con la placa, lo que obliga al cambio de la misma para evitar su desprendimiento. Entonces, la causa principal que se identifica, para el problema especificado, es la posición en que se colocan los pernos de sujeción, sistema que es el utilizado por todos los proveedores de placas antidesgaste del mercado nacional.

Procedimiento experimental Innovación propuesta

Una placa con un sistema de sujeción que no esté expuesto al material abrasivo de un chute de transferencia Simulación mediante método de elementos finitos con software Ansys

Este trabajo presenta un modelo numérico estático no lineal que describe el comportamiento
mecánico de un sistema de sujeción antidesgaste. Este consta de tres partes diferentes: la placa antidesgaste, la estructura del chute y el elemento de sujeción.

El material de las placas antidesgaste objeto de estudio es ASTM A532 Clase II Tipo B y tiene un comportamiento frágil, por lo que se utilizó el modelo de material Cast Iron y el criterio de falla Mohr modificado. Los materiales del elemento de sujeción y de la plancha que representa al chute son ASTM A325 Tipo I y ASTM A36, respectivamente. Ambos tienen un
comportamiento dúctil y fueron analizados con un modelo de material isotrópico elastoplastico bilineal y el criterio de falla de Lemaitre. Los modelos numéricos utilizados en el presente estudio fueron verificados y calibrados con los resultados experimentales.
Luego se usaron para evaluar la resistencia estructural de cada alternativa de diseño bajo condiciones reales de operación, obteniendo como resultado el espesor mínimo con que la placa antidesgaste puede trabajar de forma segura en cada caso. La mejor alternativa es aquella que logra trabajar de forma segura con un menor espesor2.

Proceso de desarrollo de placa con nuevo sistema de sujeción

Elaboración del plano

Después de la validación mediante software Ansys se procede a la elaboración del plano del modelo.

Nuevo sistema de sujeción de placas para chutes de transferencia

Diseño y simulación de fundición

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