Proyecto De Investigacion Zaranda

ÍNDICE ANÁLISIS DE FALLA POR FATIGA EN VIGAS DE SOPORTE DE ZARANDAS POR CÓDIGO DE FATIGA Y FEA........................................................................................ 3 Resumen: .................................................................................................................... 3 Antecedentes: ............................................................................................................. 3 Problema identificado ................................................................................................ 4 Hipótesis ..................................................................................................................... 4 Justificación ................................................................................................................ 4 Económica ............................................................................................................... 4 Social ....................................................................................................................... 4 Metodológica ........................................................................................................... 4 Objetivos ..................................................................................................................... 4 Objetivo general ...................................................................................................... 4 Objetivos específicos ............................................................................................. 4 Metodología: Método científico ................................................................................. 5 Materiales para el estudio....................................................................................... 5 Bibliográfico ........................................................................................................... 5 Software ................................................................................................................ 5 Métodos ................................................................................................................... 6 Procedimientos ....................................................................................................... 6 Productos esperados y potenciales beneficiarios ................................................... 6 Generación de nuevo conocimiento: ...................................................................... 6 Potenciales beneficiarios: ...................................................................................... 6 Impactos ...................................................................................................................... 7 Económicos:.............................................................................................................. 7 Bibliografía .................................................................................................................. 7 Equipo técnico ............................................................................................................ 7 Cronograma ................................................................. Error! Bookmark not defined.

ANÁLISIS DE FALLA POR FATIGA EN VIGAS DE SOPORTE DE ZARANDAS POR CÓDIGO DE FATIGA Y FEA Resumen: El presente proyecto tiene como objetivo brindar una idea clara y concisa de la causa raíz de la falla catastrófica en la soldadura de la viga de soporte en la zaranda vibratoria SHS de doble eje, utilizando datos obtenidos mediante información bibliográfica (manual de fabricante, historial de fallas, historial de revisiones técnicas). Se utiliza también el análisis de elementos finitos para determinar los esfuerzos a los que está sometida la estructura de nuestra zaranda, y logrando la constatación de los resultados con ayuda del código de diseño y evaluación de fatiga de estructuras de acero BS 7608, con el fin de diagnosticar y prevenir futuros fallos, y promover una mejor continua. Antecedentes: En el análisis realizado por Jacques Steyn abordan el análisis de dos fallas, una de magnitud catastrófica por fatiga en la unión soldada de vigas de soporte en dos de las zarandas empleando las directrices proporcionadas por el British Estándar BS 54000. [1] En el 2016 Manuel Moncada y Cristian G. Rodríguez modelan matemáticamente el movimiento de un harnero vibratorio para poder estudiar la perdida de rigidez en los apoyos planteando un modelo dinámico no lineal de tres grados de libertad mostrando su desarrollo, solución y simulación numéricas. [2] CMP Ingenieros una entidad de consultores de ingeniería mecánica en el año 2014 realizaron una investigación sobre el análisis de criterios de diseño para elementos soldados y no soldados sometidos a fatiga en zarandas vibratorias. Utilizando el código BS 7608 y analizando dos casos en particular, se ha demostrado que las directrices de diseño en muchos códigos de fatiga son inadecuadas para un equipo que requiere una vida superior a 107 ciclos. El estrés varía en la prueba del calibrador de tensión y en análisis de elementos finitos, combinados con los resultados reales del ciclo de vida, se han utilizado para establecer los criterios de diseño aplicables a las máquinas que operan en el rango de ciclos superiores a 107 ciclos. Las investigaciones realizadas se utilizan para ilustrar la validez de los criterios de diseño. [3] En otro estudio, realizado por Liping Peng et Al. las pruebas de vibración y tensión se realizaron en una criba de vibración CWKS1218. la aceleración y la señal de tensión se recolectaron a una frecuencia de muestreo de 5120Hz mediante un instrumento de adquisición de datos (INV3060A) y un instrumento de eliminación de tensión (INV1861A), respectivamente, y luego se transmitieron a una computadora y se analizaron mediante un software de prueba de datos (DASP). [4] Debido a las condiciones de funcionamiento de las zarandas vibratorias, las tensiones en los componentes deben ser mínimas con el fin de lograr una resistencia a la fatiga aceptable Hou et all. [5] En general, en las industrias mineras, las zarandas vibratorias experimentan fallas estructurales continuas debido a las condiciones extremas bajo las que operan según el estudio realizado por Steyn. [6]

Problema identificado Falla catastrófica originada en la soldadura de la viga de soporte de una zaranda vibratoria SHS de doble eje sometida a un elevado número de ciclos durante su tiempo de trabajo, que falló prematuramente a las 4000 horas de trabajo. Hipótesis La falla catastrófica se originó debido al uso de directrices deficientes de diseño de fatiga para el caso particular de la zaranda vibratoria la cual usualmente está sometida a un alto ciclaje.

Justificación Económica Esta investigación está justificada en cuanto en la problemática que existe en el área de operaciones de la mina, este equipo de alta criticidad se encuentra en línea con el proceso productivo, lo cual una falla implicaría la parada de la producción y esto a su vez origina pérdidas económicas al nivel de producción y costos de mantenimiento no programado. Social Las medidas tomadas al detectar la causa raíz de la falla permitirán al área de operaciones de la empresa minera un mejor desempeño aumentando la disponibilidad y confiabilidad del equipo, lo que tendrá impacto en la productividad y a su vez en la posición económica y competitiva de la empresa, influenciando en el bienestar general del sector minero. Al mismo tiempo garantizará la estabilidad y permanencia de la empresa permitiendo así alcanzar el liderazgo en el mercado nacional. Metodológica En base a los procedimientos realizados en el desarrollo del presente trabajo, servirá como guía para realizar análisis similares en otros tipos de zarandas de la misma empresa con la finalidad de perseguir la mejora continua. Objetivos Objetivo general  Determinar la causa raíz de la falla catastrófica en la soldadura de la viga de soporte en la zaranda SHS de doble eje. Objetivos específicos  Evaluar los esfuerzos a los cuales está sometido el equipo.  Verificar los parámetros de diseño según el código BS 7608.  Contrastar los resultados apoyándonos en el FEA.

Metodología: Método científico El método científico es una serie ordenada de pasos usados para producir nuevos conocimientos válidos de forma confiable. Método se refiere a las etapas que hay que recorrer para lograrlo, y científico se refiere a lo vinculado a la ciencia, es decir, a la producción de conocimiento, y al conjunto de técnicas y procedimientos que se emplean para hacerlo. La estructura de reglas y principios coherentemente concatenados del método científico permite minimizar la influencia de la subjetividad, lo cual refuerza la validez de los resultados, y, por ende, del conocimiento producido. Materiales para el estudio Bibliográfico  Manual de fabricante: El manual del fabrícate, para cualquier producto, es el folleto o libro en el que se describen las características de un producto, incluye modelo, serie y especificaciones. Lo más importante aquí es que en él encuentras la forma más adecuada para trabajar, hacer funcionar y mantener en buenas condiciones un producto. Y lo mejor de esto, es que el manual lo diseña el fabricante del producto, por lo que no tendrás mejores referencias que las contenidas en el, y muy importante, si sigues las indicaciones, podrás validar la garantía.  Historial de revisiones técnicas: documento que nos permite determinar la identificación de un equipo o máquina. A través de este documento se identifican las características del equipo además de incluir la información del historial de los mantenimientos que se le han realizado a este ya sean correctivos o preventivos. este documento también nos puede garantizar una forma correcta de realización del inventario del equipo y así nos sea más fácil el manejo de estos mismos.  Historial de fallas: Es un registro en el que se anotan las averías, fallos en el funcionamiento, encontradas y como se solucionaron. Es de gran utilidad para solucionar futuros posibles problemas, y poder determinar el tipo de fallos que con más frecuencia se han producido y proveerse de los repuestos necesarios antes de que se produzca un nuevo fallo igual.

Software  Solid Works 2016

Métodos  FEA (Finite Elements Analysis): El análisis por elementos finitos (FEA), es una técnica de simulación por computador usada en ingeniería. Usa una técnica numérica llamada método de los elementos finitos, que es un método numérico general para la aproximación de soluciones de ecuaciones diferenciales parciales muy complejas utilizado en diversos problemas de ingeniería y física.  Código BS 7608: 1993 diseño y evaluación de fatiga de estructuras de acero British Standar. Proporciona orientación sobre el diseño general de la fatiga, que también contiene una breve descripción del método de uso de esta norma británica. También se incluye un método más general para evaluar las uniones soldadas utilizando la tensión de punto caliente. El estándar de aplicación relevante o la especificación para el producto particular que se está evaluando especifica los siguientes - la carga que se asumirá para fines de diseño, incluida su magnitud y frecuencia - La vida requerida de la estructura. - La probabilidad nominal requerida de falla. [7] Procedimientos  Revisión de bibliografía.  Revisión de Manual de fabricante, con la finalidad de conocer las especificaciones del equipo.  Evaluar de Historial de revisiones técnicas para corroborar el buen mantenimiento del equipo y descartar que opere a condiciones atípicas.  Revisar el Historial de fallas con la finalidad de tener un antecedente de la frecuencia de fallas de la estructura.  Recálculo de diseño soldaduras empleando el Código BS 7608: 1993 diseño y evaluación de fatiga de estructuras de acero British Standar.  Realizar el modelado de la estructura en el software Solid Works.  Evaluar mediante análisis de elementos finitos (FEA) con ayuda del software Solid Works.

Productos esperados y potenciales beneficiarios Generación de nuevo conocimiento: Redacción y publicación de artículo científico que permita una mejor evaluación del diseño de estructuras sometidas a un número muy elevado número de ciclos de trabajo zarandas vibratorias. Potenciales beneficiarios: Debido a la alta demanda de zarandas vibratorias para la selección y clasificación de mineral en el sector minero, este sector sería el principal beneficiario, ya que el presente proyecto permitirá un mejor conocimiento respecto a este tipo de fallas.

Impactos Económicos: Con los resultados obtenidos en el presente proyecto se puede tomar medidas pertinentes de acuerdo al modo de falla con la finalidad disminuir su incidencia y con esto evitar las pérdidas económicas generadas por la indisponibilidad ocacionada por la falla de la zaranda vibratoria. Bibliografía [1] Steyn J, Fatigue failure of deck support beams on a vibrating screen. International Journal of Pressure vessels and piping 1995; 61:315-327. [2] Manuel Moncada Cristian G. Rodríguez1Ingeniare, Response of a vibrating screen when it loses stiffness in the supports ,Revista chilena de ingeniería, vol. 24. Número Especial, 2016, pp. 25-31. [3] CMP Engineers Pty Ltd, P.O. Box 247, Spring Hill, Brisbane, Australia, High cycle fatigue of welded structures: Design guidelines validated by case studies,Engineering Failure Analysis 46 (2014) 179–187. [4] Liping Peng et all., Dynamic influence of screening coals on a vibrating screen, Fuel 216 (2018) 484–493. [5] Hou Y, Fang P, Zeng L. Finite element analysis of dual-frequency vibrating screen. Advance Materials Research 2012; 479-481:2124-2128. [6] Steyn J, Fatigue failure of deck support beams on a vibrating screen. International Journal of Pressure vessels and piping 1995; 61:315-327. [7] BS 7608:1993 fatigue design and assessment of steel structures. British Standards Institution; 1993.

Equipo técnico    

CHICLAYO CUZCO, ZHALOM GUTIERREZ PEREZ, ALEXIS RABANAL ALVA, MARIO VERA JUAREZ, DAVID

Cronograma N°

Etapas

Revisión bibliográfica II Revisión de manual de fabricante III Evaluar historial de revisiones técnicas IV Revisar historial de fallas V Calculo empleando código BS VI Modelado en SolidWorks VII Análisis de elementos finitos VIII Elaboración de informe IX Redacción del articulo X Revisión

Mes

Enero

Semana Duración

1

I

48

2

3

3

5

8

8 8 8 3

2

Febrero 3

4

1

2

3

Marzo 4

1

2

Abril 3

4

1

2

Mayo 3

4

1

2

Junio 3

4

1

2

Julio 3

4

1

2

Agosto 3

4

1

2

3

4

Septiembre

Octubre

1

1

2

3

4

2

3

Noviembre 4

1

2

3

Diciembre 4

1

2

3

4