PROYECTO “ANALISIS DE LA INTEGRIDAD …

1 PROYECTO ANALISIS DE LA INTEGRIDAD ESTRUCTURAL DE CARGADOR FRONTAL CAT 994F, MEDIANTE EL METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS CAD CAE Ingenier a Ltda. Jose L pez Gonz lez 02867 APROBACION MEL: Oficina 201, Antofagasta FECHA: POR REV. APROBO DESCRIPCION 0 Emitido para Comentarios del cliente PROYECTO OTC 048/2010 An lisis de Elementos Finitos Cargador Frontal CAT 994F Minera Escondida Ltda. CAD CAE INGENIERIA LTDA.

2 J. L. GONZALEZ ESQ. AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 - ANTOFAGASTA FONO 791525 FAX 225726 CELULAR 9 9190294 - 2 Preparado por: Hern n Lobera L pez Ingeniero Civil Mec nico Valpara so PROYECTO OTC 048/2010 An lisis de Elementos Finitos Cargador Frontal CAT 994F Minera Escondida Ltda.

3 CAD CAE INGENIERIA LTDA. J. L. GONZALEZ ESQ. AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 - ANTOFAGASTA FONO 791525 FAX 225726 CELULAR 9 9190294 - 3 INDICE 1. RESUMEN EJECUTIVO Y CONCLUSIONES 2. CARACTERISTICAS DEL EQUIPO DEFINICION DEL PROBLEMA 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 4. OBJETIVOS 5. CRITERIOS DE DISE O 6. CALCULO MEDIANTE EL METODO DE ELEMENTOS FINITOS Software utilizado para la modelaci n SOLIDWORKS y COSMOS Tipo de elemento Finito utilizado para la modelaci n Esfuerzo de Von Mises Diagrama de cuerpo libre y casos a analizar Enmallado y restricciones Resultados de la modelaci n Resumen de los resultados Calculo del tiempo de aparici n de grietas 7.

4 ANEXOS CATALOGO RECOMENDACIONES DE ELIMINACION DE CONCENTRADORES FACTOR DE SEGURIDAD LICENCIA DEL SOTFWARE IDENTIFICACION DE PUNTOS CRITICOS. PROYECTO OTC 048/2010 An lisis de Elementos Finitos Cargador Frontal CAT 994F Minera Escondida Ltda. CAD CAE INGENIERIA LTDA. J. L. GONZALEZ ESQ. AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 - ANTOFAGASTA FONO 791525 FAX 225726 CELULAR 9 9190294 - 4 1.

5 RESUMEN EJECUTIVO Y CONCLUSIONES El cargador frontal CAT 994F presenta una serie de fisuras en el pant grafo o pluma del equipo, es por esto que Minera Escondida Ltda solicita un estudio que identifique los puntos de mayores esfuerzos, espec ficamente en el pant grafo y chasis del equipo., con el objeto de identificar las causas de falla del material. El equipo se adquiri el a o 2006 y las fisura aparecieron durante un a o de operaci n. El 2010 la aparici n de fisuras es a los 6 meses. Se realizo un levantamiento del balde, pant grafo, cilindros hidr ulico, chasis de carga y chasis trasero para realizar la modelaci n en 3d del equipo.

6 Se determino la fuerza m xima de penetraci n del equipo al cerro que por catalogo es de 104 [ton]. Luego se determino el peso de la carga sobre el balde que es de 30 [Ton] y la fuerza que ejerce los diferentes componentes sobre el chasis trasero tales como el motor, plataformas, contrapeso, etc. La carga total ejercida sobre el chasis trasero es de 44 [ton]. Para considerar las cargas din micas se le agrego un 20% a cada fuerza. La estructura a analizar est compuesto de tres tipos de materiales: ASTM A 572 Gr 50; ASTM A 514 HSL y fierro fundido.

7 Las soldaduras aplicada son dos: Soldadura AWS E 7018 y Soldadura AWS E 10018 en electrodo o alambre tubular. Por lo cual se calculo los esfuerzos m ximos en los componentes y los criterios de dise o se comparara seg n las propiedades mec nicas de cada material mencionado. Las propiedades mec nicas del hierro fundido no se determino con exactitud, se utilizaron valores t picos. Se identifico 4 casos comunes de operaci n, ver punto donde el casos 1 es el m s com n y el caso 2 es una operaci n inadecuada del equipo. Los casos 3 y 4 debido al cargu o del mineral sobre el balde son operaciones que no presentan problemas estructurales para el equipo ya que se est operando con un factor de seguridad de 5.

8 En todos los casos esfuerzo m ximo est debajo del esfuerzo de fluencia de los acero , por lo que no existir ning n tipo de da o por deformaci n pl stica. El mayor esfuerzo es en el bracket (mickey mouse, 204 [MPa]), y esto se produce en el casos 2, que se define como una operaci n inadecuada, donde la carga se aplica en la mitad del balde, el caso 2 es la operaci n que m s da o produce a la estructura, aunque se est trabajando con un factor de seguridad de 2,4 esfuerzo m ximo est debajo del esfuerzo de fluencia del acero, por lo que no existir ning n tipo de da o por deformaci n pl stica.

9 Sin embargo el da o de la estructura se debe a una falla por fatiga y este caso solo acelera el tiempo de la aparici n de fisura. En una operaci n normal que es el caso 1, se estima en un a o la aparici n de fisuras por fatiga. Finalmente se determino cuantitativa y cualitativamente el l mite de fatiga de los materiales, que para el pant grafo fue de 80 [MPa], en el caso 1 y el caso 3 los PROYECTO OTC 048/2010 An lisis de Elementos Finitos Cargador Frontal CAT 994F Minera Escondida Ltda.

10 CAD CAE INGENIERIA LTDA. J. L. GONZALEZ ESQ. AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 - ANTOFAGASTA FONO 791525 FAX 225726 CELULAR 9 9190294 - 5 esfuerzos m ximos superan este valor. Esto quiere decir que la falla estructura es por fatiga y principalmente se debe a una operaciones inadecuada. En el caso real (1) igualmente se producir una falla por fatiga. El anexo muestra un resumen de los puntos que fallaran por fatiga y el que se debe considerar en una inspecci n visual o mantenci n preventiva.