Análisis de resistencia y deformabilidad en un trunnion de molino para fabricación y montaje

Abstract

Chile es el mayor productor y exportador de cobre en el mundo, es más, representó el 30% de la producción mundial durante el año 2015. Según indicadores económicos aporta con un 13,5% del PIB, de lo anterior se desprende la importancia de que el proceso de producción no se detenga. Los molinos de bolas son importantes en la conminución de mineral dentro del proceso productivo de la minería, estos se apoyan en soportes estructurales llamados trunnions que rotan sobre una cama de aceite a presión para reducir el desgaste e históricamente se fabrican con fundición gris. El objetivo de este trabajo fue estudiar la factibilidad técnica de utilizar un trunnion de repuesto fabricado de acero estructural A36 con planchas cilindradas y soldadas entre sí, incluyendo rellenos interiores de soldadura para satisfacer las especificaciones de forma y ajuste. Para lo anterior se realizó un estudio de influencia de las dimensiones y tensiones en la vida a la fatiga de este. Por otro lado, se estudió una solución para la deformación de la tapa del molino cuando se desmontó el trunnion que falló y así corregir el alabeo de esta para obtener una unión tal que las caras de la tapa y del trunnion estén dentro de las tolerancias especificadas en el diseño original y lograr el montaje con tolerancias de ajuste adecuadas. Para este trabajo se utilizó un estudio teórico numérico donde fue necesario el uso de un software CAD y un programa de elementos finitos para obtener los estados de esfuerzos. Para lo anterior se obtuvieron los antecedentes específicos necesarios para modelar las cargas a las que está sometido el molino en su estado de operación, se modeló la pieza CAD y luego se obtuvo el estado de esfuerzos. Además, mediante el mismo método se obtuvieron las deformaciones de la tapa al desmontar el trunnion que falló, lo que implicó modelar una solución al problema de alabeo. Con los esfuerzos obtenidos se utilizaron criterios de falla por fatiga para esfuerzos variables en estructuras soldadas. Además, se hizo el estudio de las deformaciones y como solucionar este problema en la tapa del molino al momento de montar el nuevo trunnion. Se modelaron trunnions cuyos espesores son de 150 [mm], 138 [mm], 130 [mm], 125 [mm], 120 [mm] y 100 [mm], presentando respectivamente una vida a la fatiga de 2.498 años, 193 años, 64 años, 27 años, 12 años y 1,2 años. En cuanto a las deformaciones sufridas por la tapa en el montaje del nuevo trunnion, se llegó a reducir hasta en un 99% la deformación radial de la pieza y reducir en un 82% la amplitud del alabeo en la tapa para lograr interferencias aceptables al ajustar la nueva pieza en la tapa.