Identificación de variables mecánicas para el diseño y el monitoreo del chasis de una retroexcavadora

Abstract

La motivación principal detrás de este proyecto es la necesidad de maximizar la vida útil de las retroexcavadoras, maquinaria crucial en distintas industrias. El estudio se enfoca en el análisis del chasis de las retroexcavadoras, especialmente considerando la conversión hacia modelos eléctricos alimentados por hidrógeno verde. Esta conversión introduce nuevas dinámicas operativas que incrementan potencialmente las cargas inerciales sobre el chasis, lo que puede influir en su durabilidad y rendimiento.

El proyecto tiene como objetivo general identificar y analizar las variables mecánicas críticas para el diseño y monitoreo del chasis de retroexcavadoras con el fin de maximizar su tiempo de uso y prolongar su vida útil. Para lograr este objetivo, se han planteado los siguientes objetivos específicos: desarrollar un modelo tridimensional (3D) del chasis para permitir un análisis de los esfuerzos y cargas aplicadas, establecer criterios y métodos para la gestión de activos estructurales, optimizando la identificación de variables que afectan la integridad del chasis, definir y analizar diversos escenarios operativos para estimar las cargas que el chasis debe soportar en diferentes condiciones de uso, modelar estática y dinámicamente los componentes principales de la retroexcavadora, como el aguilón y el cargador frontal, para determinar las cargas resultantes sobre el chasis, establecer criterios de carga que guíen el diseño y posibles mejoras estructurales del chasis y optimizar tanto el diseño como el mantenimiento del chasis para asegurar un rendimiento eficiente y una larga vida útil de la retroexcavadora. En los resultados obtenidos, se desarrollaron modelos estáticos y dinámicos del chasis, revelando que las cargas inerciales y la fuerza de ruptura son factores que deben considerarse en el diseño. La conversión del motor a una versión eléctrica generará potencialmente cargas inerciales más altas debido a la respuesta casi instantánea del sistema hidráulico, si es que no se aplica el sistema de amortiguación adecuado, lo que debe ser cuidadosamente analizado para evitar fallas estructurales.

Se identificó que el modelo dinámico presenta desafíos significativos, especialmente en la inclusión de un grado adicional de libertad para representar el comportamiento del aguilón. Este grado de libertad adicional introduce cargas significativas en el chasis que deben ser consideradas para un análisis completo. En conclusión, este trabajo proporciona una base para complementar y mejorar el diseño y mantenimiento de retroexcavadoras. La identificación temprana de variables críticas y la optimización de los programas de mantenimiento son esenciales para prolongar la vida útil de estos equipos, asegurando su eficiencia y seguridad operativa. El estudio abre la puerta a investigaciones futuras, enfocadas en la validación experimental y el análisis de nuevas variables mecánicas que puedan afectar la vida útil del chasis.