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MINERA LUMINA COPPER CHILE S.A. - CASERONES

MEMORIA DE CÁLCULO ATRIL Y EJE CASERONES N° RMTT-DWG-AEC-001 Aprobado por: Administrador de contrato Caserones __________________________________________________

Rev.

Por

Empresa

Emitido para

Fecha emisión

A

D. Garrido

RMTT

Elaboración

10.07.18

B

C. Tobar

RMTT

Firma

Revisión interna Revisión

C

H. Araya

RMTT

interna adm. contato

0

1

RMTT-DWG-AEC-001

Aprobación cliente

Revisión

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Tabla de contenido 1.

INTRODUCCIÓN...................................................................................................................... 3

2.

RESUMEN DE RESULTADOS .................................................................................................... 3 2.1.

Alcance ........................................................................................................................... 3

2.2.

Exclusiones ..................................................................................................................... 4

3.

ANTECEDENTES ...................................................................................................................... 4

3.1. 4.

GEOMETRÍA DEL CONJUNTO .............................................................................................. 4 BASES DE CALCULO ................................................................................................................ 5

4.1.

5.

MATERIALES ....................................................................................................................... 5

4.2.

NORMATIVA ................................................................................................................... 6

4.3.

COMBINACIONES DE CARGA ........................................................................................... 6

4.4.

CRITERIO DE FALLA (CASO 1) ........................................................................................... 6

4.5.

CRITERIO DE FALLA (CASO 2) ........................................................................................... 6

DESARROLLO DE CÁLCULO ..................................................................................................... 6 5.1.

MODELO ......................................................................................................................... 7

5.2.

MALLA DE MODELO ........................................................................................................ 8

6.

ESFUERZOS............................................................................................................................. 8

7.

DEFORMACIONES URES ........................................................................................................ 10

8.

CONCLUSIONES .................................................................................................................... 11

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1. INTRODUCCIÓN La siguiente memoria de cálculo justifica el uso de Atril y eje de correa transportadora de propiedad Lumina Cooper Chile para los trabajos de preparativos en el cambio de correa correa ST-1800 del conveyor 2100-CV-001 en faena Caserones. El cálculo se realiza mediante el método de elementos finitos FEM, de acuerdo a los requerimientos de tensiones admisibles, desarrollado por TipTop Service.

Figura1. Atril y eje de Lumina Cooper en faena Caserones.

2. RESUMEN DE RESULTADOS El diseño es verificado mediante el método de elementos finitos, para estudiar su comportamiento mediante las cargas estipuladas. De acuerdo con los resultados, los niveles de tensiones registrados y las deformaciones cumplen con la normativa vigente.

2.1. Alcance El alcance del siguiente documento incluye lo siguiente: • Validar el diseño según la norma.

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• •

Determinación de respuesta estructural de acuerdo con el modelo de cargas empleado. Conclusiones y recomendaciones para validar el diseño.

2.2. Exclusiones •

Inspección de soldaduras.

•

Ensayos de certificación.

•

Conexiones.

3. ANTECEDENTES La información utilizada para los cálculos es extraída de los siguientes documentos: N° Plano

Nombre

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Medidas generales Atril y Eje Caserones

3.1.

GEOMETRÍA DEL CONJUNTO

Las dimensiones generales para el atril y eje son las mostradas en la figura 2 y figura 3, respectivamente.

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Figura2. Dimensiones generales del Atril en mm.

Figura3. Dimensiones generales del Eje en mm.

4. BASES DE CALCULO 4.1.

MATERIALES

El material utilizado en los cálculos es Acero SAE 1045 para el eje macizo y A-36 para la estructura del Atril. Las propiedades mecánicas son las siguientes:

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4.2. •

SAE-1045

ASTM A-36

Sy: 625 [MPa]

Sy: 400 [MPa]

Sut: 530 [MPa]

Sut: 250 [MPa]

NORMATIVA

AISC 318-2005. Specification for Structural Steel Buildings, American Institute of Steel Construction (AISC).

•

NCh 3171. Diseño Estructural – Disposiciones generales y combinaciones de cargas.

•

Specification for Structural Steel Buildings, Allowable Stress Design, 9th Edition. American Institute of Steel Construction (AISC).

4.3.

COMBINACIONES DE CARGA

El estudio del conjunto se realiza en dos casos, para el primera aplica una carga estática de 50[Ton] sobre los descansos de la estructura del Atril, mientras que en el eje macizo se aplica una carga estática y amplificada hasta un 20% correspondiente a un factor de impacto. Además, es utilizado el criterio de Von Mises para el resultado de sus esfuerzos máximos, donde su factor de seguridad no puede ser mayor al 0.6x Sy en tensión.

4.4.

CRITERIO DE FALLA (CASO 1)

•

Carga: = 50 Ton

•

Esfuerzos admisibles: 0.6 x 250MPa = 150 Mpa

4.5.

CRITERIO DE FALLA (CASO 2)

•

Factor de impacto:

•

Esfuerzos admisibles: 0.6 x 530MPa = 318 Mpa

•

Deflexión admisible:

20% = 1.2 x 50000 = 60 Ton

1/400 x L = 6.217 mm

5. DESARROLLO DE CÁLCULO El Atril para el movimiento de carretes con cinta transportadora es estudiado para soportar una carga de 50[ton]. Para esto se utilizan herramientas computacionales CAD, CAE y CAM y es

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modelado a través del método de elementos finitos para obtener sus esfuerzos, factor de seguridad y deformaciones.

5.1.

MODELO

En el primer caso, El Atril es modelado con apoyos fijos en su base, donde una es restringida en Dx=0, Dy=0 y Dz=0. Junto a esto es aplicado una carga total de 500000[N], correspondiente al peso de 50[Ton] en la zona de sus descansos, como se muestra en la figura 4. Por otro lado, el caso 2 el eje es modelado con apoyos fijos en sus extremos, y una carga estática de 600000 [N], correspondiente a una carrete de 50[Ton] junto a un factor de impacto del 20%. El modelo excluye la inspección de soldaduras. 25[Ton]

25[Ton]

Dx=0 Dy=0 Dz=0 Figura4. Modelo de análisis de Atril Caserones.

Dx=0 Dy=0 Dz=0

60[Ton] Dx=0 Dy=0 Dz=0 Figura5. Modelo de análisis del Eje macizo Caserones.

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5.2.

MALLA DE MODELO

A continuación, se muestra la malla utilizada en los cálculos. Los parámetros utilizados para la confección de una malla estándar fina, fueron con un valor máximo y mínimo de los elementos de: 16.27mm y 0.81mm para el primer caso y 13.8mm y 0.68mm para el segundo caso.

Figura6. Enmallado de modelo geométrico.

6. ESFUERZOS El resultado de los esfuerzos combinados por Von Mises se muestran en la fig.7 y fig.8, con un valor máximo de 135 [MPa] para el primer caso, y 313 [MPa] para el segundo caso.

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Figura 7. Resultados para esfuerzos de Von Mises para Atril Caserones en N/m2.

Figura 8. Resultados para esfuerzos de Von Mises para Eje Caserones en N/m2.

Por este método se obtiene un factor de seguridad de FS= 1.85 respecto a la tensión de fluencia (250 MPa) del material constituido por la estructura y por debajo de la tensión admisible de 150Mpa correspondiente al 0.6x del esfuerzo admisible para el acero ASTM A-36 en los perfiles HEB 260 en la que está fabricado, lo que es suficiente para la aplicación. Para el segundo caso se obtiene un factor de seguridad de FS= 1.7 respecto a la tensión de fluencia (530 MPa) del material constituido por el eje macizo y por debajo de la tensión admisible de 318[MPa], correspondiente al al 0.6x del esfuerzo admisible para el acero SAE 1045 en la que está fabricado, lo que es suficiente para la aplicación.

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7. DEFORMACIONES URES Por otro lado, los resultados de desplazamientos se muestran a continuación en la figura 9 y 10 para los casos 1 y 2, respectivamente, estos con un valor máximo de: 0.343mm y 1.49mm. Las deformaciones máximas son inferiores a las deformaciones admisibles de 6.217mm en el caso del eje macizo, lo que es suficiente para su aplicación.

Figura 9. Resultado de deformaciones de Atril Caserones en mm.

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Figura 10. Resultado de deformaciones de Eje Caserones en mm.

8. CONCLUSIONES • •

• •

El diseño es verificado mediante FEM para su comportamiento al aplicar las cargas estipuladas. De acuerdo a los resultados, los niveles de tensiones registradas y las deformaciones complen con la normativa vigente. Como se aprecia en las figuras Nº 7 y Nº 8, los máximos esfuerzos de Von Mises corresponden a: 135[MPa] para el primer caso aplicado una carga de 50[Ton] y 313 [MPa] para el segundo caso aplicando una carga de 60[Ton]. Los resultados anteriores obtienen un factor de seguridad de FS=1.85 para el primer caso, esto respecto a la tensión de fluencia (250 MPa) del material constituido por la estructura y por debajo de la tensión admisible de 150Mpa correspondiente al 0.6x del esfuerzo admisible para el acero ASTM A-36 en los perfiles HEB 260 en la que está fabricado, lo que es suficiente para la aplicación. Para el segundo caso se obtiene un factor de seguridad de FS= 1.7 respecto a la tensión de fluencia (530 MPa) del material constituido por el eje macizo y por debajo de la tensión admisible de 318[MPa], correspondiente al al 0.6x del esfuerzo admisible para el acero SAE 1045 en la que está fabricado, lo que es suficiente para la aplicación. Por otro lado, las deformaciones en ambos casos corresponden a: 0.343mm y 1.49mm e inferiores a las deformaciones admisibles de 6.127 para el eje, lo que lo hace apto para su aplicación. Dado lo expuesto anteriormente, se puede indicar que el conjunto soporta las 50[T] para ser utilizado en el movimiento de carretes y una condición de levante (carga y descarga) e impacto para el eje.

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