Análisis del desgaste en componentes de cargadores frontales, mediante modelos basados en elementos finitos

Wear analysis in front loaders parts, by using finite element models

El presente trabajo tiene como objeto principal, el poder estimar el nivel de desgaste en componentes de cargadores frontales LeTourneau 1850, utilizados frecuentemente en grandes faenas mineras de Cobre, mediante la aplicación del método de los elementos finitos. Particularmente, el estudio se enfoca en partes sometidas a desgaste, conocidas como “elementos de sacrificio”, durante la extracción del mineral en la roca. Cuando la falla de uno de estos elementos no es detectada previamente, bien sea durante una inspección programada, o durante la operación del equipo, y su reemplazo no se hace de manera oportuna, es posible que el daño afecte directamente la estructura del balde. De esta manera, los costos y tiempos de reparación pueden verse incrementados significativamente. Los resultados obtenidos muestran que mediante el uso de elementos finitos, es posible establecer comparativamente como cambia la concentración de cargas, identificando puntos críticos en las principales partes sometidas a desgaste.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo y explotación de mineral de cobre en grandes faenas mineras, en su mayoría es realizado a cielo abierto. Por lo tanto, una gran cantidad de equipos de extracción y movimiento de tierra para la producción en la mina, es requerido. Dentro de este conjunto de equipos, se pueden identificar cuatro grandes grupos:

Tanto las grandes palas como cargadores frontales que se utilizan en faenas mineras, poseen los denominados “elementos de desgaste”, que corresponden a aquellas piezas mecánicas que tienen contacto directo con el material durante los trabajos de extracción.

ELEMENTOS DE DESGASTE

Los elementos de desgaste corresponden a las partes que están sometidas al contacto directo con el mineral durante su extracción en la roca. Dichos elementos están afectos a un desgaste inevitable y progresivo en el tiempo, dadas las cargas y esfuerzos a los que están sometidos durante la operación de los equipos.

Cuando un elemento de desgaste o de “sacrificio” deja de cumplir su función y llega a su fin, debiese ser sustituido inmediatamente. Cuando esto no sucede, es posible que ocurran daños en componentes estructurales de los equipos, lo que generalmente conlleva mayores costos, comparado con el costo de sustituir una pieza de sacrificio.

Dentro de las revisiones rutinarias que se efectúan a estos equipos, la más frecuente y simple consiste en una inspección visual para estimar el nivel de desgaste presente.