Browsing by Author "Moncada Merino, Manuel Alonso"
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Item Análisis no estacionario de torque en chancadores primarios.(Universidad de Concepción, 2022) Moncada Merino, Manuel Alonso; Betancourt Cerda, Fernando Elías; Rodríguez, Cristian G.El chancador giratorio es una máquina utilizada en la industria minera chilena del cobre para la trituración primaria. En la operación en planta de un chancador existen condiciones, tales como el llenado o vaciado, que someten al equipo a torques de chancado elevados durante instantes relativamente cortos de tiempo. Es fundamental conocer el torque de chancado necesario en la etapa de diseño, ya que esto permite dimensionar distintos elementos mecánicos del chancador, tales como: contraeje, ejes de extensión, motores, rodamientos y estructuras. Existen varios métodos analíticos para calcular potencia o torque en chancadores, estos se basan en la distribución de fuerzas sobre el manto, propiedades del mineral y geometría del chancador. Otra alternativa de cálculo es mediante el método de elementos discretos (DEM). DEM es un método numérico que calcula la dinámica de las partículas y cómo estas interaccionan entre sí y con el entorno. El enfoque tradicional de DEM es considerar las partículas como un cuerpo rígido irrompible de forma esférica, no obstante, como al interior de un chancador ocurre fractura, se debe incorporar un modelo que represente este fenómeno físico. El objetivo de esta tesis es estudiar la operación de chancadores giratorios y de cono mediante modelos numéricos y experimentos, para poder explicar el comportamiento transiente del torque. Los objetivos específicos son: caracterizar los minerales, realizar experimentos en un chancador de laboratorio, validar un modelo DEM de chancador primario y de cono. Se lleva a cabo una completa calibración de parámetros del modelo DEM de chancador de cono, calibrando forma de las partículas, coeficientes de restitución, coeficientes de roce, módulo de elasticidad y parámetros específicos del modelo de fractura. Los datos experimentales se obtienen de un chancador de cono de laboratorio, midiendo torque, potencia, velocidad angular, flujo másico y granulometría. Los modelos DEM se efectúan en el programa computacional Rocky DEM, empleando un modelo de contacto histerético, partículas poliédricas, el modelo de fractura de Tavares y la distribución de tamaño dada por la función beta incompleta. Como resultado del modelo DEM del chancador giratorio, se obtuvo la potencia de chanca do, flujo másico y granulometría del producto. Se propuso un modelo de torque el cual considera solo las fuerzas radiales al manto, ya que el torque de las fuerzas tangenciales sobre el manto no se transmite al eje principal. El modelo fue validado a través de mediciones experimentales y datos del fabricante, con un error relativo de 7.5% en la potencia y 1.5% en el flujo másico. Se evidenció que hay partículas que producen un torque a favor del movimiento del eje principal, debido a la descompresión de las partículas. Con respecto a los resultados experimentales del chancador de cono, se manifiesta el incremento de torque motriz durante la alimentación y durante la descarga del mineral para algunos ensayos en específico. El modelo DEM fue validado mediante los resultados de potencia de chancado, logrando un error relativo del 11.4%, mientras que para flujo másico del producto y tamaño está alejado de los resultados experimentales. Se analizó el origen de los incrementos transientes de torque, los que pueden suceder por el desequilibrio de fuerzas sobre el manto, condiciones dinámicas del giro del eje principal o condiciones de dinámicas del sistema de ajuste.Item Fabricación de un banco de ensayos para el análisis de un modelo DEM-MBD.(Universidad de Concepción, 2024) Parra Calzadilla, Francisco Ariel; Moncada Merino, Manuel AlonsoThe interaction that occurs between particles and vibrating screens is of vital interest to bulk material processing industries. The kinematic behavior of the structure of these equipment’s can be evaluated through a multibody dynamic model (MBD), while the influence of the material on the equipment can be modeled using a discrete element model (DEM). However, only a coupled DEM-MBD model can capture the complex interaction that occurs between the material particles and the equipment. This work develops a one-degree-of-freedom coupled DEM-MBD model focused on vibrating screens that allows modeling the interaction force generated with the particles. A dynamic model of the system is built under the MBD modeling theory, and subsequently, this model is coupled to a DEM model using the Functional Mock-up Interface (FMI). A comprehensive experimental calibration of the physical parameters of the dynamic model and the main material and contact parameters of the DEM model is conducted to improve the numerical accuracy of the proposed model. A test bench is designed and manufactured consisting of a particle container that moves only in the vertical direction. The interaction force between particles and the container, system acceleration, and particle movement are measured. These experimental data are compared with simulated ones to evaluate the accuracy of the numerical model. A good modeling of the vibratory movement of the system is obtained, with errors of less than 6.4% when the peak vibratory amplitude of the fixed assembly does not exceed 0.0984 inch and that of the mobile assembly does not exceed 0.0787 inch. For larger vibratory amplitudes, it was identified that the test bench exhibited problems in its dynamic behavior caused by variable friction between the rolling elements of the bearings and the guide shafts. This friction resulted in an additional energy dissipation element, as well as premature wear of the shafts, leading to experimental vibratory amplitudes lower than those simulated in the cases evaluated at 17 and 20 Hz. Regarding the impact force generated by the particles, it could be measured experimentally, but the variation in damping also affected its amplitudes and the estimation of the inertia force necessary for its evaluation.Item Modelación dinámica no lineal de harnero vibratorio considerando inercia del mineral y fuerza del mineral sobre el harnero calculada con elementos discretos(Universidad de Concepción, 2017) Moncada Merino, Manuel Alonso; Rodríguez, Cristian G.Los harneros vibratorios son máquinas críticas en la industria minera cuya función es clasificar el mineral según su granulometría. Enfocándose en la minería chilena, una correcta clasificación se traduce en un mejor rendimiento en la obtención del cobre y en un ahorro energético; debido a que se entrega mineral de granulometría adecuada para el proceso y a que se evita chancar nuevamente. La efectividad de la clasificación depende significativamente del movimiento del harnero. Por este motivo, es de gran interés para el diseño y operación predecir su movimiento en la forma más precisa posible. El objetivo general de este trabajo es conocer la influencia del mineral en el movimiento del harnero vibratorio a través de un modelo dinámico no lineal y una simulación en elementos discretos. Esta influencia se caracteriza mediante la fuerza de inercia del mineral sobre el harnero en el modelo dinámico, y por la fuerza que ejerce cada partícula del mineral sobre las mallas clasificadoras del harnero, determinada mediante elementos discretos. Los objetivos específicos a seguir son: realizar una investigación bibliográfica de los harneros vibratorios, identificando parámetros que afectan su rendimiento; plantear un modelo dinámico no lineal que permita predecir el movimiento del harnero; simular en elementos discretos un harnero vibratorio de doble malla; integrar la fuerza calculada en elementos discretos en el modelo dinámico; comparar la fuerza del mineral sobre las mallas obtenidas desde el modelo dinámico y elementos discretos; y estudiar la respuesta del modelo dinámico al integrar la fuerza desde elementos discretos. Mediante ecuaciones del movimiento, determinadas por las ecuaciones de Lagrange, se plantea un modelo no lineal en el plano de tres grados de libertad que permite calcular el movimiento de los apoyos de la máquina en estudio. Se modela con el programa computacional de elementos discretos LIGGGHTS un doceavo del harnero vibratorio lineal de doble malla para obtener en estado estacionario el movimiento del centro de masa y fuerza del mineral sobre sus mallas. Se plantea el caso 1: mineral moviéndose en conjunto con el harnero (caso usado en modelo disponibles en la literatura); y caso 2: fuerza del mineral sobre el harnero calculada con elementos discretos aplicada al modelo dinámico. Las simulaciones se llevaron a cabo con datos de un harnero real de la minería del cobre y se analizaron sus respuestas en el tiempo, dominio frecuencia y las órbitas de los puntos de apoyo. Se compara la fuerza del mineral sobre el harnero y el movimiento para ambos casos, observando que la fuerza es notoriamente distinta, siendo la simulada por el modelo dinámico un caso irreal, pues el mineral no genera una fuerza de atracción sobre las mallas. La diferencia en la amplitud de la respuesta vertical entre ambos casos es baja ( 12 %), por lo que el modelo dinámico del caso 1 se puede usar para simular un harnero vibratorio a pesar de que su formulación considera una hipótesis irreal. Comparando las órbitas obtenidas con el modelo lineal y no lineal, la diferencia en estado estacionario es despreciable, debido a que la amplitud de la respuesta angular del harnero simulado es baja, cuyo valor es 0.014 [ ] aproximadamente.