Análisis de condiciones de carga en el desgaste del manto de un chancador primario.
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Date
2025
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
El chancador giratorio primario es un equipo esencial en la minería del cobre, ya que permite la reducción de tamaño de las rocas extraídas, facilitando su posterior procesamiento. Sin embargo, el desgaste de sus componentes, especialmente el manto, afecta su eficiencia, incrementa los costos operacionales y reduce la disponibilidad del equipo. Este estudio busca analizar el desgaste del manto a través de simulaciones utilizando el Método de Elementos Discretos (DEM por sus siglas en inglés), con el objetivo de identificar los factores clave que influyen en su deterioro.
La hipótesis planteada sugiere que el perfil de desgaste del manto está directamente relacionado con la combinación de la magnitud de las fuerzas normal y tangencial, así como con la velocidad de compresión de las partículas durante el proceso de chancado. Para comprobar esta hipótesis, se modeló el chancador Metso Superior 60-89 en el software Rocky DEM, simulando su comportamiento en diferentes etapas de desgaste (0, 28, 42 y 57 días). Se analizaron variables como la fuerza aplicada sobre el manto, la velocidad de compresión y la influencia de la forma de las partículas en los resultados, considerando tanto partículas poliédricas como esféricas.
Los resultados obtenidos muestran que el desgaste es más pronunciado en las zonas donde la fuerza normal es mayor, lo que sugiere que este tipo de carga tiene una mayor influencia en la degradación del manto en comparación con la fuerza tangencial. Además, se observó que, en una etapa inicial del desgaste, el flujo de producción aumentó desde 4.013,7 tph en la condición sin desgaste (𝐷0) hasta 5.330,5 tph en el caso 𝐷42, debido a una reducción en la restricción del material. Sin embargo, en etapas avanzadas, como en el caso 𝐷57, el flujo disminuyó a 4.969,2 tph producto de las irregularidades generadas en la geometría del revestimiento, lo que afecta negativamente la eficiencia del proceso de chancado.
Otro hallazgo relevante es el efecto del desgaste sobre el consumo energético. Se observó que, a medida que progresa el deterioro del manto, la potencia requerida para el chancado aumenta considerablemente, pasando de 624,9 kW en la condición inicial sin desgaste (𝐷0) a un máximo de 933,4 kW tras 57 días de operación (𝐷57), lo que equivale a un incremento del 49%. Este aumento evidencia la demanda energética adicional necesaria para mantener la operación, impactando en la eficiencia del proceso.
Se realizó un análisis de correlación utilizando los coeficientes de Pearson y de determinación (𝑅²), evidenciando relaciones significativas entre las fuerzas espaciales, la velocidad de compresión y el desgaste experimental. Se observaron valores de Pearson superiores a 0,89, con un máximo de 0,9043 en el caso 𝐷57, mientras que 𝑅² alcanzó un máximo de 0,8178. Estos resultados respaldan la posibilidad de predecir el desgaste del manto a partir de la concentración de fuerzas normales y tangenciales combinadas con la velocidad de compresión.
En conclusión, este estudio permite establecer una correlación entre el desgaste del manto y variables como las fuerzas espaciales y la velocidad de compresión, con el fin de desarrollar modelos predictivos indirectos. Estos modelos ofrecen una base para mejorar el diseño del chancador y optimizar las estrategias de mantenimiento preventivo, lo que a su vez contribuye a reducir los costos operacionales y a incrementar la disponibilidad del equipo en faenas mineras.
Description
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Mecánica.
Keywords
Maquinaria minera, Desgaste mecánico, Métodos de simulación