Diseno DE Tolva Minera PDF

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Aplicaciones para el diseño de tolvas de almacenamineto en metalurgia...

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DISEÑO DE TOLVA MINERA METRADO Y ANALISIS ESTRUCTURAL

RESISTENCIA DE MATERIALES

Contenido INTRODUCCION ............................................................................................................................. 3 MARCO TEORICO........................................................................................................................... 4 1

DEFINICIONES PREVIAS ......................................................................................................... 5 1.1

VIGAS ............................................................................................................................. 5

1.2

TIPOS DE ANGULOS ....................................................................................................... 5

1.3

SOLDADURA .................................................................................................................. 5

1.3.1

Tipos de soldadura ................................................................................................ 6

1.3.2

Proceso de soldado ............................................................................................... 6

1.3.3

SOLDADURA SMAW .............................................................................................. 7

1.4

2

METODOS DE CORTE EN ACERO ................................................................................... 7

1.4.1

EL OXICORTE .......................................................................................................... 7

1.4.2

HERRAMIENTAS DE OXICORTE .............................................................................. 7

ACABADOS............................................................................................................................. 8 2.1

ARENADO ...................................................................................................................... 9

2.1.1

3

Arenado de Superficie Metálica ............................................................................ 9

2.2

GRANALLADO .............................................................................................................. 10

2.3

PINTADO ...................................................................................................................... 10

2.3.1

PROCESO DE PINTADO ........................................................................................ 11

2.3.2

TIPOS DE PINTURAS............................................................................................. 11

2.4

DESENGRASADO .......................................................................................................... 11

2.5

Tipos de Acero: A 36.................................................................................................... 12

2.5.1

Composición Química del acero A36................................................................... 12

2.5.2

Usos de acero A-36.............................................................................................. 13

2.6

Diagramas de esfuerzo cortante ................................................................................. 13

2.7

Diagrama de deformación........................................................................................... 14

2.8

Flexión ......................................................................................................................... 15

2.9

Deflexión ..................................................................................................................... 16

DISEÑO DE TOLVAS ............................................................................................................. 16 3.1

CLASIFICACIÓN ............................................................................................................ 17

3.2

OBJETIVO DE LA TOLVA ............................................................................................... 17

3.3

NORMAS APLICABLES .................................................................................................. 18

3.4

ESTRUCTURAS DE LA TOLVA. ...................................................................................... 18

3.5

ESPECIFICACIONES GENERALES................................................................................... 18

3.6

TERMINACIÓN ............................................................................................................. 18

3.7

METRADO .................................................................................................................... 19 1

4

ANALISIS Y DISEÑO .............................................................................................................. 19 4.1

5

DISEÑO EN AUTOCAD.................................................................................................. 19

ANALISIS DE FUERZAS.......................................................................................................... 24 5.1

DISEÑO EN SAP ............................................................................................................ 24

2

INTRODUCCION Una tolva es un equipo de almacenamiento de mineral ya sea grueso o fino, la cual se compone de dos partes: Una sección convergente situada en su parte inferior a la que se conoce como boquilla, la cual puede ser de forma cónica o en forma de cuña, y una sección vertical superior que es la tolva propiamente dicha, la cual proporciona la mayor parte del volumen de almacenamiento de mineral. La seguridad y la economía en un diseño son dos consideraciones por las cuales un ingeniero debe aceptar su responsabilidad. Este debe ser capaz de calcular la intensidad de las fuerzas internas a las que está sujeto cada elemento de una estructura. Entonces, al conocer las propiedades del material del cual están hechos los elementos, el ingeniero establece el tamaño y forma más efectivos de los elementos individuales, y los medios apropiados para conectarlos. Antes de que una obra se ejecute tiene que pasar una serie de requerimientos por lo que una de las principales objetivos del ingeniero es supervisar las obras, así como también deberá contar con un buen diseño de la estructura ,ya que esto garantizará el buen funcionamiento de la misma. El presente trabajo indicara todos los pasados que son necesarios para la construcción de una tova de almacenaje de mineral que será usada en minería. Para ello identificaremos el tipo que diseñamos, la cantidad de material utilizado en el proyecto y las principales fuerzas a las que será sometida la estructura. La estructura consta de diferentes materiales en su composición física, los cuales tienen diferentes características, que también debemos tener en cuenta al momento de realizar el diseño de la estructura, nos servirá también para comparar costos y tratar de disminuirlos, logrando así una estructura completamente eficiente.

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MARCO TEORICO La resistencia de materiales nos permitirá determinar el material más adecuado, la forma y dimensiones más convenientes que hay que dar a los elementos de una construcción o máquina para que puedan resistir la acción de las fuerza La Resistencia de Materiales, o Mecánica de los Cuerpos Deformables, estudia los efectos que las fuerzas aplicadas ejercen sobre los cuerpos. De estos efectos, los más importantes son los esfuerzos, o fuerzas por unidad de superficie, y las deformaciones, o desplazamientos por unidad de longitud. Algunos conceptos importantes en lo que es determinar el material más adecuados son: Estructura puede definirse como estructura aquel conjunto de elementos resistentes capaz de mantener sus formas y cualidades a lo largo del tiempo, bajo acción de las cargas y agentes exteriores a que ha de estar sometido:





Resistencia mecánica: Fuerzas internas máximas o tensiones que es capaz de desarrollar dicho cuerpo. Dependerá de las dimensiones del mismo y del material del que este este hecho Rigidez: capacidad de oposición de las deformaciones

El Cálculo de Estructuras tiene por objeto el estudio de la estabilidad y resistencia de las construcciones de manera que bajo las acciones que aquellas soportan tanto las fuerzas internas -denominadas tensiones o esfuerzos- como las deformaciones que se presentan han de quedar dentro de ciertos límites establecidos. Límites que se determinan ensayando los materiales de diversas maneras -tracción, compresión, fatiga, choque, etc...-, y observando el comportamiento de estructuras ya conocidas. La imposibilidad existente de la determinación exacta de tensiones y deformaciones se soslaya eligiendo formas estructurales y materiales de comportamiento conocido, o equiparando dichas formas -siempre que se compruebe la admisibilidad de esta idealización- a otras más sencillas; e incluso realizando ensayos previos en modelos El acero es un producto férreo generalmente apto para la conformación en caliente. Con excepción de ciertos aceros de alto contenido en cromo, el contenido en carbono es igual o inferior al 2%, límite que los separa de las fundiciones.

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DEFINICIONES PREVIAS

1.1 VIGA IGASS Miembros estructurales que soportan cargas transversales, quedando sometidas principalmente transversales quedando en flexión. Con una cantidad de carga axial considerable adicional, el miembro se llama viga-columna. Los perfiles más comúnmente usados son los IPE, HRB, en canal y en tubo según la figura.

ANGU GULOS 1.2 TIPOS DE AN GU LOS Producto de acero laminado en caliente hasta 1250 grados cuya sección transversal está formada por dos alas en ángulo recto. Usadas principalmente en la fabricación de estructuras metálicas, Carrocerías, Rejas, Torres de Transmisión, Puertas, Techados, y Almacenes. Responden a la norma técnica de acero ASTM A-36.

SOLDADU LDADURA 1.3 SO LDADU RA Es un procedimiento por el cual dos o más piezas de metal se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas que han de soldarse. La normativa actual distingue entre soldadura y soldeo, de manera que no se pueden usar indistintamente. Soldadura es el cordón físico que une las piezas y soldeo el método que se ha empleado para conseguir realizar dicha unión o soldadura.

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1.3. 1 Tipo dadu ra 1.3.1 Tiposs de sol soldadu dadura a. Soldadura ordinaria o de aleación: Método utilizado para unir metales con aleaciones metálicas que se funden a temperaturas relativamente bajas: b. Soldaduras blandas (soldering): son aleaciones de plomo y estaño y, en ocasiones, pequeñas cantidades de bismuto. La temperatura de fusión del metal de aportación es inferior a los 450 º C. c. Soldaduras duras (brazing): se emplean aleaciones de plata, cobre y cinc (soldadura de plata) o de cobre y cinc (latón 60/40). Tiene su punto de fusión superior a los 450 ºC y menor que la temperatura de fusión del metal base. d. Soldadura al arco: La fusión del metal se produce como consecuencia del calor generado por un arco voltaico que se hace saltar entre el electrodo y el metal base, pudiéndose alcanzar temperaturas que superan los 4.000 °C. Puede ser:  Con electrodo no consumible de grafito  Con electrodo metálico consumible  Por arco sumergido. e. Electrodo celulósico: Electrodo celulósico con silicato de sodio y con características de penetración mejoradas; propiedades mecánicas sobresalientes, resaltando su resistencia a la tensión. Recomendado para soldar en todas posiciones en pasos múltiples o sencillos. Fácil desprendimiento de escoria y limpieza rápida.

1.3. 2 Pro ceso de so ldad o 1.3.2 Proceso soldad ldado Dependiendo de la posición relativa entre el electrodo y la pieza, se pueden definir las siguientes posiciones de soldeo:

De todas las anteriores, la soldadura plana es la más deseable ejecutar por su mayor comodidad. Para ejecutar la soldadura vertical ascendente, es necesario dotar con un movimiento oscilatorio al electrodo. Las soldaduras ejecutadas en cornisa o en techo son las llamadas soldaduras en posición, las cuales no son deseables debido a su gran dificultad de ejecución.

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1.3.3 OLDAD ADURA 1.3. 3 SOLD AD URA SSMAW MAW Se trata de una técnica en la cual el calor de soldadura es generado por un arco eléctrico entre la pieza de trabajo. Dependiendo del tipo de acero, del espesor de la pared y de las formas de la soldadura, se usa un tipo de electrodo básico o en bajos contenidos en hidrogeno. Este tipo de electrodo produce las soldaduras de más alta calidad debido a su bajo contenido de carbono e hidrogeno. Como elementos componentes del revestimiento tiene: -

Carbonato de Calcio.- Absorbe y neutraliza impurezas del azufre. Fluorita.- Neutraliza las impurezas del fósforo de tipo ácido que son perjudiciales. Manganeso.- Evita los sulfuros y proporciona elasticidad a los depósitos. Alto contenido de carbono. Oxido de Fierro.- Escoria liquida y proporciona limpieza. Polvo de Fierro.- Este electrodo contiene un 50% de fierro en el revestimiento, logrando hacer depósitos de 2.5 veces el alma del electrodo.

ETODOSS D DE CORT ORTE ACERO 1.4 METODO EC ORT E EN A CERO 1.4.1 OXICOR ORTE 1.4. 1 EELL OXIC OR TE Se usa para preparar los bordes de las piezas a soldar y para realizar corte de chapas (láminas delgadas de metal entre 1 y 12 milímetros), tuberías, barras de acero al carbono y otros elementos ferrosos en reparaciones, siendo muy versátil para manejar distintos materiales. En una reacción de combustión son necesarios tres elementos: el combustible, el comburente y un agente iniciador. En el oxicorte, el combustible es el Fe, el comburente el O2 y el agente iniciador la llama del soplete.

1.4.2 ERRA RAMIE MIENTAS OXICOR CORTE 1.4. 2 HER RA MIE NTAS DE OXI COR TE A. Oxicorte manual: Se usan sopletes de aspiración, equipados con una boquilla de presión. Para cortar chapas delgadas se usan “boquillas escalonadas”. Para grosores mayores se usan 7

boquillas anulares, ranuradas o de bloque. Se pueden recomendar también sopletes de oxicorte manual sin boquilla de presión -con boquillas de corte que mezclan gases. Estas herramientas ofrecen gran seguridad respecto al retroceso de llamas. La presión del oxígeno para el corte suele ser de un orden de 6 bares como mínimo. La presión de trabajo correcta se puede consultar en la tabla de corte que viene troquelada en la boquilla. El diseño de la boquilla y la presión del oxígeno de corte se relacionan entre sí. Por lo tanto, sólo tiene sentido establecer una presión mayor que la indicada en la tabla, cuando se produce una pérdida de presión, por ejemplo, en mangueras muy largas.

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AC ACAB AB ABAD AD ADOS OS

El acabado es un proceso de fabricación empleado en la manufactura cuya finalidad es obtener una superficie con características adecuadas para la aplicación particular del producto que se está manufacturando; esto incluye mas no es limitado a la cosmética de producto. En algunos casos el proceso de acabado puede tener la finalidad adicional de lograr que el producto entre en especificaciones dimensionales. En la actualidad, los acabados se entienden como una etapa de manufactura de primera línea, considerando los requerimientos actuales de los productos. Estos requerimientos pueden ser:  

     

Estética: el más obvio, que tiene un gran impacto psicológico en el usuario respecto a la calidad del producto. Liberación o introducción de esfuerzos mecánicos: las superficies manufacturadas pueden presentar esfuerzos debido a procesos de arranque de viruta, en donde la superficie se encuentra deformada y endurecida por la deformación plástica a causa de las herramientas de corte, causando esfuerzos en la zona superficial que pueden reducir la resistencia o inclusive fragilizar el material. Los acabados con remoción de material pueden eliminar estos esfuerzos. Eliminar puntos de iniciación de fracturas y aumentar la resistencia a la fatiga: una operación de acabado puede eliminar micro fisuras en la superficie. Nivel de limpieza y esterilidad. Una superficie sin irregularidades es poco propicia para albergar suciedad, contaminantes o colonias de bacterias. Propiedades mecánicas de su superficie Protección contra la corrosión Rugosidad Tolerancias dimensionales de alta precisión

Siendo una disciplina que puede abarcar muchos procesos de naturaleza diversa, los acabados pueden categorizarse (no muy exhaustivamente) de la siguiente manera: Procesos mecánicos con remoción de material    

Acabado con lima Acabados con máquinas de arranque de viruta (Torno, fresa o fresadora, etc.) Desbaste abrasivo Esmerilado 8



Lapeado

Procesos químicos y electroquímicos       

Anodizado Electropulido Galvanizado Iridizado Pasivación Pavonado Tropicalizado

Recubrimientos electroquímicos   

Cromado Niquelado Plateado

Otros recubrimientos     

Anodizado en distintas clases y para ciertos materiales. Pinturas y esmaltes Plastisol Porcelanizado Estándares

Muchos de los procesos de acabado, por ser una etapa tan importante en manufactura, han sido estandarizados por muchos organismos, como la ASTM y la AMS que emplean el promedio de rugosidad y la micro pulgada. Por lo general, el acabado puede ser medido.

2.1 ARE NAD O RENAD NADO Se denomina Arenado al impacto de arena a alta velocidad contra una superficie que se desea tratar. Suele ser utilizado para la eliminación de óxidos, pinturas en mal estado o cualquier tipo de corrosión. También como acabado superficial de revestimientos. El arenado se realiza mediante la proyección de arena por medio de aire a presión. Luego del proceso de arenado la superficie tratada presenta (en una visión microscópica) una serie de orificios con profundidades que varían entre 1,5 a 3,5 milésimas de milímetros, perfectamente uniforme. Normalmente la distancia entre orificios es variable según la presión del aire de la tobera, su cono de barrido y la granulometría de la arena proyectada.

2.1 .1 Are nado d e SSuper uper fic ie M etá lic 2.1.1 Arenado de uperfic ficie Metá etálic licaa La arena es un silicato de muy bajo costo y fácil obtención, aunque sus granos al golpear la superficie tratada se parten formando un fino y penetrante polvo. Al cabo de una o dos proyecciones, la arena en uso debe ser reemplazada porque adopta la característica del talco o la harina. 9

A la arena a utilizar se la clasifica según la norma ASTM; pasándola por una malla Tyller de tejido metálico de calibres 16 (que permite el paso de granos de arena de 1,18 mm) hasta un mínimo de calibre 30 (pasan granos de hasta 0,6 mm). Normalmente estos granos proyectados con aire a una presión superior a los 6 kgrs/cm2 producirán unas depresiones de 1,5 micras al golpear contra la superficie tratada y partirse. Si bien puede utilizarse arena de origen marino será indispensable en tal caso lavarla y secarla antes de usar y; posteriormente lavar la superficie arenada con soluciones para remover y neutralizar cualquier vestigio de sal. Es más común el uso de arena proveniente de lecho fluvial. Se deberá seleccionar cuidadosamente la granulometría, por los siguientes...