Simulación de falla por contacto rodante de un tambor rotativo en una empresa petroquímica

Abstract

El propósito de esta investigación fue la de desarrollar la simulación de falla por contacto rodante entre la llanta y rodillo de un tambor rotativo perteneciente a una planta petroquímica, con la finalidad de determinar la tasa de falla y los factores que influyen en ella. Para ello se estableció una metodología, cuya investigación de campo se efectuó en la planta de granulados NPK del complejo petroquímico Morón, específicamente en el secador rotatorio de dicha planta. En este equipo ocurren fenómenos de fatiga superficial entre la llanta y los rodillos radiales, tales como aparición de grietas, las cuales al cabo de cierto tiempo son necesarias repararlas a fin de garantizar un funcionamiento seguro. El problema de fatiga es común en los tambores rotativos, los cuales están compuestos principalmente por un cilindro que se apoya entre llantas y rodillos que giran entre sí, produciendo un contacto rodante durante su operación, y por ende, un esfuerzo de contacto cíclico. La estimación de la tasa de falla debidas a grietas cuyo origen está ubicado debajo de la superficie de la llanta en un tambor rotativo, fue lograda mediante la simulación por elementos finitos, haciendo uso de ABAQUS, para determinar los esfuerzos de contacto; el uso del criterio de Dang Van para determinar si hay o no nucleación de grieta; la ecuación de Smith Watson and Topper, para estimar la nucleación de grieta; la ecuación de Neuber´s para corrección de esfuerzos y la ecuación general de mecánica de la fractura, en conjunto con la ecuación de N´Pugno, para determinar el tiempo propagación y la longitud de grieta alcanzada; obtenidos estos datos, se determinó la tasa de falla según criterio de decisión dado por Vencemos Pertigalete. Entre uno de los resultados obtenidos, se tiene que los esfuerzos de contacto se ven incrementado por el cruce que se hace en los rodillos radiales durante su alineación y por los problemas relacionados con la llanta, tales como bamboleo, desgaste de las paredes laterales, desgaste de la superficie y deformación de la llanta. Finalmente se concluye que a mayor esfuerzo de contacto, la tasa de falla por contacto rodante es mayor.