Embotelladora De Agua

Mec´nica Computacional Vol. XXIII, pp. 275-299 a G.Buscaglia, E.Dari, O.Zamonsky (Eds.) Bariloche, Argentina, November 2004

ANALISIS POR ELEMENTOS FINITOS DEL ESTADO DE ESFUERZO Y DEFORMACION DE UNA SECCION GEOMETRICAMENTE SIMILAR A LA ENCONTRADA EN UN HORNO PARA PRODUCCION DE CEMENTO

Alejandro Pacheco Sanjuán , Mario Jesús Juha
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Grupo de investigación en materiales y procesos demanufactura (GIMYP) Departamento de ingeniería Mecánica , Universidad del Norte Km 5 antigua vía a Puerto Colombia ,Barranquilla , Colombia e-mail: apacheco@uninorte.edu.co , web page: http://www.uninorte.edu.co

Palabras clave: Elementos de contacto, análisis de esfuerzos, hornos para clinkerización, ovalidad, esfuerzo y deformación plana. Resumen. En este articulo se desarrolla un análisis porElementos Finitos cuyo fin es simular el comportamiento mecánico de una sección transversal geométricamente similar a la encontrada en un horno rotatorio para producción de cemento, localizada sobre una de las llantas de apoyo y teniendo en cuenta solo las cargas debidas al peso propio de la estructura. Las dimensiones del horno analizado son 150 pulgadas de diámetro interior, 168 pulgadas dediámetro exterior y 450 pies de longitud. Para la creación del modelo de Elemento Finito y su solución se utilizó el programa comercial ALGOR®. El caso de carga se analizó usando un modelo de Elementos Finitos en dos dimensiones con elementos cuadriláteros representando a la sección del horno y llanta de apoyo. Los resultados del modelo se compararon con las ecuaciones analíticas propuestas por Nies yGöcer para este tipo de estructuras. Se puede destacar que un modelo de Elementos Finitos en dos dimensiones que asume deformación plana para el horno y esfuerzo plano para el aro se ajusta muy bien a los modelos analíticos. Además, se pudo comprobar que las ecuaciones analíticas de Göcer dan valores más próximos a los obtenidos del modelo numérico en cuanto a los esfuerzos y las de Nies encuanto a la deformación.

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A. Pacheco Sanju´n, M. Juha a

1 INTRODUCCION El objetivo de este artículo es presentar un modelo de Elementos Finitos que permita observar el comportamiento mecánico (patrón de deformación y esfuerzo) de una llanta de un horno para producción de cemento y a su vez pueda ser el modelo utilizado en el proceso de diseño de las llantas de apoyo del horno. Se utilizóun programa comercial de Elementos Finitos de propósito general para simular la condición de carga debida al peso propio de este tipo de estructuras. Los esfuerzos resultantes en la llanta de apoyo debidos al cambio de ovalidad del cuerpo del horno se tuvieron en cuenta. El problema es no lineal debido a que la distribución de carga entre el cuerpo del horno y la llanta de soporte es inicialmentedesconocida. Una solución típica para este tipo de sistemas requiere alrededor de 12 iteraciones. Los nodos y elementos del modelo se generaron por mallado automático de tipo mapeado.

2 GENERALIDADES Los hornos rotatorios son estructuras cilíndricas que en su interior se encuentran forradas con ladrillos refractarios y que se apoyan sobre llantas a lo largo de su longitud. La llanta, a su vez,descansa sobre dos pares de rodillos. Estos están orientados 30º respecto de la línea vertical central; su función es brindar apoyo y permitir la rotación del horno 1. Cabe aclarar que el horno no se apoya directamente sobre los rodillos sino que se encuentra rodeado, en los sitios de apoyo, por un aro o llanta. El material constitutivo de la llanta y horno es acero. En la figura 1 se muestra unesquema de la sección transversal de un horno rotatorio en uno de sus puntos de apoyo. Como puede apreciarse en la figura 1, existe un claro entre el horno y la llanta en la parte superior. A este se le denomina claro de diseño y matemáticamente se expresa como el cociente de la diferencia de diámetros de la llanta y el horno entre el número pi. Debido a esta diferencia o claro aparece en...