Diseño de una Planta de Fregado en caliente para Líneas de Alta Tensión (página 3)

Partes: 1, 2, 3

A continuación se muestran las dimensiones y la cantidad de elementos de la estructura, desglosada por los planos de ensamble, que se necesitan para la reconstrucción de la planta

Tabla 1. Dimensiones y cantidad de elementos que conforman el chasis.

Elementos del Chasis y Mueble
No.	Elemento	Dimensiones	Cantidad
1	Viga Perfil 0	7 x 7 x 235 cm	6
2	Viga Perfil 0	7 x 7 x 230 cm	6
3	Viga Perfil 0	7 x 7 x 70 cm	2
4	Viga Perfil 0	7 x 7 x 60 cm	2
5	Viga Perfil 0	7 x 7 x 120 cm	9
6	Barra de tiro	Se conserva	–
Totales		7 x 7 x 4130 cm	34

Nota: Se requieren 41,30 metros de vigas perfil 0 o C según la disponibilidad de 7×7 cm.

Tabla 2. Dimensiones y cantidad de elementos que conforman el Tanque.

Elementos del Tanque
No.	Elemento	Dimensiones	Cantidad
1	Viga Perfil 0	3 x 3 x 235 cm	10
2	Viga Perfil 0	3 x 3 x 41 cm	4
3	Viga Perfil 0	3 x 3 x 15 cm	6
4	Viga Perfil 0	3 x 3 x 38 cm	6
5	Viga Perfil 0	3 x 3 x 170 cm	2
6	Viga Perfil 0	3 x 3 x 82 cm	1
7	Viga Perfil 0	3 x 3 x 34 cm	2
8	Viga Perfil 0	3 x 3 x 320 cm	3
Totales		3 x 3 x 4012 cm	34

Tabla 3. Revestimiento Exterior de la planta con planchas de Hierro de 2 mm.

Planchas de recubrimiento de la Estructura
No.	Elemento	Dimensiones	Cantidad
1	Plancha 2 mm (piso)	0,2 x 230 x 235 cm	1
2	Plancha 2 mm (posterior)	0,2 x 230 x 120 cm	1
3	Plancha 2 mm (ventanas)	0,2 x 108 x 121 cm	4
4	Plancha 2 mm (puertas)	0,2 x 69 x 121 cm	2
5	Plancha 2 mm (frontal)	0,2 x 68 x 120 cm	1
6	Plancha 2 mm (tanque f)	0,2 x 230 x 41 cm	2
7	Plancha 2 mm (tanque L)	0,2 x 235 x 17 cm	2
8	Plancha 2 mm (tanque I)	0,2 x 235 x 38 cm	2
9	Plancha 2 mm (tanque T)	0,2 x 235 x 170 cm	1
Totales		24,43 m2	16

Nota: Se requieren 24,43 metros cuadrados de planchas de hierro de 2mm.

Tabla 4. Revestimiento Interior del Tanque con planchas de acero Inoxidable de 2 mm.

Planchas de Acero Inoxidable del Tanque
No.	Elemento	Dimensiones	Cantidad
1	Plancha Acero Inox. (fondo)	0,2 x 235 x 230 cm	1
2	Plancha Acero Inox. (frente y posterior)	0,2 x 230 x 41 cm	2
3	Plancha Acero Inox. (lateral)	0,2 x 235 x 18 cm	2
4	Plancha Acero Inox. (inclinadas)	0,2 x 235 x 38 cm	4
5	Plancha Acero Inox. (techo)	0,2 x 235 x 170 cm	1
6	Plancha Acero Inox. (rompeolas)	0,2 x 235 x 35 cm	2
Totales		15,53 m2	10

Nota: Se requieren 15,53 metros cuadrados de planchas de acero inoxidable de 2mm o más según disponibilidad.

En cuanto a componentes mecánicos que van acoplados a la estructura se requiere de la compra de 1 par de ballestas medianas, así como de un eje, que bien puede ser de vehículos GAZ-53 los cuales se corresponden en dimensión y forma a los requeridos por la planta, con sus correspondientes rodamientos, debido a que estos componentes se encuentran ausentes. Además se requiere la compra de dos gomas.

Todos estos elementos mecánicos serán ensamblados a la estructura metálica una vez construida esta en el Taller de la Empresa.

Tabla 5. Listado de Componentes Mecánicos y Accesorios

No	Descripción	Cantidad
1	Eje trasero GAZ-53 (completo)	1
2	Ruedas (Incluido Llanta, Cámara y Goma) GAZ-53	2
3	Bisagras p/ puertas y ventanas	12
4	Asas p/ puertas y ventanas	6
5	Tornillos M12 p/ entrada de agua al tanque (tapa)	6
6	Tuercas M12 p/ entrada de agua el tanque (tapa)	6
7	Llave de paso tamaño grande p/ salida de agua del tanque	1
8	Reductor p/ toma de agua de la bomba en el tanque	1
9	Tornillo M16 p/unión de tanque al mueble	8

Recomendaciones técnicas antes de ensamblar los componentes mecánicos y accesorios de la planta:

Se recomienda revisión por parte de especialistas del estado técnico del motor y la bomba hidráulica, debido al tiempo a que han estado sometidos a factores ambientales como son agua y humedad, y todo esto unido a la falta de funcionamiento de sus componentes internos puede haber provocado tupición o corrosión de algunos elementos mecánicos.
Se recomienda sustituir el sistema eléctrico de la planta, así como de sus componentes eléctricos que han sido afectados por la corrosión.
Se recomienda comprobar que no exista salideros de las mangueras de agua y aceite que comunican los conductos de los tanques, la bomba, el motor y los que conducen a la pistola.
Se recomienda comprobar el estado técnico de la pistola, así como su seguridad con el cable a tierra.
Se recomienda colocar los focos en la parte posterior de la planta.

3. Chequeo de Resistencia de la Estructura del Chasis:

Una vez realizado el diseño y la modelación de la estructura, se procede a validar el mismo aplicando el Método de los Elementos Finitos, el cual en estos momentos es considerado como un procedimiento general donde se discretizan problemas continuos que son expresados por modelos matemáticos bien definidos, es un potente método de calculo numérico y de solución de sistemas de ecuaciones diferenciales que describan procesos en medios continuos.

El método de los Elementos Finitos se basa en dividir el cuerpo, estructura o dominio sobre el que están definidas ciertas ecuaciones integrales que caracterizan el comportamiento físico del problema en una serie de subdominios no intersectantes entre sí denominados "elementos finitos". El conjunto de elementos finitos forma una partición del dominio también denominada discretización. Dentro de cada elemento se distinguen una serie de puntos representativos llamados "nodos". El conjunto de nodos considerando sus relaciones de adyacencia se llama "malla".

Una vez explicado en que consiste este método, se procede a mostrar los resultados de los cálculos realizados a la estructura mediante el software CosmosDesign Star. Es válido aclarar que los cálculos se realizaron utilizando un acero de construcción, debido a que no se conocen con exactitud las propiedades mecánicas de las vigas que se emplearán en la construcción. La carga que se aplicó fue un valor por encima del normal que soportará la estructura, con el objetivo de conocer su resistencia y garantizar la seguridad de la misma.

Una vez realizado el mallado con un tamaño de elemento de 6,65 mm y un total de 15050 nodos, se aplica el material al modelo, el cual fue introducido al software, como se puede observar en la figura 10, a partir de las propiedades del acero.

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Figura 10. Mallado del Chasis y el Mueble donde se observa la distribución de las restricciones en la parte inferior y las fuerzas en la parte superior.

Posteriormente se aplicaron restricciones del tipo empotramiento por la parte inferior del chasis, o sea por la parte donde van fijadas las ballestas a la estructura, que es por donde estará apoyada la planta. Finalmente se aplicó una presión uniforme de 2 kgf/cm2 sobre la base del tanque de agua que descansa en los 9 elementos que unen el chasis y el tanque, simulando el peso que ejerce el agua.

Es valido aclarar que estas presiones son mucho mayores que las reales y es debido a que se necesita sobrecargar la estructura para comprobar su resistencia bajo condiciones extremas. Los resultados del cálculo de las tensiones se muestran a continuación:

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Figura 11. Análisis tensional del chasis y mueble bajo una presión uniforme critica.

Como se pudo apreciar en la figura 11, las tensiones máximas de la estructura se encuentran en las vigas centrales del chasis, específicamente en las zonas donde van atornilladas las ballestas, la cual posee un valor de 1769 kgf/cm2 con lo cual cumple con la condición de resistencia que plantea que la tensión permisible que posee un valor de 2125 kgf/cm2 no debe ser menor que la tensión máxima, o sea:

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Este resultado de tensión permisible se obtuvo para un factor de seguridad de 1,2. Mientras que el valor de tensión mínima se encuentra localizado en la barra de tiro de las vigas, y posee un valor de 54,1 kgf/cm2, el cual es bajo, lo que nos indica que ese punto es el menos expuesto a cargas dentro del chasis.

Del proceso de simulación y el cálculo de resistencia antes descrito podemos afirmar que el chasis y la estructura del mueble resistirán el peso del tanque de agua que se ubicara en la parte superior de los mismos.