Evaluación de la sustitución de la estructura de protección de palas cargadoras mediante el análisis de elementos finitos

Resumen

Las grandes obras de minería y obra civil se apoyan en la existencia de elementos de arranque y transporte muy evolucionados que permiten grandes ratios de extracción y movimiento. En la actualidad, el uso de palas cargadoras está muy extendido en multitud de ámbitos laborales dada su adaptabilidad y versatilidad de uso. Existen modelos prácticamente para cada uso, pero desafortunadamente en ocasiones no se encuentra la opción adecuada. Concretamente, en la minería de interior de filones metálicos hidrotermales, la explotación se hace en ambientes no grisuosos y requiere la extracción de grandes cantidades de material, pero no en medio de cámaras masivas como en el caso de minas por ejemplo de caliza, sino en estrechas franjas. En este caso los viales por los que deben discurrir tienen grandes restricciones de gálibo, sobre todo en lo que se refiere a altura total, debido a la necesidad de optimizar y reducir los espacios que ocupan las galerías. La utilización de palas pequeñas provoca ratios de extracción tan bajos que hacen la explotación inviable. El desarrollo de modelos específicos es imposible dado el escaso número de unidades necesario. Por ello la única posibilidad es realizar modificaciones sobre modelos actuales que se adapten al entorno de trabajo. Para minimizar la altura total de la máquina se suele recurrir a la modificación de la estructura de protección ó cabina, mediante la sustitución parcial o total de los elementos que la componen. Estas modificaciones exigen una serie de ensayos y comprobaciones, avalados por la normativa vigente, EN 13510: “Maquinaria para movimiento de tierras. Estructuras de protección contra el vuelco. Ensayos de laboratorio y requisitos de comportamiento” (ISO 3471:1994, incluida la Modificación 1:1997, modificada) y la EN 13627 “Maquinaria para movimiento de tierras. Estructuras de protección contra la caída de objetos. Ensayos de laboratorio y características funcionales” (ISO 3449:1992 modificada), lo cual provoca costes enormes que complican la posibilidad de realizar ese cambio. Una forma de abaratar costes para la realización de los ensayos, es la simulación matemática del comportamiento de la cabina modificada mediante un programa de elementos finitos. El modelo de la cabina se constituye no sólo por las características geométricas de los elementos que conforman la nueva estructura, sino también por las propiedades físicas y mecánicas del material empleado en su fabricación. A partir de la introducción del modelo matemático y de las condiciones de contorno, el programa permite obtener las tensiones y deformaciones en todos los elementos de la estructura. Comparando los resultados con las restricciones marcadas en la normativa correspondiente, el analista está capacitado para realizar un proyecto en el que se incluya la emisión de un juicio favorable o desfavorable sobre la modificación de la estructura de protección.