SSAB lleva más de 40 años desarrollando y fabricando chapas antidesgaste resistentes a la abrasión y a los impactos. Además, se ha adquirido un vasto conocimiento sobre mecanismos de desgaste en muchos procesos y aplicaciones industriales diferentes.
Ahora, SSAB ofrece simulaciones utilizando el método de elementos discretos o DEM, que combina nuestra experiencia de campo con técnicas de optimización rápida para el diseño de volquetes y otros equipos de manipulación de materiales a granel.
La optimización de la geometría y el diseño en general pueden influir enormemente en el rendimiento de los equipos de manipulación de productos a granel. En muchas industrias diferentes, la rentabilidad puede depender en gran medida de que la operaciones se desarrollen sin problemas y de que los tiempos de inactividad sea limitados.
El DEM es, en pocas palabras, un método numérico para calcular el movimiento y el efecto de un gran número de partículas pequeñas. El DEM como herramienta de software puede resultar muy útil para comprender cómo se comportará el flujo de material y cómo se pueden optimizar las geometrías durante el diseño del equipo. Permite someter a ensayo y comparar fácilmente diferentes variantes. Encontrar y abordar cualquier problema potencial antes de iniciar la producción del equipo puede ser muy valioso. El uso del DEM de esta manera puede ser también una forma de minimizar la creación y evaluación de prototipos físicos, lo que puede resultar costoso y tedioso.
El uso de simulaciones utilizando el método de elementos discretos o DEM en el diseño de cajas basculantes y contenedores ofrece otras ventajas. Los diseñadores pueden visualizar el modo en que el material llena la caja basculante y obtener una indicación del volumen cargado, así como la ubicación del centro de gravedad de la carga. Para la descarga, puede resultar beneficioso estudiar cómo se comporta el flujo del material. Por ejemplo, la velocidad con la que el material sale de la caja y en qué etapa comienza a deslizarse sobre el suelo.
El método de elementos discretos puede generar un gráfico en el que se muestra la energía de contacto acumulada, que indica cómo será el patrón de desgaste. Esto puede ofrecer información de calidad sobre el modo de elegir espesores de chapa para las diferentes piezas o cómo diseñar revestimientos antidesgaste. Además, es posible someter a ensayo diferentes formas para encontrar la mejor distribución del desgaste.
La estabilidad puede ser crítica en algunos volquetes, como este para caña de azúcar. En estos diseños, es importante saber cuánto material queda dentro de la caja con diferentes ángulos de basculación. Por ello, resulta importante el modelado correcto del material a granel para lograr el comportamiento deseado al bascular.
El método de elementos discretos también puede modelar el comportamiento al bascular de formas más complejas de partículas como, por ejemplo, material de desecho. Una simulación utilizando el DEM puede mostrar la interacción entre un volquete y su contenido. Al diseñar los equipos cercanos, puede resultar necesario comprender que anchura alcanzará el material durante la descarga.
El método de elementos discretos también se puede utilizar en combinación con otras herramientas como CFD (dinámica de fluidos computacional) o FEM (método de elementos finitos). Las distribuciones de presión de las simulaciones realizada utilizando el DEM pueden importarse al software del FEM y utilizarse en simulaciones estructurales. Las geometrías precisas de las simulaciones con el FEM se pueden importar al software DEM.
La presentación de varios paquetes de software DEM comerciales ha hecho que la técnica sea más ampliamente aceptada por diseñadores e ingenieros industriales. El aumento de la potencia de cálculo, incluidas las unidades de procesamiento gráfico (GPU), también ha hecho posible simular situaciones más complejas con un mayor número de partículas. Continuamente se presentan nuevos modelos y aplicaciones: por ejemplo, rotura de partículas. Es probable que en el futuro veamos una adopción aún más amplia del método de elementos discretos, así como nuevas formas de utilizar esta potente herramienta.
El servicio de ingeniería de producto de SSAB es un recurso global que ofrece servicios de innovación, desarrollo de productos e ingeniería. Estos servicios acelerarán la implementación de su producto, desde los conceptos iniciales hasta el producto a escala completa. Cuéntenos sus ideas de producto.