info:eu-repo/semantics/article
Simulation of failure by rolling contact of a rotating drum in a petrochemical company
Simulación de falla por contacto rodante de un tambor rotativo en una empresa petroquímica
Registro en:
10.54139/revinguc.v29i2.283
Autor
Peña, Fendix
Romero, Jorge
Institución
Resumen
The purpose of this research was to develop the simulation of rolling contact failure between the rim and roller of a rotating drum belonging to a petrochemical plant, in order to determine the failure rate and the factors that influence it. For this one, a methodology was established and applied in the NPK granules plant of the Morón Petrochemical Complex, specifically in the rotary dryer of said plant. In this equipment, superficial fatigue phenomena occur between the rim and the radial rollers, such as the appearance of cracks, which after a certain time need to be repaired in order to guarantee safe operation. The fatigue problem is common in rotating drums, which are mainly composed of a cylinder that rests between tires and rollers that rotate with each other, producing a rolling contact during their operation, and therefore, a cyclical contact stress. The estimation of the failure rate due to cracks whose origin is located below the surface of the rim in a rotating drum, was achieved by simulation by finite elements, by using ABAQUS, to determine the contact stresses; the use of the Smith Watson and Topper equation to estimate crack nucleation; Neuber's equation for stress correction and the general fracture mechanics equation, together with the N'Pugno equation, for crack propagation. Finally, it is concluded that the higher the contact stress, the higher the rolling contact failure rate. These contact stresses are increased by skewing of radial rollers during alignment and by rim-related problems such as wobble, sidewall wear, surface wear, and rim deformation. 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 de 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 propagación de grietas. Finalmente se concluye que a mayor esfuerzo de contacto, la tasa de falla por contacto rodante es mayor. Estos 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.