ANSYS garantiza el ahorro de tiempo y dinero en la producción de maquinaria para sector minero

Conozca cómo la empresa peruana TUMI RAISE BORING utiliza ANSYS para producir las máquinas más grandes de perforación de Latinoamérica

“Aplicar simulación computacional con ANSYS en la producción de nuestros prototipos fue la mejor solución encontrada para una industria minera como la nuestra, ya que realizar pruebas pueden ser costosas y demoradas. ANSYS indica el resultado con más precisión y en menor tiempo. El desarrollo de nuevos modelos se ha vuelto aún más confiable.

Iván Escobar
Jefe de Ingeniería de Tumi

A los pies del Pacífico peruano, en el distrito de Lurín, al sur de Lima, la empresa TUMI RAISE BORING es la única empresa de América Latina que fabrica y comercializa máquinas de perforación con el sistema Raise Boring para el sector minero. La multinacional, que ocupa un área de 40 mil metros cuadrados, se concentra en la perforación de chimeneas (ventilación), pero también fabrica todos los componentes que intervienen en la ejecución de esos proyectos. Desde 2011, la empresa comenzó a utilizar las soluciones ANSYS en sus estudios de ingeniería y proyectos.

¿Qué es el sistema raise de boring?
Raise Boring, o broca de elevación, es una máquina usada en la minería subterránea, para cavar un agujero circular entre dos niveles de una mina sin el uso de explosivos. La broca de elevación se configura en el nivel superior de los dos niveles a conectar, en una plataforma uniformemente montada (normalmente un cojín de hormigón).

TUMI fabrica todo el sistema Raise Boring, que incluye: la máquina de perforación que varía en tamaño y capacidades, tubos de perforación, estabilizadores, rodillos de bit, cabezas de rascador, cortadores, etc. La alianza estratégica con Stu Blattner INC, una empresa con sede en Denver, en los Estados Unidos, hace de TUMI un player aún más competitivo en la industria del Raise Boring. Actualmente, TUMI tiene más de 100.000 metros perforados en todo el mundo. Las máquinas son productos de exportación destinados a Argentina, Australia, Brasil, Canadá, Indonesia, Italia, México, Sudáfrica, entre otros países.

ANSYS en la producción de máquinas de perforación
Hacer prototipos o pruebas de laboratorio para este tipo de industria puede tardar mucho tiempo y ser muy costoso. Los métodos analíticos de cálculo son limitados cuando es necesario predecir el comportamiento mecánico de una pieza o estructura que está sujeta a una física compleja. El escenario es constantemente desafiante. La industria de maquinaria de perforación combina plazos cortos, componentes sujetos a cargas combinadas, altos esfuerzos y la necesidad de innovar en el diseño de piezas, máquinas ligeras y desarrollo de nuevos modelos.

Las herramientas de simulación ANSYS han surgido como la solución más ventajosa a adoptarse, pues indica el resultado con más precisión y en menor tiempo, a diferencia de los modelos matemáticos tradicionales antes usados ​​por el equipo de ingeniería de TUMI. Los efectos del uso del software se sintieron rápidamente. El tiempo del proceso de diseño era cada vez menor y el desarrollo de nuevos modelos aún más confiable y eficiente. Otros beneficios aplicados a la producción de máquinas de perforación:

  • Posibilidad de análisis estático y dinámico para garantizar que los componentes puedan resistir al funcionamiento de la máquina en las peores condiciones de trabajo.
  • Reconstrucción de diversos escenarios de simulación, que permiten analizar diferentes comportamientos de los componentes y seleccionar la configuración ideal, sin la necesidad de fabricar prototipos.
  • Parametrización de dimensiones, cargas, tensiones que permiten seleccionar el proyecto que mejor se adecua a las restricciones de espacio y resistencias requeridas en la operación.

Además de estas ventajas, el Ing. Iván Escobar, Jefe de Ingeniería de TUMI, destaca que, gracias a la optimización topológica, el software también ayudó a hacer un diseño más refinado de cada componente, obteniendo piezas más ligeras.

“A medida que nuestros ingenieros adquirieron experiencia en el uso de software, empezamos con análisis dinámicos transitorios de montajes y luego pasamos a la etapa de optimización. Los resultados se reflejaron casi desde el principio. ANSYS nos permite recrear las condiciones de trabajo y ponerlas a prueba, ahorrando tiempo y dinero en la fabricación de prototipos”, explica el ingeniero.

Iván Escobar resalta que el principal desafío de su equipo ha sido la recreación de fenómenos físicos y el abordaje del modelo matemático en software, para que lo que es simulado sea el lo más cercano a la realidad. Según Iván, la herramienta posibilitó demostrar con más precisión a los clientes que las máquinas atenderán sus necesidades.

SBM 800: un caso de éxito
TUMI utilizó ANSYS en el diseño y fabricación del modelo SBM 800, la más potente máquina de perforación fabricada en América Latina.

El SBM 800 es un sistema completo de hasta 20 pies (6m) de diámetro y hasta 1.700 pies (520m) de longitud. El sistema incluye un paquete de energía eléctrica / hidráulico con estación de control integral y herramientas necesarias para hacer o romper conexiones de tubos roscados. Velocidad infinitamente variable y torque constante de la unidad hidráulica permiten ajustar la velocidad rotativa para adecuar exactamente sus condiciones de perforación. El desplazamiento se realiza hidráulicamente para cambiar suavemente la velocidad alta rotación para agujero piloto o rotación de baja velocidad para el proceso de ampliado para el proceso con rima. El SBM 800 se puede configurar para perforación vertical con una altura de estación de 5 pies 2 pulgadas (4.700m).


SBM 800, la más potente máquina de perforación de Latinoamerica
SBM 800, la más potente máquina de perforación de Latinoamerica

Además del SBM 800, otras producciones adoptaron la simulación, como fue el caso de los modelos SBM 400 SR y SBM 700 SR, máquinas autopropulsadas por medio del transporte de orugas, de gran demanda en el sector minero para su orientación a la parte productiva. De acuerdo con Iván Escobar, además de los resultados prácticos, hay otras maneras de medir el retorno de la inversión.


La SBM 700 es un sistema completo para perforar hasta 12 pies (3,66m) de diámetro y hasta 1.500 pies (457m) de longitud

“Una manera de evaluar el ROI obtenido con el software es a través de la reducción de la ocurrencia de fallas y de la mejora de la vida útil de los proyectos simulados con relación a los demás sin simulación. De la misma manera, el costo de fabricación fue bastante reducido debido al no uso de prototipos físicos”, cuenta.

Los ingenieros de TUMI están entre los usuarios más asiduos de las herramientas ANSYS en la Región Andina. El intenso trabajo con el software permitió que el equipo alcanzara una capacidad de manejar diversos y complejos proyectos sin necesidad de subcontratar los análisis. Además del suministro de ANSYS, ESSS, representante oficial de ANSYS en Latinoamérica, también apoya el desarrollo de la TUMI con soporte y asistencia técnica.

“Para ESSS es de mucho orgullo tener un cliente como Tumi. Cada uno de sus éxitos lo consideramos como nuestro. Nosotros los apoyamos desde los momentos iniciales en que empezaron la implementación de nuestras herramientas, los apoyamos con capacitación y a través de nuestro soporte técnico garantizamos el uso eficiente y adecuado de las herramientas ANSYS. Estamos seguros que sus logros serán mucho mayores y esperamos seguir contribuyendo con los mismos”, comenta Gastón Cruz Carlín, Country Manager de ESSS en Perú.

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Desafío
Producir prototipos de máquinas de perforación para la industria minera con eficiencia: en menor tiempo, con reducción de gastos y minimizando la posibilidad de errores.

Solución
Aplicar el software ANSYS en el desarrollo de prototipos para optimizar las etapas de diseño y creación de nuevos modelos.

Beneficios
A partir del empleo del ANSYS, TUMI RAISE BORING ha podido hacer análisis estáticos y dinámicos más precisos, recrear escenarios de simulación para evaluar comportamientos de los componentes, seleccionar la configuración ideal sin la necesidad de fabricar prototipos, parametrizar dimensiones, cargas y tensiones. El software significó aún ahorro de tiempo y dinero.