Comprender el equilibrio de la máquina antes de cambiar el contrapeso

Determine si la comparación es válida

Supongamos que una recuperadora presenta una presión de elevación mayor que la registrada en su ensayo de equilibrio anterior. Añadir contrapeso parece atractivo porque podría acercar la presión al valor anterior. Esa decisión es prematura hasta comprobar que ambos ensayos representan condiciones comparables.

Si la referencia acordada es la máquina vacía después del lavado, el material residual en la pluma altera las condiciones del ensayo. Su efecto depende de dónde se encuentre. El lastre permanente añadido para compensarlo permanece después de la siguiente limpieza completa, cuando la carga temporal de material ya ha desaparecido.

Registre los equipos instalados, el material retenido, la carga del transportador, la posición de traslación y de giro, y el ángulo de la pluma. Determine la inclinación de la máquina, incluidas la pendiente de las vías y las diferencias de nivel transversal pertinentes, y registre las condiciones de viento. Utilice una condición de referencia definida o tenga en cuenta las diferencias que puedan afectar a la comparación. Durst y Vogt analizan la influencia de la inclinación y de las fuerzas externas, y especifican condiciones de calma para el método de pesaje que describen. [1]

Registre la temperatura del aceite, si el sistema hidráulico ha alcanzado su temperatura de funcionamiento, la dirección del último movimiento y el tiempo de estabilización. Las lecturas tras elevar y bajar la pluma pueden diferir por la fricción y el comportamiento hidráulico; los registros durante el movimiento también incluyen efectos dinámicos.

Para calcular la fuerza del cilindro a partir de las presiones de las cámaras y conocer las limitaciones del cálculo, consulte el artículo sobre cilindros de elevación y límites de control.

Solicitar una revisión hidráulica cuando las presiones sigan sin explicación

Una presión mayor en una cámara no demuestra una carga externa mayor. Compare las presiones de ambas cámaras en las condiciones de ensayo definidas antes de interpretar el cambio como un problema de equilibrio.

Antes de modificar el lastre o los ajustes, solicite al diseñador hidráulico que determine si las lecturas son coherentes con el comportamiento previsto del circuito e identifique cualquier problema hidráulico. La revisión debe abordar la retención de carga, la parada y los transitorios pertinentes según los requisitos de diseño de la máquina.

Utilice el mecanismo que realmente tiene la máquina

La fuerza del cilindro es un indicador útil del equilibrio cuando se relaciona con el mecanismo real. Una pluma apoyada directamente y un mecanismo de pantógrafo tienen relaciones de fuerzas diferentes. Las líneas de acción de los cilindros cambian con la posición, y la pluma, el mástil, las bielas y el conjunto del contrapeso pueden moverse de forma distinta.

Utilice el equilibrio de las partes conectadas, o una formulación adecuada de trabajo virtual, con la geometría y las ubicaciones reales de las masas. Comparar los momentos de gravedad opuestos respecto de un eje horizontal que pasa por el centro del rodamiento de giro puede describir un momento global en una posición. Por sí solo, esto no permite calcular la fuerza del cilindro de elevación. Utilice los pivotes y las trayectorias de carga reales de cada componente.

La misma fuerza de cilindro puede ocultar una carga mayor en la biela central

Considere un mecanismo de pantógrafo en el que una biela central conecta la pluma de la rueda de cangilones con un conjunto de contrapeso que tiene un pivote independiente. Compare la misma posición de elevación en reposo, sin cambios en la geometría ni en las demás cargas. Un accionamiento más pesado añade un momento gravitatorio respecto del pivote de la pluma de la rueda de cangilones.

Si la biela central aporta el momento de equilibrio de esa pluma, un brazo de palanca perpendicular sin cambios implica que el momento adicional por peso exige una mayor fuerza en la biela. Incluya los soportes del accionamiento y todos los demás elementos añadidos o retirados en sus ubicaciones reales.

Añadir contrapeso puede generar un momento opuesto en el conjunto independiente. Un ajuste adecuado puede restablecer la fuerza del cilindro en esa posición, mientras que la biela central conserva su carga incrementada. Ambas masas añadidas permanecen en la máquina.

Este resultado depende de la trayectoria de carga indicada. No puede trasladarse a todos los mecanismos de elevación. La coincidencia en una posición no demuestra coincidencia en todo el recorrido de elevación. Compruebe la biela central, sus conexiones de extremo, la pluma, los pivotes y los soportes del cilindro utilizando el sistema de fuerzas revisado.

Contraste el modelo de masas con evidencias independientes

Un modelo ajustado a una curva de elevación de la pluma puede sugerir cambios compatibles con la medición. Distintas combinaciones de masa y ubicación pueden producir curvas similares, sobre todo en un intervalo angular limitado. Una masa de ajuste inferida es un parámetro del modelo hasta que una evidencia independiente confirme un cambio físico.

Utilice los registros de equipos, los levantamientos y el pesaje para acotar la interpretación. Durst y Vogt analizan el pesaje para verificar la masa y el centro de gravedad calculados, y la necesidad de considerar la estabilidad cuando se añaden o retiran componentes pesados. [1] Los equipos situados en una plataforma de giro que no participa en la elevación pueden cambiar la masa total y las reacciones de apoyo sin un cambio correspondiente en la curva del cilindro.

En su explicación del pesaje indican: «La precisión de los resultados, sin embargo, depende del método utilizado». [1, página 232] Defina qué cargas recoge la medición, tenga en cuenta las demás acciones externas y establezca la incertidumbre de medida. El pesaje a nivel de los carriles puede acotar las reacciones globales y la proyección del centro de gravedad en la configuración medida. Por sí solo no determina la masa de cada componente, la altura del centro de gravedad ni un caso de carga no ensayado.

La vibración y las alarmas recurrentes pueden ayudar a identificar cuándo cambió el comportamiento. No son señales exclusivas de desequilibrio. Mantenga en la investigación las averías hidráulicas, la fricción, la instrumentación y el estado mecánico hasta que la evidencia permita distinguir las causas.

Acepte la configuración modificada de la máquina

Defina la envolvente admisible de fuerza del cilindro a partir del diseño de la máquina o de una reevaluación documentada. Evalúe la configuración revisada en las posiciones relevantes de elevación y giro, en estados cargados y vacíos, en casos de viento durante la operación y fuera de servicio, y en condiciones de mantenimiento. La curva de ensayo anterior es una referencia de diagnóstico; la aceptación requiere cumplir los límites de fuerza aplicables y las demás comprobaciones de la máquina.

Evalúe la resistencia de los componentes, los efectos de fatiga pertinentes, las cargas del rodamiento de giro, las reacciones en las ruedas y la estabilidad frente al vuelco conforme a la base de diseño aplicable. Incluya el contacto y el levantamiento de los apoyos cuando corresponda. Durst y Vogt distinguen la estabilidad en el apoyo de la superestructura de la estabilidad en los apoyos de traslación de la máquina, y consideran los cambios con la posición de esta. [1] Utilice la disposición real de los apoyos y los criterios de aceptación de la máquina.

Incluya las condiciones de fallo aplicables, como la transferencia de carga tras el fallo de un cilindro. Defina la respuesta requerida, por ejemplo, parada, retención de emergencia o recuperación controlada. Determine la demanda sobre el cilindro que sigue operativo y cualquier acción estructural asimétrica derivada de esa secuencia. Un ajuste favorable en una condición puede ser menos favorable en otra posición o durante un fallo.

Compruebe que los ajustes de protección sigan siendo coherentes con los límites estructurales e hidráulicos evaluados. El caso del apilador de Schmidt y van Rensburg incluía cargas subestimadas, conexiones y pernos deficientes, y protección inadecuada, incluida una alarma de sobrecarga ajustada demasiado alta. El caso demuestra por qué los límites de control y la capacidad estructural deben evaluarse conjuntamente. [2]

El registro de aceptación debe explicar la diferencia medida, identificar los supuestos de masa e hidráulica que se mantienen y comparar las demandas resultantes con los límites aplicables. Resuelva las incertidumbres que puedan cambiar la decisión antes de aceptar el ajuste.

Tras los trabajos aprobados, verifique las masas instaladas y sus posiciones, repita las mediciones de equilibrio definidas y complete los pesajes o ensayos funcionales exigidos por la evaluación. Registre la referencia aceptada y los límites revisados. El Boletín de Seguridad Minera 128 de Australia Occidental recomienda utilizar datos de equilibrio actuales al diseñar modificaciones y comprobar el equilibrio antes de trabajos que puedan afectar a la estabilidad. [3]

ACE puede evaluar cómo se relaciona un cambio en la tendencia de elevación de la pluma con la configuración de la máquina y definir las comprobaciones del mecanismo, de la estructura y de la estabilidad necesarias antes de cambiar el contrapeso.