Diseño de uniones para perfiles pultruidos fabricados en PRFV

Abstract

Esta investigación tiene como objetivo el diseño y análisis de la unión principal de postes para taladros de exploración minera, fabricados con perfiles pultruidos de plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV). Se evalúa el comportamiento mecánico de estas uniones bajo esfuerzos de contacto con un pasador y se predicen los modos de falla mediante simulaciones por elementos finitos, validadas experimentalmente. El estudio se desarrolla en el contexto de la minería de oro en Colombia, donde la reducción de peso es un factor clave para mejorar la eficiencia operativa, este aspecto es relevantes debido al difícil acceso a las zonas donde operan los taladros y a la alta humedad del ambiente, lo que incrementa el desgaste de las estructuras metálicas. Se caracterizan perfiles comerciales de PRFV a través de ensayos mecánicos y odelos computacionales para determinar su viabilidad en la sustitución de estructuras metálicas. Los resultados muestran que los perfiles pultruidos reducen significativamente el peso de la estructura del taladro, facilitando su transporte y operación en terrenos difíciles. Además, se identificaron los modos de falla críticos en las uniones y se optimiza el diseño para mejorar su desempeño estructural. Se concluye que el uso de PRFV en estructuras mineras es viable, y que proporciona ventajas en términos de durabilidad, peso y resistencia mecánica. Esta investigación contribuye al desarrollo de nuevas aplicaciones para materiales compuestos en la industria minera y establece bases para futuras optimizaciones en el diseño de uniones estructurales. (Texto tomado de la fuente)

This research aims to design and analyze the main joint of posts for mining exploration drills, manufactured with pultruded fiberglass-reinforced plastic (GFRP) profiles. The study evaluates the mechanical behavior of these joints under contact stresses with a pin and predicts failure modes through finite element simulations validated experimentally. The study is conducted in the context of gold mining in Colombia, where weight reduction is a key factor for improving operational efficiency. This aspect is particularly relevant due to the difficult access to the areas where drilling rigs operate and the high humidity of the environment, which increases the wear of metallic structures. Commercial GFRP profiles are characterized through mechanical tests and computational models to determine their feasibility for replacing metallic structures. The results show that pultruded profiles can significantly reduce the weight of the drill structure, facilitating its transportation and operation in difficult terrains. Critical failure modes in the oints were identified, and the design was optimized to enhance structural performance. It is concluded that using GFRP in mining structures is viable, offering advantages in durability, weight, and mechanical resistance. This research contributes to the development of new applications for composite materials in the mining industry and lays the foundation for future optimizations in structural joint design.