Revista de pulvimetalurgia y minería

Abstracto

Mecánica de par dinámico y deformación del suelo y simulación de la maquinaria virtual GAP

Samuel Frimpong, Ying Li y Raymond Suglo

La demanda mundial de petróleo crudo está creciendo a un ritmo más rápido que la oferta. Muchos yacimientos petrolíferos convencionales han alcanzado su punto máximo en
medio de una creciente demanda en todo el mundo. Las arenas petrolíferas y las reservas de petróleo pesado proporcionarán una solución parcial a este problema en el futuro previsible. Por lo tanto, se requiere investigación para proporcionar respuestas a los difíciles y desafiantes problemas asociados con la extracción económica de arenas petrolíferas. El sistema de tuberías articuladas terrestres (GAP) es una tecnología novedosa y potencial que se está considerando para la producción de arenas petrolíferas. Este documento trata sobre algunos resultados de las iniciativas de investigación actuales sobre la dinámica del sistema GAP y las interacciones máquina-arenas petrolíferas. Los modelos matemáticos que rigen el mecanismo GAP y la dinámica del terreno de las arenas petrolíferas se modelan con base en la teoría de la mecánica de cuerpos múltiples y del suelo, que se derivan de la dinámica de Newton-Euler. Estos modelos consisten en el modelo dinámico GAP para analizar el par motor dinámico del sistema, el modelo de contacto GAP pista-arena petrolífera para generar la fuerza de contacto entre las arenas petrolíferas y la pista y el modelo de arenas petrolíferas de carga-deformación para capturar el comportamiento dinámico de las arenas petrolíferas. Los resultados se utilizan para desarrollar simuladores de prototipos virtuales en 3D utilizando el software ADAMS. Los modelos de prototipos virtuales se validan utilizando datos del mundo real para generar el par motor para los diversos carros de la máquina GAP y la respuesta dinámica de las arenas petrolíferas al movimiento del carro. Los resultados de la simulación del efecto de la
fricción entre el suelo de arenas petrolíferas y el carro, la velocidad angular de la tubería y la carga aplicada a cada carro de la máquina sobre el par motor muestran que la carga y la fricción tienen una mayor influencia en el valor del par motor que la velocidad angular. Las interacciones entre las arenas petrolíferas y las vías a una temperatura ambiente de 25 °C se analizan en detalle en condiciones de material viscoelástico. El resultado de la simulación del efecto de la carga en la deformación de las arenas petrolíferas indica que el valor máximo de deformación aumenta de forma no lineal con una carga que varía de 0 a 60 t. Los resultados de la investigación proporcionan información fundamental sobre el despliegue eficaz de la maquinaria GAP en las duras condiciones de las arenas petrolíferas.