Análisis estático de una tolva de carga mediante el método de elementos finitos aplicable a la máquina para el mejoramiento de procesos de producción agroindustrial

Resumen

El presente estudio desarrolló un análisis estático por elementos finitos de una tolva de carga destinada al mejoramiento de procesos de producción agroindustrial, evaluando dos configuraciones de espesor de pared (1.0 mm y 1.5 mm) bajo condiciones operacionales reales. La metodología empleó Autodesk Inventor Professional 2026 para el modelado geométrico y Autodesk Inventor Nastran Editor Utility 2026 para el análisis estructural, implementando la teoría de Janssen para el cálculo de presiones granulares y el criterio de von Mises para la evaluación de tensiones multiaxiales. Los parámetros operacionales consideraron un caudal de 0.5 ton/h, densidad del material de 1,086.96 kg/m³ y fuerzas de impacto de 959.68 N. El estudio de convergencia alcanzó estabilidad numérica con 446,058 elementos, obteniendo tensiones máximas de 42.004 MPa y 17.657 MPa para espesores de 1.0 mm y 1.5 mm respectivamente. La configuración óptima de 1.5 mm demostró reducciones del 58.0% en tensiones y AISI 64.1% en deformaciones, alcanzando un factor de seguridad de 16.4. La validación mediante soluciones analíticas confirmó errores inferiores al 8.5%, estableciendo una metodología robusta transferible a otras aplicaciones de diseño de equipos agroindustriales.