jueves, 17 de abril de 2014

TRITURADORAS DE IMPACTO I

Título:
TRITURACION
Subtítulo
TRITURADORA DE IMPACTO - I
Fecha de realización:
16/04/2014
Grupo:
DISEÑO Y SELECCION DE MAQUINAS
Tema:
MAQUINAS MINERAS
Código:
DIS-MIN-TRI-05-01

INDICE

1 TRITURADORA DE IMPACTO.
1.1 INTRODUCCION.
1.2 TRITURADOR DE ACCION INDIRECTA.
1.2.1 TRITURADOR DE IMPACTO EJE HORIZONTAL.
1.2.2 TRITURADOR DE IMPACTO EJE VERTICAL.
1.3 TRITURADOR DE ACCION DIRECTA.
1.4 VENTAJAS DE LAS TRITURADORAS DE IMPACTO.
1.5 DESVENTAJAS DE LAS TRITURADORAS DE IMPACTO.
1.6 BIBLIOGRAFIA.



Fecha
Autor
Observaciones

16/04/2014
Ing. Juan Carlos Miranda Rios
Documento Base
Rev.01



Rev.02








TRITURACION

1 TRITURADORA DE IMPACTO

1.1 INTRODUCCION

En este grupo de máquinas, la fragmentación se produce por el choque brusco entre el material a triturar y la herramienta o útil triturador, aprovechando el efecto de la energía cinética de uno de los cuerpos puesto en movimiento. Dicha energía se transforma durante el impacto en energía de deformación o rotura, afectando de diferente manera  los minerales y  piezas de desgaste.

Existe una importante diferencia entre los materiales triturados por presiones (trituradoras de mandibula y giratorias) y los triturados por impacto. En aquellos triturados por presión se generan esfuerzos internos que posteriormente pueden provocar fatiga en el material, mientras que en los materiales que sufren fragmentación por impacto no se generan esfuerzos residuales. La condición de libre de esfuerzos internos es particularmente valorada en aquellos materiales usados para la fabricación de ladrillos, edificios, y carreteras.

El fundamento de las trituradoras que actúan por impacto radica en las tensiones que se producen en el interior de las rocas por la aplicación de una determinada fuerza F, las cuales son mucho mayores cuando dicha fuerza F es aplica rápidamente que cuando se aplica lentamente; como es el caso de las trituradoras por presión, donde parte de la energía se utiliza para la deformación plástica y no en la formación de grietas o roturas.

La resistencia a la deformación de una roca determinada, caracterizada por su resistencia a la rotura, es tanto mayor cuanto más rápidamente sea aplicada la fuerza F, de ello resulta que rocas blandas (fácilmente deformables) tienen tendencia a atascar las trituradoras de mandíbulas y giratorias donde la fuerza F se aplica lentamente (menor resistencia a la deformación), por el contrario se comportan como materiales frágiles (rompen y no se deforman) bajo la acción de las fuerzas de impacto, debido a que se aplica rápidamente (mayor resistencia a la deformación).

Figura 1 – Trituradora de Impactos

Otra ventaja que ofrece este tipo de trituradoras corresponde a la forma del producto. En trituradoras giratorias el producto tiende a ser mas elongado debido a su alta tasa de reducción y la habilidad de ciertas piezas de pasar a través de la cámara de triturado sin romperse. En las trituradoras de impacto todo el material es sujeto a impacto y aquellas que poseen forma alargada, debido a su menor resistencia en su sección transversal, se rompen.

Figura 2 – Detalle Trituradora de Impactos

La figura 2 muestra un corte de una trituradora de impacto típica. La herramienta o útil triturador (martillo) están hechos de acero al manganeso, acero, o más recientemente de hierro fundido nodular el cual posee carburo de cromo, mismo que es extremadamente resistente a la abrasión. Las placas de protección están hechas del mismo material.

Para triturar grandes bloques de mineral, la velocidad debe ser relativamente baja, por otro lado para la trituración de pequeños fragmentos la velocidad debe ser alta.

Debido al alto grado de desgaste al que están sometido los elementos durante el proceso de trituración, su uso está limitado principalmente a materiales no abrasivos, por lo cual se utilizan ampliamente en el tratamiento de materiales de cantera y carbón, siendo los materiales de cantera los que ofrecen un producto de alta calidad casi cubico.

La finura de la trituración queda definida por la abertura de paso que queda entre los martillos y las placas de blindaje. El tamaño máximo de las partículas del producto, queda determinado por la separación que haya entre las barras del emparrillado de salida. Los emparrillados cierran al rotor en un arco que oscila entre 120 y 180°.

La distancia entre los extremos de los martillos y los barrotes de la parrilla debe ser siempre inferior a la separación prevista entre los citados barrotes.

Los barrotes de las parrillas pueden ser de sección triangular o trapezoidal. Los de sección triangular por ensancharse por debajo de las rendijas, ofrecen una menor resistencia al paso de los materiales y descargan más fácilmente, pero también sufren mayores desgastes y las aberturas resultan demasiado anchas rápidamente. Este efecto es menos pronunciado en los barrotes de sección trapezoidal, con los cuales se obtienen en el emparrillado un área mayor de la superficie abierta, que la dada por los barrotes de sección triangular.

Las aberturas del emparrillado de las trituradoras primarias que actúan como máquinas de una solo etapa, son generalmente de unos 25 mm. de anchura, obteniéndose un producto triturado con tan solo 3-5 % de partículas de tamaño mayor a 25-30 mm., siendo apto, por tanto, para la alimentación de los molinos. Sin embargo, llegan a emplearse aberturas de 40-60 mm. en trituradoras que deban alimentarse con materiales plásticos y con humedades de 6-8 %, siendo necesarias estas aberturas mayores para evitar el taponamiento de los emparrillados.

La fragmentación puede realizarse de dos maneras:

Indirecta: Cuando el material es lanzado a altas velocidades por medio de útiles contra los yunques o placas de impacto (Trituradora de impactos).


Directa: El material que es alimentado a bajas velocidades recibe el impacto de útiles que se mueven a elevadas velocidades (15-150 m/s) (Trituradora de martillos)


En ambos tipos de máquinas, se da tanto la fragmentación directa como la indirecta, pero dependiendo del tipo de máquina predominará un tipo de fragmentación sobre el otro.

El campo de aplicación de este grupo de máquinas va desde la trituración primaria de grandes fragmentos  hasta la pulverización. Las herramientas de choque pueden fijarse de forma rígida sobre el rotor o bien pueden estar unidos al rotor de forma articulada.

1.2 TRITURADOR DE ACCION INDIRECTA

Esta máquina tritura materiales gracias a la acción de una alta fuerza de impacto. Cuando los materiales ingresan en la cámara de trituración, los mismos son golpeados e impulsados a una alta velocidad a través de una barra, siendo lanzados contra una placa de impacto con una elevada cantidad de movimiento, donde al momento del choque se produce la fractura y trituración del material. Si el material no alcanza el tamaño deseado, el mismo es trasladado y nuevamente impulsado contra las placas de trituración hasta que alcanzan el tamaño requerido, para luego ser expulsado de la trituradora a través de los emparrillados en la parte inferior.

1.2.1 TRITURADOR DE IMPACTO DE EJE HORIZONTAL

Son máquinas constituidas básicamente por un rotor (E) de acero fundido o electrosoldado de forma cilíndrica y horizintal, sobre el cual van fijadas las barras de impacto (1) que golpearán el material fragmentándolo y lanzándolo.

Figura 3 – Detalle Trituradora de Acción Indirecta

Los fragmentos de mineral lanzados por las barras de golpeo contra las placas de impactos (2) se fragmentaran, para a continuación volver a ser trasladados y lanzados por las barras del rotor contra las placas de impactos (3).

El reglaje o regulación del tamaño de salida se realiza a través de los tornillos (4) y (5) o de forma hidráulica. Siendo el reglaje la distancia mínima entre el extremo del percutor y la superficie externa de la placa de impactos (d).

Casi la totalidad del material triturado saldrá con una dimensión inferior a d.
Las placas (2) y (3), pueden girar alrededor de los ejes (A) y (B), pero sólo se podrán levantar ante una fuerza superior a la estimada para un esfuerzo normal de fragmentación, como es el caso de la entrada de fragmentos metálicos o intriturables, evitando la rotura de piezas importantes.

La alimentación se produce por la abertura de entrada (C) y la salida del producto por (D).

Las barras de impactos están fabricadas de acero al manganeso cuando el material es poco abrasivo y de acero al manganeso-cromo cuando el material es algo abrasivo. Estas son intercambiables (ver Fig.4) y su desgaste es relativo a su forma de uso y tipo de material a triturarse.

Figura 4 – Elementos Percutores de Trituración

El rotor gira en el interior de una carcasa o bastidor fabricado por chapas laminadas de gran espesor y reforzada por la parte exterior a través de nervios.

El interior va forrado de chapas de acero al manganeso atornilladas para su fácil sustitución.

Debido a la gran reducción de tamaño que se produce, se requiere que el espacio dentro de la máquina sea amplio para permitir una amplia expansión del material al fragmentarse y que sus trayectorias hacia las placas no sean interferidas por choques con otros granos.

Estos trituradores pueden trabajar con descarga libre por gravedad o descarga cerrada por medio de rejilla para el control del tamaño de salida, aunque lo normal cuando se quiere tener un control minucioso sobre los sobre tamaños es emplear cribas externas y trabajar en circuito cerrado.

1.2.2 TRITURADOR DE IMPACTO EJE VERTICAL

En estos trituradores el rotor porta-percutores gira en un plano horizontal a través de un eje vertical.

Figura 5 – Triturador de impacto de eje vertical

Se pueden encontrar dos tipos de máquinas en función del principio de fragmentación del material:

Trituración roca-metal.- El principio de fragmentación del mineral es igual que en los equipos vistos anteriormente.

El material a triturar se introduce por la parte superior del aparato (ver figura 6) y cae a un plato distribuidor situado en el centro del rotor de donde es lanzado violentamente por los lanzadores-percutores contra las caras de los yunques o placas de impacto sufriendo la fragmentación correspondiente.

Figura 6 – Detalle Trituración Roca - Metal

Después del impacto con las placas, los fragmentos rebotarán para volver a colisionar con los fragmentos lanzados o ser golpeados por los percutores nuevamente, para posteriormente caer por gravedad por la parte inferior.

Se denomina de trituración roca-metal, porque el material está en contacto directo con los útiles de impacto y golpeo durante la operación de fragmentación. Debido al intenso roce entre el material y los elementos metálicos de estos equipos, el desgaste que se produce en dichos elementos es mayor que en los equipos de trituración de mandíbulas, giratorias y rotativas, bajo las mismas condiciones.

Trituración roca-roca.- Este tipo de máquinas surge para dar solución a los inconvenientes del excesivo desgastes que aparecen con los equipos de trituración roca-metal.

La fragmentación se produce como consecuencia de los choques entre los fragmentos de alimentación y material que protege las partes metálicas del equipo con lechos o depósitos gracias a la disposición de unos resaltes realizados para tal efecto (ver figura 7).

Figura 7 – Detalle Trituración Roca - Roca

Debido a un cierto movimiento del material estático y de la poca masa relativa de los fragmentos, las velocidades que deben alcanzar los granos deben ser elevadas (60-70 m/s). Lo que conlleva un aumento en el consumo de energía.

Han aparecido nuevos diseños para intentar disminuir ese aumento de consumo energético. La alimentación se divide en dos corrientes (Ver figura 7 y 8), una que va al plato del rotor y es proyectada y otra corriente que cae por gravedad entre el rotor y el estator, que chocará con los granos lanzados por el plato, fragmentándose entre los mismos y contra la masa de roca situada en el estator.

Con esta forma de trabajar se aumenta la capacidad de producción sin aumentar la potencia y se logra reducir la cantidad de finos producidos.

Algunos autores denominan a estos nuevos modelos de equipos con el nombre Trituradores de eje vertical de doble impacto.

Figura 8 – Trituración de Doble Impacto

No son adecuadas para trituración primaria. Se emplean en etapas terciarias e incluso en etapas cuaternarias, pero pueden operar tanto en circuito abierto como en circuito cerrado.

Son equipos utilizados como correctores de forma de los materiales procedentes de los trituradores de cono, ya que dan al producto una mayor cubicidad.

El tamaño de alimentación varía según los equipos entre 20-170 mm.

1.3 TRITURADOR DE ACCION DIRECTA

Las trituradoras de acción directa o de martillos actúan por efecto de impacto de los percutores o martillos sobre el material a desintegrar. Suelen utilizarse para trituración secundaria, aunque los grandes trituradores de impacto también se usan para trituración primaria.

Existen dos tipos de trituradoras de martillo, la de martillos fijos (o rígidos) y la de martillos locos (o articulados).

Figura 9 – Trituración de Acción Directa

En la Figura 9, se puede ver un esquema de este tipo de trituradora, que cuenta con una cámara de desintegración (3), con una boca de entrada del material en la parte superior (5) y una boca de descarga cerrada por una rejilla (4). En el interior de la cámara hay un eje (1), que gira a gran velocidad y perpendicularmente a él, van montados rígidamente los elementos de percusión (martillos) (2).

El material a triturar ingresa por la boca de entrada (5) y por gravedad cae al interior de la cámara de desintegración, donde es golpeado por los martillos, estos por un lado fraccionan el material y por otro impulsan los mismos contra las placas de desintegración. Este proceso se repite varias veces hasta que alcanza un tamaño tal que puede pasar por la rejilla de la descarga (4). Este es el caso de la trituradora de martillos fijos.

En el caso de los martillos locos, los mismos se encuentran unidos al eje mediante una articulación y, por la fuerza centrifuga que se genera al momento de girar el eje, se posicionan perpendicularmente en posición de trabajo. El tamaño de salida de los materiales triturados puede variarse cambiando la rejilla de salida.

Ante la presencia de intriturables, debido a la articulación de los martillos y al no estar rígidos al rotor, estos retrocederán al golpear a dichos elementos resistentes, evitando así su rotura.

El componente predominante del trabajo de trituración es la acción de choque contra las placas, que depende de la velocidad periférica del rotor. Esta suele variar entre 15 – 50 m/s. Cada tipo de roca exige la correspondiente velocidad angular, al objeto de lograr la capacidad máxima con el tamaño de partícula más ventajoso. Las velocidades pequeñas dan una granulometría final gruesa, mientras que las altas las dan finas.

Figura 10 – Trituración de Acción Directa- Martillos Locos

Las trituradoras de martillos son adecuadas para materiales quebradizos, duros o semiduros, que tengan planos de exfoliación naturales (la rotura se produce de acuerdo con dichos planos). En cambio no son apropiadas para materiales blandos, plásticos o húmedos, ya que no rompen por choque. Aunque si es posible triturar materiales que contengan constituyentes plásticos (mezclas de caliza + arcilla).

La alimentación debe ser bien estudiada para que el material sea golpeado horizontalmente por los martillos. Si los bloques caen con una velocidad insuficiente son golpeados por el borde exterior del martillo, que se redondea rápidamente por desgaste, y el material saldra en mala dirección, disminuyendo rápidamente la capacidad de la máquina.

La proporción de finos producida es más elevada que con las trituradoras que actúan por presión, aumentando con la velocidad del rotor y cuanto más friable sea el material. Por otra parte la forma de los granos del producto triturado, como ya se mención antes es “más cúbica”.

Figura 11 – Tipos de Martillos

Los diferentes usos de los martillos según su forma son:

(a) Es el más empleado y el más simple.
(b) Martillo reversible.
(c) Martillo pesado con ensanchamiento de la cabeza.
(d) Martillo para materiales tenaces y fibrosos.
(e) Martillo para pulverización.
(f) Martillo reversible.
(g) Martillo formado por una masa metálica y cadena para el desterronamiento de abonos.
(h) Martillo con forma de cuchilla.
(i) Martillo con cabeza sustituible.
(k) Martillo pesado para trituración primaria.
(l) Batidores para el tratamiento de materiales metálicos (virutas, chapas finas, etc.).
(m) Batidores para las mismas aplicaciones que el anterior.
(n) Martillo especial.
(p) Martillo con forma de estribo.

1.4 VENTAJAS DE LAS TRITURADORAS DE IMPACTO
  • Elevada relación de reducción (10:1circuito abierto - 40:1 circuito cerrado)
  • Trituración más selectiva (mejor liberación).
  • Da un producto con un buen factor de forma (mejor cubicidad).
1.5 DESVENTAJAS DE LAS TRITURADORAS DE IMPACTO
  • No son adecuados para materiales abrasivos, salvo que sean muy blandos.
  • No son adecuados para materiales duros, salvo que tengan textura estratificada.
  • Elevado consumo de acero.
  • Se necesita regular la altura de alimentación y distribuir la alimentación a lo largo del rotor; para ello se deberán usar tolvas de alimentación.
1.6 BIBLIOGRAFIA
  • http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/5545/mod_resource/content/1/Tema_3_-_Reduccion_de_Tamano-Trituracion.pdf.
  • http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion12.CEMENTOS.TrituracionMateriasPrimas.pdf
  • SME Mining Engineering Handbook – 2nd Edition Volume 1
  • Guía de Asistencia Técnica de EE en Sistemas Tratamientos de Materiales de Chancado, Molienda, Agitación y Secado 2010 – Gobierno de Chile Ministerio de Minería, Eficiencia Energética Un Programa País.
  • Mineral Processing Techmology – Barry A. Wills, Tim Napier-Munn
  • http://www.trituradoras-machacadora.mx/blog/trituradores-de-impacto-o-de-martillos-fijos.html
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