CHANCADO Y CLASIFICACIÓN DE MINERALES Jorge Ipinza, Dr.Sc. Ingeniero Civil Metalúrgico
Chile, Santiago 13 de abril del 2015
INTRODUCCION • Una vez que el mineral ha sido extraído desde la mina, este puede presentar variados tamaños de partículas, los cuales pueden ir desde varios metros de diámetro a unos cuantos micrones. • Por lo anterior, se hace necesario manejar y reducir el tamaño de las rocas minerales obtenidas, por las siguientes razones: – Liberar especies minerales comerciales, desde una matriz formada por minerales de interés y ganga. – Promover reacciones químicas o físicas rápidas, a través de la exposición de una gran área superficial. – Producir un mineral con características de tamaño deseable para su posterior procesamiento, manejo y/o almacenamiento. – Satisfacer requerimientos de mercado, en cuanto a especificaciones de tamaños particulares en el producto. 2
INTRODUCCION • Para desintegrar una partícula mineral se necesita aplicar una energía, debido a que todos los materiales presentan fallas que pueden ser macroscópicas (grietas) o microscópicas. • Logrando que esta energía se propague por las grietas, se permite el rompimiento de los enlaces atómicos.
Propagación de una grieta por ruptura de uniones químicas bajo esfuerzo externo (aplicación de fuerza)
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INTRODUCCION
Aplicación de fuerzas mecánicas para generar grietas
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INTRODUCCION Los esfuerzos se traducen en consumo de energía, tema sumamente crítico al momento de desarrollar un proceso minero.
Esfuerzos versus consumo de energía 5
INTRODUCCION MECANISMOS DE CONMINUCIÓN Fractura: es la fragmentación de un cuerpo solido en varias partes debido a un proceso de deformación no homogénea. Los métodos de aplicar fractura en un mineral son: Compresión: la aplicación de esfuerzos de compresión es lenta. Normalmente se produce en máquinas de chancado en que hay una superficie fija y otra móvil. Da origen a partículas finas y gruesas. La cantidad de material fino se puede disminuir reduciendo el área de contacto utilizando superficies corrugadas. Impacto: Es la aplicación de esfuerzos comprensivos a alta velocidad. De esta manera la partícula absorbe mas energía que la necesaria para romperse. El producto, normalmente, es muy similar en forma y tamaño. Cizalle: El cizalle ocurre como un esfuerzo secundario al aplicar esfuerzos de compresión y de impacto. Produce gran cantidad de finos y, generalmente, no es deseable. 6
INTRODUCCION MECANISMOS DE CONMINUCIÓN Astillamiento: La ruptura de esquicios de una partícula, ocurrida por la aplicación de esfuerzos fuera del centro de la partícula, genera el mecanismo de astillamiento.
Abrasión: Cuando el esfuerzo de cizalle se concentra en la superficie de la partícula se produce abrasión.
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INTRODUCCION CONSUMO DE ENERGÍA Gran parte de la energía mecánica suministrada a un proceso de conminución, se consume en: Deformación elástica de las partículas antes de romperse Deformación plástica de las partículas, que originan posteriormente la fragmentación de las mismas. Fricción entre las partículas. Vencer la inercia de las piezas de la máquina Deformaciones elásticas de la máquina Producción de ruido, calor y vibración de la instalación Generación de electricidad Roce entre partículas y piezas de la máquina Pérdidas de eficiencia en la transmisión de la energía eléctrica y mecánica
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CHANCADO DE MINERALES El proceso de chancado, es una transferencia de energía mecánica al flujo de mineral en su paso a través de la cámara de trituración, para reducir su tamaño. El concepto Mine to Mill implica concebir las operaciones de perforación y tronadura como parte integral de una cadena de operaciones en la que las primeras tienen una gran incidencia en los costes totales de extracción y tratamiento. Chancado es aquella operación unitaria o grupos de operaciones concernientes a la reducción de trozos grandes de rocas hasta fragmentos, donde las partículas más grandes en el producto son del orden de 1/4" a 3/8". El término chancado se aplica a las reducciones subsecuentes de tamaño hasta alrededor de 25 [mm], considerándose las reducciones a tamaño más finos como molienda.
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ETAPAS DE CHANCADO • •
Debido a la dureza del mineral es imposible reducir en una etapa o equipo desde un tamaño muy grueso a otro muy fino (excesivo requerimiento de energía). Por ello esta operación se realiza en varias etapas, como se indica en la tabla siguiente.
Etapa de chancado
Rango de tamaño
HP/ton de mineral
Tipo de equipo
Primario
200 cm – 100 mm
0,35
Chancador de mandíbula o giratorio
Secundario
100 mm – 10 mm
0,3 - 3
Chancador de cono
Terciario
10 mm – 1 mm
3-6
Chancador de cono
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ETAPAS DE CHANCADO EN LA HIDROMETALURGIA
Chancador secundario
Chancador giratorio
Chancador terciario
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ETAPAS DE CHANCADO •
Chancador Primario: Fractura la mena de alimentación proveniente de la mina, desde 60" hasta bajo 8" a 6" de producto.
•
Chancador Secundario: Toma el producto del chancador primario y lo reduce, en una pasada hasta 3" o 2" de producto.
•
Chancador Terciario: Toma el producto del chancador secundario o chancadores intermedios reduciendo el material bajo 1/2" o 3/8".
•
La decisión en cuanto a qué tipo de chancador utilizar, dependerá del tipo de material y aplicación que se quiera dar al material. Los chancadores se clasifican de acuerdo al tamaño del material tratado, con subdivisiones en cada tamaño y de acuerdo a las formas de aplicación de fuerzas.
•
En general, el chancado puede dividirse en chancado grueso y fino: – Chancado grueso ↔ Chancador primario – Chancado fino ↔ Chancador Secundario, Terciario, 4°, 5°,…
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Capacidad de Tratamiento (Ton)
HISTORIA DEL CHANCADO PRIMARIO
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HISTORIA DEL CHANCADO PRIMARIO • 1911 se construye el primer giratorio. El N°5 con una abertura de alimentación de 18”, 150 a 200 tph, 150 kW (200 hp). • 1919 se introduce en primer giratorio de 60”: – Operación: 60 ktd – Peso: 355 ton (780.000 lbs) – Potencia: 330 kW (450 hp)
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HISTORIA DEL CHANCADO PRIMARIO • Traylor Tipo C (Bulldog) • Descarga lateral. Conducción por correa. • Se hace posible por la invención de la pala de vapor en la década del 1900. • Operación: considerada básica • Mantención: primitiva e intensa (múltiples diariamente) • Producción: pequeña comparada con la de hoy (150 – 200 tph) • Reducción: En el orden de 2-4:1 • Potencia: en el orden de 150 kW (200 hp) • Flexibilidad: básica 15
HISTORIA DEL CHANCADO PRIMARIO • • • • •
• • • • • •
Traylor Tipo C (Bulldog) Descarga circular. Conducción por correa. Introducido en la década del 1950. Ajuste hidráulico introducido en la década del 60. Reemplazado finalmente en la década de 1990.
Operación: Mejorada grandemente comparada con la primera máquina. Mantención: más moderna y amigable con el usuario. Producción: 3800 stph Reducción: en el orden de 3-4:1 Potencia: En el orden de 350 kW (500 hp) Flexibilidad: buena
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HISTORIA DEL CHANCADO PRIMARIO • • • • • • • • • • • •
Traylor Tipo NT Descarga circular., conducción por correa. Utiliza nuevas técnicas en el diseño. Componentes modularizados y simplificados. Modernos sistemas de control. Servicio de excéntrica para el manto. Operación: moderna. Mantención: Muy amigable con el usuario. Producción: sobre 4500 tph Reducción: en el orden de 2-4:1. Potencia: en el orden de 750 kW (1000 hp) Flexibilidad: muy buena. 17
HISTORIA DEL CHANCADO PRIMARIO • • • • •
Traylor Tipo TS. Descarga circular, accionado por eje. Utiliza nuevas técnicas de diseño. Incorpora modernos sistemas de control. Servicio de excéntrica desde la parte superior.
• • • • •
Operación: última tecnología Mantención: muy amigable con el usuario. Producción: sobre 8000 tph Reducción: En el orden de 2-4:1 Potencia: en el orden de 1200 kW (1500 hp) • Flexibilidad: excelente. 18
HISTORIA DEL CHANCADO PRIMARIO
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LINEA DE TIEMPO DEL CHANCADOR PRIMARIO
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CHANCADOR PRIMARIO
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TEORIAS DE CHANCADO •
Bond dice que la energía que se necesita para triturar las partículas es proporcional a la longitud de la grieta que se produce previamente a la rotura de la partícula y esto expresado matemáticamente se dice que es proporcional a los cinco medios del diámetro de la partícula.
Teoría de Rittinger
Teoría de Kick
Teoría de Bond
• E d2 • Exponencial = 4/2 • Válida para molienda fina • E d3 • Exponencial = 6/2 • Válida en molienda gruesa • E d5/2 • Exponencial = 5/2 • Combinación de ambas
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DEFINICIONES P80: Es una expresión para la granulometría de un producto, generalmente en micrones, a través del cual el 80% del material pasará cierto diámetro. 100 90
Acumulado Pasante(%)
80 70 60 50
d50 :1700 um
40 30 20 10
CSS (Close side seeting): Ajuste del lado cerrado, que es la abertura mínima o separación entre el manto y las superficies cóncavas de un chancador giratorio. 0
10
100
1000
10000
100000
diámetro partícula (um)
OSS (Open side seeting): Ajuste del lado abierto, que es la mayor abertura que se genera por el movimiento excéntrico del chancador giratorio.
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CHANCADOR PRIMARIO FFE MINERALS •
Los tamaños típicos de fabricación de FFE Minerals son:
•
Posee 4 modelos de distinta capacidad y potencia para cada tamaño: – Estándar o TCB; la más liviana y de menor tamaño – TC, más pesada y de mayor potencia que la estándar – XTC, de servicio extra pesado, de mayor potencia y la más robusta de las tres. – NT, de servicio extra pesado con innovaciones tecnológicas. 24
CHANCADOR PRIMARIO FFE MINERALS • Los factores considerados para seleccionar las dimensiones de un chancador y la potencia a instalar son: – – – – – – – – –
Tipo de mineral a chancar Sistema de alimentación Tamaño del mineral en la alimentación Tonelaje de diseño Work index de chancado Resistencia a la compresión Densidad másica Contenido de humedad en el mineral Tamaño de producto requerido
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CAPACIDAD DEL CHANCADOR
El rango nominal de capacidad de los equipos giratorios es de 1560 tph hasta 7700 tph aproximadamente. 26
MODELOS DE CHANCADORES GIRATORIOS DEL TIPO METSO MINERALS
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MODELOS DE CHANCADORES GIRATORIOS DEL TIPO METSO MINERALS
• Los valores de a y b en este caso están en pulgadas. a : 42 pulg; b : 65 pulg
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CAPACIDAD DEL CHANCADOR
• La velocidad promedio del flujo de mineral para cada altura h, estará determinada por los factores del mineral siguientes: – – – – – –
Curva granulométrica Coeficiente de fricción Factor de forma Fragmentabilidad Humedad Factor de tamaño.
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VARIABLES DE ENTRADA
• Las principales variables de entrada al proceso de Chancado son las siguientes: – – – – –
Granulometría descarga Chancador primario (P80) Dureza mineral Humedad % Finos naturales (eventualmente producidos por tronadura) Top Size
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EFECTO DE LA DUREZA DEL MINERAL SOBRE EL F80 GRANULOMETRÍA ROM POR TIPOS DE ROCA 100,0
90,0
andesita
F80
80,0
pórfido % Pasante Acumulado
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0 0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
Tamaño (cm) AND/TUFF K
AND/TUFF SC
AND/TUFF P
PQF K
ANH ANH
HORN HORN
DAC SC/QS
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COMPONENTES DEL CHANCADOR PRIMARIO GIRATORIO Está constituido por un eje vertical (árbol) con un elemento de molienda cónico llamado cabeza, recubierto por una capa de material de alta dureza llamado manto. La cabeza se mueve en forma de elipse debido al efecto de movimiento excéntrico que le entrega el motor.
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CARACTERISTICAS DEL CHANCADOR PRIMARIO GIRATORIO •
El movimiento máximo de la cabeza ocurre en la descarga evitando los problemas de hinchamiento del material.
•
Debido a que chanca durante el ciclo completo, tiene más capacidad que un chancador de mandíbulas del mismo tamaño (boca), por lo que se le prefiere en plantas que tratan altos flujos de material.
•
Operan normalmente en circuito abierto, aunque si el material de alimentación tiene mucho fino, éste debe ser preclasificado.
•
El tamaño de los Chancadores Giratorios se especifica por la boca (ancho de la abertura de admisión) y el diámetro del manto. El casco exterior es de acero fundido, mientras que la cámara de chancado está protegida con revestimientos o "cóncavos" de acero al manganeso.
•
La cabeza está protegida por un manto de acero al manganeso la que a su vez está recubierta por alguna resina epóxica, poliuretano, goma o algún otro recubrimiento. 33
LADO ABIERTO DEL CHANCADOR (OSS) • El operador/mantenedor es responsable de ajustar el lado abierto del chancador (OSS: OPEN SIZE SETTING) para generar un producto del tamaño requerido. • Se recomienda efectuar mediciones y ajustes de manera semanal, para mantener el perfil granulométrico del producto del chancador, considerando el desgaste de los componentes (manto – corazas) o cada vez que haya motivo para sospechar que ha cambiado el ajuste o después de un trabajo de mantención importante en el chancador. • La medida a la cual se debe ajustar el OSS, por ejemplo, es de 7”.
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OSS • Es imposible medir el OSS mientras el chancador está en operación, pero el ajuste del lado cerrado (CSS), o garganta, se puede medir fácilmente.
• La carrera del chancador se define como la distancia de desplazamiento del muñón excéntrico del chancador. • Al conocer la carrera y la garganta del lado cerrado del chancador, se puede calcular fácilmente el ajuste del lado abierto, mediante la ecuación:
CSS + CARRERA = OSS
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CSS • El ajuste del lado cerrado (CSS: CLOSE SIZE SETTING), se mide pasando a través del chancador un metal maleable blando, como por ejemplo una bola o lámina de plomo, o bien de plumavit. • La bola es sólo un poco más grande que el ajuste del lado abierto del chancador y se ata a una cuerda o a un alambre para que se pueda recuperar fácilmente después de hacerla pasar por el chancador. • La bola se baja lentamente a través de la boca del chancador y, a medida que pasa por éste, la comprime hasta dejarla de un grosor igual al CSS.
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OSS • Una vez que se recupera la bola, el operador puede medir la bola para determinar el ajuste del lado cerrado y, luego, realizar el cálculo anterior para determinar el OSS. • El chancador primario se ajusta levantando o bajando el manto, con el sistema de ajuste hidráulico.
• Al bajar el manto, aumenta el OSS; al levantar el manto, disminuye el OSS. • La garganta del chancador se revisa y ajusta mientras el chancador está en operación y la cámara está vacía.
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ALTURA DEL MANTO •
La altura del manto del chancador se muestra en pulgadas o mm.
•
Haga una aproximación de cuánto se debe levantar o bajar el manto para alcanzar el ajuste deseado del chancador y utilice la curva de calibración para determinar el movimiento porcentual del manto.
•
Cuando los cóncavos y manto del chancador están nuevos, un movimiento ascendente de 1 pulgada del manto (25,4 mm) produce una reducción del OSS de aproximadamente ¼ pulgada (6 mm).
•
Una vez que se han desgastado las superficies del chancador, aumenta la altura en que se logra la garganta deseada. Sin embargo, la relación del movimiento del eje con respecto de la reducción del ajuste, permanecerá bastante constante.
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COMPONENTES DEL CHANCADOR PRIMARIO GIRATORIO
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SISTEMA DE POSICION DEL MANTO
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CURVA DE CALIBRACIÓN DEL MANTO (CASO MINERA PEÑASQUITO) Posición Mantle
Posición (%)
O.S.S.
0" 1/2" 1" 1 1/2" 2" 2 1/2" 3" 3 1/2" 4" 4 1/2" 5" 5 1/2"
0 4.1 8.3 12.5 16.6 20.8 25 29.2 33.3 37.5 41.6 45.8
? ? ? 8 7/8" 8 1/2" 8 1/4" 8" 7 7/8" 7 5/8" 7 1/4" 7 1/6" ?
En sala de control se lleva el registro de la posición del manto y su porcentaje de posición respecto a un punto fijo (valor establecido en 10% o mínima posición). 41
CONTROL DEL OSS PROCEDIMIENTO ALTERNATIVO Durante las operaciones normales, es posible que no resulte práctico pasar un objeto por el chancador.
Examine el material que se descarga del chancador a la correa transportadora de descarga.
Fíjese en el tamaño superior del material. Si un
porcentaje importante del material tiene un tamaño mayor máximo deseado, entonces es necesario reducir el OSS del chancador.
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CH. FULLER TRAYLOR • • • • •
CDA Chancador Fuller Traylor , 60”x89” Potencia: 600 kW OSS: 7” CSS: 5 ¼”
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CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGÍA
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CONTROL VISUAL DEL MATERIAL A COPIADO EN STOCK-PILE
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CONTROL VISUAL CORREA OVERLAND
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DESCARGA DE CAMIONES El ingreso de camiones al sector de descarga, es regulado mediante el uso de semáforos y por sensores de detección de presencia, por cada lado de descarga al buzón de alimentación del chancador primario.
Las operaciones de los semáforos tienen las siguientes restricciones:
Sólo puede ingresar un camión por cada lado, por lo que cuando ingresa un camión por uno de los lados, la luz del semáforo del lado correspondiente debe permanecer en rojo hasta que el camión se retire. Puede descargar sólo un camión sobre la tolva del chancador a la vez, de manera que cuando ingresa un camión por el lado Norte y un camión por el lado Sur, el camión que llegó primero a la zona de descarga bloqueará la descarga al otro, hasta que el primero abandone la zona de descarga.
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UTILIZACIÓN CHANCADO PRIMARIO GIRATORIO
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DISPONIBILIDAD DE UN CHANCADOR
Minera Zaldívar
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EFECTO DE LA ARCILLA EN EL CHANCADO PRIMARIO • Como la arcilla es pegajosa, se adhiere a las piezas de las máquinas que están en contacto con el material, disminuyendo la capacidad de los equipos. • Además, como es plástica, provoca que todo el material se comprima en la cámara de chancado, por lo tanto, se corre el riesgo que el chancador se atolle, y también al estar en contacto con el agua se hincha, por lo que aumenta su volumen, disminuyendo su capacidad de tratamiento.
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Humedad natural minerales de cobre
VOLUMEN DE ARENA VS CONTENIDO DE HUMEDAD
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EFECTO EN LA CAPACIDAD DEL EQUIPO
Coeficiente de disgregación del material
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0 material sin finos
arcilla arenosa
arcilla seca
arcilla húmeda
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ROMPEDOR DE ROCAS O PICAROCAS •
El martillo hidráulico y la pluma del rompedor de rocas son activados por una unidad de energía hidráulica común de 75-kW.
•
El rompedor de rocas (pica rocas, permite al operador romper las rocas que son demasiado grandes como para entrar en la cavidad del chancador primario).
•
El rompedor de rocas consta de: – un conjunto de pluma, montado en un cojinete oscilatorio – un piñón accionado por motor hidráulico y un accionamiento de oscilación del engranaje rotatorio – un martillo operado hidráulicamente para romper rocas. La pluma y el martillo se operan desde una consola de control portátil mediante palancas de control.
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ROMPEDOR DE ROCAS O PICAROCAS • Las estructuras de la pluma y del brazo del rompedor de rocas no fueron diseñadas para carga lateral. • Los lados del martillo, del brazo o de la pluma no deben utilizarse como un martillo de impacto mientras se usa el accionamiento oscilatorio como fuente de energía. • El rompedor de rocas no debe utilizarse para empujar o tirar rocas hacia los lados usando la fuerza del accionamiento oscilatorio de la pluma. Se producirán daños. • El accionamiento oscilatorio se debe usar, exclusivamente, para posicionar el martillo. 54
LA GRÚA DE PEDESTAL
La Grúa Pedestal
Se utiliza exclusivamente para la mantención y manipulación del manto del chancador primario giratorio.
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Atollo de chancador
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ATOLLO DEL CHANCADOR
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ATOLLO DEL CHANCADOR
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ATOLLO DEL CHANCADOR
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CHANCADOR DE MANDÍBULA • Los chancadores de mandíbulas son equipos dotados de 2 placas o mandíbulas, en los que una de ellas es móvil y presiona fuerte y rápidamente a la otra, fracturando el material que se encuentra entre ambas. • Según el tipo de movimiento de la placa móvil, estos chancadores se clasifican en: Blake, Dodge ó Universal. • Los chancadores tipo Blake pueden clasificarse en Palanca Simple y Palanca Doble.
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CHANCADOR DE MANDÍBULA
Comparación entre un chancador de mandíbulas y un supervisor 61
CHANCADOR DE MANDÍBULA BLAKE Los chancadores tipo Blake pueden clasificarse en Palanca Simple y Palanca Doble. El chancador de mandíbulas se especifica por el área de entrada, es decir, la distancia entre las mandíbulas en la alimentación (Feed) que se denomina “Boca” y el ancho de las placas (largo de la abertura de admisión). Por ejemplo un chancador de mandíbulas de 30”x48” tendrá una boca de 30” y un ancho de las placas de 48” 62
CRITERIOS TÉCNICOS EN LA SELECCIÓN DEL CHANCADOR • Los criterios se selección son importantes para efectos de poder dividir entre que tipo de chancador utilizar en la etapa primaria de la conminución.
• Si se quiere alta capacidad, en general se prefieren los chancadores giratorios. Como norma general se debe tener muy en claro la capacidad requerida y el tamaño máximo a tratar. • Si el tamaño de abertura (boca) es más importante, se prefiere el chancador de mandíbulas.
• Si lo importante es el flujo másico, se prefiere el chancador giratorio. • Para una misma boca de entrada, el chancador giratorio procesa aproximadamente 3 veces más material que el chancador de mandíbulas, debido a que chanca durante el ciclo completo. 63
CRITERIOS ECONÓMICOS EN LA SELECCIÓN DEL CHANCADOR • Para equipos de tamaño similar se tiene que: • Los costos de capital y de mantención de un chancador de mandíbulas son levemente menores que los de un chancador giratorio. • El costo de instalación de un chancador de mandíbulas es mayor que el chancador giratorio. • Según el tipo de aplicación: • Los chancadores de mandíbulas se prefieren en materiales arcillosos, plásticos, etc., en general materiales blandos. • Los chancadores giratorios se prefieren en materiales duros, abrasivos, etc. 64
CHANCADORES SECUNDARIOS Y TERCIARIOS • Las chancadoras secundarias son más pequeñas que las chancadoras primarias. Tratan el producto del chancado primario (generalmente menor a 6 pulgadas de diámetro) ya sin elementos dañinos en el mineral tales como trozos metálicos, madera, etc. retirados en forma manual o con electro-imánes. • Al igual que las primarias, trabajan en seco y reducen el mineral a un tamaño adecuado para molienda o chancado terciario, si es que el material lo requiere. • Las chancadoras usadas en chancado secundario y terciario son esencialmente las mismas, excepto que para chancado terciario se usa una abertura de salida menor. • El equipo mas usado es la chancadora de cono aunque también se usan chancadores de rodillo y molino de martillo. 65
CARACTERISTICAS DE OPERACION
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VARIABLES DE RENDIMIENTO • CHANCADOR: Los principales factores que determinan el rendimiento de un chancador, está en su concepto de cámara de trituración, la cual depende entre otros, de: • • • •
GEOMETRÍA DE LOS PERFILES ANGULO DEL MANTO EXCENTRICIDAD R.P.M.
• El diseño de una buena cámara de trituración (perfil del revestimiento), tiene relación directa sobre: • CONSUMO DE POTENCIA • PERFIL GRANULOMETRICO DEL PRODUCTO • CAPACIDAD DE TRATAMIENTO • VIDA DEL REVESTIMIENTO (tasa de desgaste)
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CHANCADOR DE CONO • Es una chancadora giratoria modificada. La principal diferencia es el diseño aplanado de la cámara de chancado con el fin de lograr una alta capacidad y una alta razón de reducción del material. • El objetivo es retener el material por más tiempo en la cámara y así lograr una mayor reducción del material. • El eje vertical de esta chancadora es más corto y no está suspendido como en la giratoria sino que es soportado en un soporte universal bajo la cabeza giratoria o cono.
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Características del chancador de cono •
Como no se requiere una boca grande, el casco del chancador se abre hacia abajo lo cual permite el hinchamiento del mineral a medida que se reduce el tamaño, proporcionando un área seccional creciente hacia el extremo de descarga, por lo que la chancadora de cono es un excelente chancador libre.
•
La inclinación hacia fuera del casco permite tener un ángulo de cabeza mucho mayor que en la giratoria, reteniendo al mismo ángulo entre el material chancado.
Esto permite a esta chancadora una alta capacidad puesto que la capacidad de una chancadora giratoria es proporcional al diámetro de la cabeza.
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CARACTERISTICAS DEL CHANCADOR DE CONO • La amplitud de movimiento de una chancadora de cono puede ser hasta 5 veces el de una chancadora primaria, que debe soportar mayores esfuerzos de trabajo. • Operan a una mayor velocidad. El material que pasa por la chancadora está sometido a una serie de golpes tipo martillo en vez de una compresión lenta como ocurre en el caso de la giratoria, cuya cabeza se mueve lentamente. • La alta velocidad permite a las partículas fluir libremente a través de la chancadora y el recorrido amplio de la cabeza crea una gran abertura entre ella y el casco cuando está en posición totalmente abierta. • Esto permite que los finos sean descargados rápidamente. Logran una razón de reducción de entre 3/1 a 7/1. 70
TIPOS DE CHANCADORES DE CONO •
La chancadora de cono se produce en dos versiones: • Cono standard: para chancado secundario • Cono de cabeza corta: para chancado terciario
•
Ambos tipos difieren principalmente en la forma de la cámara de chancado. La chancadora de cono standard tiene un revestimiento escalonado lo que permite una alimentación más gruesa que el de cabeza corta.
•
El tamaño del material de alimentación depende del diámetro del cono. Para chancadora tipo cono estándar se tiene que:
Tipo Cono de 7’ Cono de 2’
Alimentación 4’’ – 25’’ 2’’ – 4’’
Producto 12’’ – 5’’ 0.5’’ – 1’’
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COMPARACIÓN ENTRE CHANCADOR DE MANDIBULA Y CONO
Chancadora de mandíbula
Chancadora de cono
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CARACTERISTICAS DEL CHANCADOR DE CABEZA CORTA • Tiene un ángulo de cabeza más agudo que la estándar, lo que ayuda a prevenir atollos debido al material más fino que trata. • Tiene una abertura de alimentación más pequeña, una sección paralela mayor en la sección de descarga y entrega un producto menor. • La razón de reducción que entrega varía entre 4/1 a 6/1. El tamaño máximo de la boca es de 10” y entrega un producto que varía entre 1/8” y 1”. • Trabajan normalmente en circuito abierto, pero a veces es recomendable harnear el material antes de pasar por el chancador para eliminar la parte de la alimentación que ya cumple con las exigencias de tamaño del producto. • Esto se recomienda, en general, cuando la alimentación contiene más del 25% del material menor que la abertura de salida del chancador. 73
REDUCCIÓN DE TAMAÑOS EN ETAPAS • Los equipos pueden combinarse en forma adecuada para lograr o aproximarse al intervalo de tamaño requerido para el producto final.
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ETAPAS DE CHANCADO
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RAZÓN DE REDUCCIÓN • Todas la operaciones de Reducción de tamaño se realizan por etapas: I, II, III... • Todos los chancadores, poseen una relación distinta entre los tamaños de la alimentación y la descarga. Esta relación se denomina razón de reducción.
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REGLAS PRÁCTICAS • Siempre considere las siguientes Reglas Prácticas: • Regla 1 Siempre que pueda utilice un Chancador de Mandíbula; es la alternativa más efectiva en relación a los costos.
• Regla 2 Para bajas capacidades utilice un Chancador de Mandíbula; y considere un Martillo Hidráulico para el sobre-tamaño. • Regla 3 Para altas capacidades utilice un Chancador de Mandíbula, con una abertura grande de alimentación. • Regla 4 Para muy altas capacidades, utilice un Chancador Giratorio.
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REGLAS PRÁCTICAS • Siempre considere las siguientes Reglas Prácticas: • Regla 1 Siempre que pueda utilice un Chancador de Mandíbula; es la alternativa más efectiva en relación a los costos.
• Regla 2 Para bajas capacidades utilice un Chancador de Mandíbula; y considere un Martillo Hidráulico para el sobre-tamaño. • Regla 3 Para altas capacidades utilice un Chancador de Mandíbula, con una abertura grande de alimentación. • Regla 4 Para muy altas capacidades, utilice un Chancador Giratorio.
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CHANCADOR DE RODILLOS
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CHANCADOR DE RODILLOS
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COMPARACIÓN EQUIPOS DE TRITURACIÓN
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DIAGRAMA CONVENCIONAL
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DIAGRAMA CON HPGR
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DIAGRAMA CON HPGR
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CONTROL DEL CHANCADO
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CONTROL DEL CHANCADO
Las variables que el Sistema Experto utiliza y que considera como variables medidas o monitoreadas (MEAS VAR) son las que se muestran a continuación: • • • • • • •
Corriente Chancador Secundario. Corriente Harnero Chanc. Secundario. Tonelaje pesómetro correas CT-134. Tonelaje pesómetro correas CT-135. Corriente Chancadores Terciarios. Corrientes Harneros Chanc. Terciarios. Nivel de taza de Chancadores Terciarios.
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CONTROL DEL CHANCADO
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STOCK-PILE
• Pueden variar en tamaño hasta más de medio millón de toneladas, estar parcial o completamente cubiertos o abiertos al medioambiente, pueden estar formados por equipos móviles, y la recuperación puede ser desde la superficie de la pila mediante carros, recuperador cucharón, o descargadores frontales, o por gravedad mediante varios tipos de alimentadores o compuertas ubicados bajo la pila. • Uno de los métodos más populares de recuperación por túnel desde grandes pilas de minerales es el uso de una combinación de varios alimentadores de correa, descargando a un transportador de correa de recuperación común (feeders).
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STOCK-PILE
• La fluidez de la mayoría de los minerales se ve afectada principalmente por: – – – – –
Porcentaje y distribución de tamaño de finos Contenido de humedad Tiempo de almacenamiento en reposo Presencia de arcillas, talcos, etc. Condiciones de congelamiento
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STOCK-PILE Si la pila es cónica, la capacidad total está dada por:
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STOCK-PILE ABIERTO
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STOCK-PILE CERRADO
Stock-pile tipo domo
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CLASIFICACION Y HARNEO • Separación de componentes desde una mezcla de partículas en 2 o mas fracciones de acuerdo a su tamaño y así evitar: – La entrada a chancadores de material fino, de manera de optimizar su capacidad y eficiencia en la etapa de reducción de tamaño.
– Que partículas de tamaño superior al tamaño de corte pasen a la etapa siguiente.
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CLASIFICACION Y HARNEO • Se llama harneo al proceso mecánico que realiza la separación de partículas en base a su tamaño, a través de su aceptación o rechazo por una superficie, normalmente una malla. • La superficie de la malla es el medio que contiene las aberturas que permiten el paso de aquel material que es inferior al tamaño de la abertura. • Las aberturas de las mallas pueden tener diferentes tamaños y forma geométrica, de acuerdo a su aplicación.
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FUNCIONES DEL HARNEO • Evitar la entrada del bajo tamaño a los chancadores, con el fin de incrementar su capacidad y eficiencia.
• Evitar que el sobretamaño pase a una próxima etapa de conminución. • Preparar una alimentación, en un rango granulométrico estrecho, para algún proceso de concentración posterior. • Generar un producto final de granulometría estricta, en aquellos casos donde el tamaño es parte importante de la especificación del producto. 95
CLASIFICACION Y HARNEO • Cuando se clasifica un material para obtener un producto dentro de un rango granulométrico específico, existen tres modos: – Clasificación gruesa, cuando se clasifica a 4 # Tyler o mayor.
– Clasificación fina, en la que el producto es clasificado entre -4 y +48 # Tyler. – Clasificación ultrafina, cuando el producto se clasifica a -48 # Tyler.
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VARIABLES DE RENDIMIENTO
• HARNERO: Los principales factores que determinan el rendimiento de un harnero son: • • • • •
AREA LIBRE RPM -AMPLITUD ANGULO DE INCLINACION TIPO DE MALLA (autolimpiantes) SLOT PANELES
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DIAGNOSTICO METALURGICO
CEE = 10 Wi(c) (P80-0.5 - F80-0.5) CEE: Consumo específico de energía (kWh/t) Wi(c): Índice de chancabilidad de baja energía (Bond). F80: tamaño alimentación fresca (micrones) P80: tamaño de producto (micrones) Para realizar una correcta evaluación metalúrgica de una línea de chancado, se debe utilizar el siguiente modelo:
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EVALUACION DE CHANCADORES A : tmsh mineral bajo malla de control en la alimentación al chancador. B : tmsh mineral bajo malla de control a la descarga del chancador. CC : tmsh mineral bajo malla de control en la carga circulante.
Sin harnero
harnero
Circuito Abierto Eficiencia = 100- [(B-A) / kW chancador] Circuito Cerrado 99 Eficiencia = 100- [(B-A-CC) / kW chancador]
POSICION DEL HARNERO
• Cuando los harneros se utilizan después de los chancadores, se dice que el circuito es cerrado, pues el material después de pasar por el chancador el material que es rechazado por el harnero se retorna al chancador. • En circuito abierto se logra reducir la cantidad de material fino que llega a los chancadores, que produce problemas de empaquetamiento en estos, además de desgaste prematuro de corazas o liners.
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POSICION DEL HARNERO
CIRCUITO CERRADO
CIRCUITO ABIERTO 101
POSICION DEL HARNERO
• El circuito abierto permite eliminar todo aquel mineral que no necesita ser procesado por la planta de chancado y enviar éste directamente a proceso. • Los circuitos cerrados se utilizan cuando se desea tener un producto final que no contenga partículas mayores al setting del chancador. • Este circuito tiende a reducir la capacidad de chancado significativamente, debido a la carga circulante de sobretamaño que se genera. 102
TIPOS DE CIRCUITOS
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CONTROL DEL PRODUCTO FINAL • Comúnmente, el producto final de las plantas de chancado, se controla sobre la Malla ½”.
• La malla de control debe ser aquella, que se acerque lo más posible, a retener el 20% del peso del producto, en otras palabras, que se asimile al F80 del proceso de molienda. • Esto permite, usar este F80 en el algoritmo de Bond, para determinar tasas de producción en la molienda unitaria a diferentes condiciones. • Lo anterior permite además, un buen análisis del tamaño de producto de la planta.
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TIPOS DE HARNEROS • Básicamente existen dos tipos de harneros, los vibratorios y los estáticos; y la selección de qué tipo se debe utilizar depende del tipo de clasificación que se desea realizar. • Siendo los harneros estáticos utilizados principalmente para separar material mayor a 150 mm, cuando no se necesita realizar una clasificación muy nítida.
INCLINADO
HORIZONTAL
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TIPOS DE HARNEROS • El tipo de harnero estático más utilizado, es lo que se conoce como grizzly, el cual consiste en perfiles de acero espaciados normalmente 150 mm o más, los cuales están inclinados a 25 grados o más.
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TIPOS DE HARNEROS • Harnero vibratorio. Generalmente, el movimiento de vibración se produce por medio de mecanismos vibrantes basados en masas excéntricas con amplitud de 1,5 a 5mm operando dentro de un rango de 700 a 1000 RPM.
(a)
(b)
(a) harneros vibratorios de chancado secundario y terciario; (b) mallas de harneros
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TIPOS DE HARNEROS • En una criba inclinada la vibración se produce por un movimiento circular en un plano vertical. La vibración levanta el material produciendo la estratificación y las partículas se trasladan sobre la superficie de la criba debido al movimiento vibratorio y su inclinación.
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COMPONENTES BÁSICOS DE UN HARNERO
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EFICIENCIA DE CLASIFICACIÓN La eficiencia es la calidad de separación obtenida por la criba.
La capacidad de un harnero y una alta eficiencia de separación son requisitos generalmente opuestos y se debe llegar a algún punto de operación que maximice ambos aspectos. Los factores que afectan la eficiencia de un harnero son: • Velocidad de alimentación y profundidad del lecho.
• Tipo de movimiento del harnero y pendiente del harnero. • Humedad del material que impide la estratificación del material y tiende a cegar las aberturas del harnero. • Tipo de superficie de harneado, área y forma de las aberturas. • Porcentaje de área abierta que corresponde al área neta de las aberturas dividida por el área total del harneado. • Tipo de material a tratar que corresponde a la dureza, forma de las partículas, peso específico, etc. • Porcentaje de material fino y de tamaño crítico (3/4 a 1.5 veces la abertura) en la alimentación al harnero. 110
TIPOS DE LECHOS EN HARNEROS Se tiene que a nivel industrial se debe operar a un determinado espesor de lecho que maximice los conceptos de capacidad de producción y eficiencia de separación.
Este espesor se llama “espesor de lecho óptimo” y está dado por una profundidad del lecho que puede ser hasta cuatro veces el tamaño de la abertura en el extremo de la descarga para materiales de 100 lb/pie3 de densidad o hasta tres veces para materiales de 50 lb/pie3 de densidad.
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ESTRATIFICACIÓN DE UN HARNERO Estratificación y separación en la criba: Relación flujo de partículas a través de la criba vs longitud de la criba.
a-b estratificación junto a la extremidad de alimentación b-c cribado saturado c-d separación por tentativas repetidas.
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ESTRATIFICACIÓN DE UN HARNERO
(a) Estratificación del material; (b) Etapas de clasificación 113
PROBLEMAS DURANTE EL HARNERO • Partículas casi del tamaño de la abertura se traban en las aberturas y bloquean el paso de partículas finas. Este problema de cegamiento de las mallas es también conocido como cegamiento de las mallas. • Partículas casi del tamaño de las aberturas tratan de pasar a través de éstas con dificultad y bloquean el paso de partículas finas a través de las aberturas.
• Varias partículas finas o pequeñas llegan a la misma vez a una abertura, dificultándose el paso de éstas entre las aberturas. Y el resultado es que ninguna pasa por la abertura a pesar de que todas son menores que el tamaño de la abertura. Básicamente, las partículas compiten entre sí para pasar por las aberturas de las mallas. • La presencia de partículas finas con un alto contenido de humedad, tiende a barnizar con material las paredes de las aberturas y eventualmente tapan completamente las aberturas. 114
PROBLEMAS DURANTE EL HARNERO
(a) cegamiento por competencia y partículas casi del tamaño de la abertura estratificación del material. (b) cegamiento por humedad. 115
DISTINTAS CONDICIONES DE HARNEO
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CAPACIDAD Y EFICIENCIA
Existe una serie de intercambios que el operador puede realizar para optimizar la eficiencia o la capacidad del proceso, pero siempre hay que recordar que cuando se modifica un factor positivamente, el otro factor es afectado negativamente. Además de la frecuencia y amplitud del harnero, el ancho y largo del harnero juegan un papel muy importante en la eficiencia y rendimiento que se obtiene de un equipo.
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MALLAS CON DIFERENTES GEOMETRÍAS El área de una malla, que no está cubierta por alambre, goma o poliuretano, se llama área abierta o área libre, y siempre es expresada como un porcentaje del total del área de la malla. Y es precisamente el área abierta de una malla, la que aumenta o disminuye las probabilidades de una partícula de pasar por las aberturas de la malla.
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MALLAS CON DIFERENTES GEOMETRÍAS Dos mallas pueden tener designación de mesh, pero pueden tener diferentes áreas abiertas, diámetro de alambre y tamaño de abertura
Misma abertura con alambre de distinto diámetro.
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ÁNGULO DE OPERACIÓN DEL HARNERO Una abertura de 9,5 mm en el plano horizontal, solo ofrece un área de presentación de alrededor de 9,0 mm a un ángulo de 25 grados de inclinación. Y es por esta razón que es necesario determinar el tamaño de la abertura de presentación a la partícula, antes de colocar un pedido por mallas de reemplazo.
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HISTORIA DE MATERIALES PARA CLASIFICACIÓN Clasificación por medio de una red fabricada con cuerdas.
Introducción al mercado de mallas de alambrón, materia prima abundante y de bajo costo. Introducción de mallas de caucho con insertos metálicos, con el fin de mejorar los problemas de desgarro y abrasión. Utilización de mallas de poliuretano, aptas para zonas de alta abrasión.
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BENEFICIOS DEL CAUCHO Y/O POLIURETANO VS ALAMBRON Reducción de ruido y vibraciones.
Mayor vida útil. Sistemas de anclaje mejorados (menor tiempo mantención).
Bajo peso para su manipulación. No se corroen.
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IDENTIFICACIÓN DE ESFUERZOS Y/O SOLICITUDES
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IDENTIFICACIÓN DE ESFUERZOS Y/O SOLICITUDES • Para cada zona identificada existe un tipo material adecuado para esa zona en particular. – Zona de impacto: Ideal para cauchos con alta resistencia al desgarro. – Zona de Impacto + abrasión: Ideal para cauchos con mejoramiento en propiedades de desgaste por abrasión. – Zona de abrasión: ideal para materiales de poliuretano.
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