CRIBADO
Los principios de cribado para cribas vibrantes son básicamente los mismos en cualquier aplicación. El material a ser cribado, cuando es lanzado sobre la caja de alimentación o directamente sobre la superficie de cribado, pierde su componente de velocidad vertical y cambia la dirección de su movimiento. Bajo el efecto de la vibración, la capa de material tiende a desarrollar un estado fluido. Una vez que el material este sobre la superficie de cribado, ocurren dos procesos que posibilitan la clasificación:
ESTRATIFICACION Este es el proceso en el que por efecto del movimiento vibratorio, las partículas gruesas suben a la parte superior de la capa de material y las partículas mas pequeñas buscan su camino hacia la parte inferior de la capa a través de los espacios creados entre las partículas gruesas. Los factores interrelacionados que afectan la estratificación son: 1. Velocidad del flujo de material: una función de la estratificación del material, espesor de la capa, características de carrera, e inclinación de la criba. 2. Características de la carrera: car rera: amplitud, dirección, rotación, tipo de movimiento y frecuencia. 3. Humedad superficial de las partículas – un alto contenido de humedad dificulta la estratificación.
PROBABILIDAD DE SEPARACION Este es el proceso en el que las partículas llegan a la malla y, según sean mayores o menores que las aberturas de la malla, son rechazadas o pasan a través de la criba. La probabilidad de separación de una partícula es una función de la relación entre su tamaño y la abertura de la malla de la criba. Cuanto mayor sea la diferencia de tamaño, mayor será la probabilidad que las partículas pasen o sean rechazadas y viceversa. Las partículas con tamaño d > 1,5 a (donde a = abertura de la malla) tienen poca importancia para el resultado del cribado. La cantidad relativa de estas partículas tiene mayor influencia sobre el desgaste y el consumo de energía. Las partículas con tamaño d < 0,5 a también son poco relevantes ya que pasan fácilmente a través de la malla.
Las partículas de tamaño 0,5 a < d < 1,5 a se llaman “clase critica” y determinan tanto la eficiencia como la capacidad, ya que: a) A menudo, las partículas 0,5 a < d < a requieren varias tentativas antes de pasar a través de la malla. b) Las partículas a < d < 1,5 a atascan muchas aberturas antes de salir de la malla como material retenido.
CLASIFICACION – CONCEPTOS GENERALES
La tasa del flujo de material a través de las aberturas de malla de la criba varía según el grado de estratificación y probabilidad. Cuando se descarga el material en la extremidad de alimentación de la superficie de cribado, la vibración causa la estratificación (primera figura en la pagina 5-8). Esta sección consiste en el espacio entre los puntos a y b, con la máxima estratificación en b. La máxima remoción de partículas ocurre entre b y c (sección de cribado saturado) el punto de mayor probabilidad, debido al gran porcentaje de material fino. La sección entre los puntos c y d es la de menor probabilidad. En esta sección la probabilidad de que las partículas pasen las aberturas de la malla es menor debido al mayor porcentaje de partículas de la clase crítica. Con una criba típica de separación simple, como se puede apreciar en la figura arriba mencionada, una separación perfecta (100 % de eficiencia) no es comercialmente viable porque a partir del punto de la probabilidad de que las partículas pasen a través de las aberturas es muy baja. Teóricamente, para una separación absolutamente perfecta se requeriría una criba de longitud infinita, debido a que la curva en la figura se vuelve asintótica al eje longitudinal de la criba. Normalmente, se considera comercialmente perfecto un cribado con una eficiencia del 90...95 %. La “separación perfecta” se determina mediante un análisis de laboratorio con periodos de prueba de 1 a 3 minutos. Comercialmente, este tipo de prueba corresponde a un traslado de material a lo largo de una criba con 30...60 metros de longitud. La longitud de la mayor criba simple disponible en el mercado es de 8 metros.
Generalmente, el movimiento de vibración se produce por medio de mecanismos vibrantes basados en masas excéntricas con amplitud de 1,5 a 5 mm operando dentro de un rango de 700 a 1.000 revoluciones por minuto. Para una buena calidad de separación, se necesita una buena relación entre amplitud y frecuencia. Es deseable que cuando el material se traslada sobre la criba, las partículas no caigan en la misma abertura al mismo tiempo y que no salten varias aberturas. Por eso, se debe tener en cuenta: • Aberturas mayores: mayor amplitud – menor velocidad • Aberturas menores: menor amplitud – mayor velocidad En una criba inclinada la vibración se produce por un movimiento circular en un plano vertical. La vibración levanta el material produciendo estratificación y las partículas se trasladan sobre la superficie de la criba debido al movimiento vibratorio y a su inclinación.
En cribas horizontales, el movimiento deberá ser c apaz de transportar el material sin ayuda de la gravedad. Un movimiento rectilíneo con una inclinación de aproximadamente 45o, con relación a la horizontal, produce un componente vertical que permite la estratificación y un componente horizontal que permite el transporte.
Una de las grandes preocupaciones en la clasificación es la eficiencia de cribado. Básicamente, la eficiencia es la calidad de separación obtenida por la criba. Una criba operando con baja eficiencia puede causar problemas graves, entre los que podemos mencionar: 1. Sobrecarga del circuito cerrado de trituración – Una criba operando con baja eficiencia genera más carga recircularte, ya que una parte del material que debería pasar por la criba retorna al circuito, reduciendo el rendimiento del triturador y sobrec argando a las cintas transportadoras y otros equipos auxiliares. 2. Productos que no cumplen especificaciones – Una criba de clasificación final que opera con baja eficiencia puede generar productos contaminados con partículas de tamaños que no estén de acuerdo con las especificaciones. La evaluación de los resultados del proceso de cribado se hace mediante la determinación de los factores de eficiencia y de la contaminación de las frac ciones separadas. Hay dos tipos de eficiencia que debemos tener en cuenta, dependiendo del producto considerado:
. EFICIENCIA DE REMOCION DE SUBDIMENSIONADO Cuando el producto considerado es el material retenido en la criba (sobredimensionado), es deseable tener un mínimo de material su dimensionado. La eficiencia de remoción de su dimensionado se calcula mediante la siguiente fórmula:
Donde: b = % de su dimensionado en el producto
* Valor obtenido mediante el análisis de alimentación ** Valor obtenido del material sobredimensionado retenido en la criba
2. EFICIENCIA DE RECUPERACION DE SUBDIMENSIONADO Cuando el producto considerado es el material que pasa a través de la criba (subdimensionado), es deseable recuperar el máximo posible de m aterial subdimensionado existente en la alimentación. La eficiencia de recuperación de subdimensionado se calcula mediante la siguiente fórmula:
Donde: a = % de subdimensionado en la alimentación como % de alimentación b = % de subdimensionado en el producto retenido como % de sobredimensionado.
Contaminación del producto retenido Se determina mediante el porcentaje de material pasante en el rechazo (valores normales aceptables: 5-20%)
Contaminación del producto pasante Se determina por el porcentaje de material rechazado en el producto pasante (valores normales aceptables: 2-10%)
EFICIENCIA X TASA DE ALIMENTACION Para un dado conjunto de criba y características de material, la eficiencia depende fundamentalmente de la tasa de alimentación, como indicado en el gráfico a continuación (aquí, eficiencia se refiere a la eficiencia de recuperación de subdimensionado).
Para bajas tasas de alimentación, a la izquierda del punto “a”, la eficiencia real se incrementa con el incremento de la alimentación. La capa de material sobredimensionado (material de tamaño superior al tamaño de las aberturas de la malla) encima de las partículas de tamaño marginal impide que estas salten excesivamente, incrementando el número de tentativas de paso y forzándolas a través de la criba. Allá del punto”a” la ef iciencia se reduce rápidamente con el incremento de la tasa de alimentación, dado que la criba no tiene capacidad suficiente para separar todo el material subdimensionado contenido en la alimentación. Nota: En condiciones de cribado ineficientes se debe inspeccionar la estratificación, ya que los artificios de rotación en contracorriente y de reducción de amplitud y frecuencia para aumentar el tiempo de retención del material en la criba, pueden generar una capa de material demasiado espesa en la criba, empeorando aún más la eficiencia. No es posible determinar un valor fijo para la eficiencia. Una criba de clasificación final, operando para producir productos que cumplan especificaciones estrictas, debería operar con una eficiencia del 90% o superior. Sin embargo, en la misma planta, una eficiencia del 60-70% podría ser suficiente para clasificación intermedia. En la mayor parte de los casos, eficiencias entre el 90 y el 95% se pueden considerar como comercialmente perfectas.
SELECCIÓN DE LA ABERTURA DE MALLA EN FUNCIÓN DEL TAMAÑO DE SEPARACIÓN DESEADO La función de las cribas vibratorias consiste en la separación de materiales en fracciones de tamaños, evitando la contaminación excesiva de una fracción con partículas de otra fracción. Los tamaños de productos obtenidos de esta manera se miden en cribas de laboratorio en las que la malla está orientada horizontalmente y el tiempo de cribado muy largo asegura el paso de todas las partículas con tamaño inferior al de las aberturas de la malla usada. El proceso de separación en las cribas vibrantes es diferente del proceso en los equipos de laboratorio. La inclinación de la criba y la trayectoria de las partículas reducen la proyección (X) del área de paso libre (A) como se ilustra en la siguiente figura:
Como consecuencia, las partículas que pasan son ligeramente menores que la abertura de la malla. El espesor y el tipo de material de la malla también tienen influencia sobre el tamaño del material pasante. Para obtener una separación bien definida, la abertura de la malla debe ser siempre ligeramente mayor que el tamaño de separación especificado. En resumen, tenemos las siguientes definiciones:
Tamaño del producto -la abertura de la malla de la criba de laboratorio a través de la cual pasa el material probado.
Abertura equivalente – abertura de malla de criba vibrante que logra un tamaño de producto especifico.
Abertura equivalente > tamaño de producto - Por razones prácticas, se considera aceptable que un producto contenga un 3-5% de material con dimensiones ligeramente mayores que las del tamaño especificado, tomándose eso en cuenta en los factores para determinación de la capacidad de la criba vibrante. Por ejemplo, si deseamos obtener un producto de 20 mm, la abertura de la malla de la criba tendrá que ser mayor y el producto contendrá el 3% de partículas con un tamaño ligeramente mayor que 20 mm.
Por otro lado, si decidimos usar una abertura de malla igual que el tamaño deseado de 20 mm, el material pasante será libre de contaminación, pero el retenido será altamente contaminado con finos y jamás podrá lograr una eficiencia aceptable. Este fenómeno deriva del hecho de que en realidad reducimos el tamaño del producto, y la eficiencia debería medirse en relación con el menor tamaño de separación. La tabla a continuación puede facilitar la selección de la abertura de malla correcta para obtener los productos deseados con una criba vibrante.
RELACION APROXIMADA ENTRE EL TAMANO DE PRODUCTO YABERTURA DE MALLA DE LA CRIBA
SELECCION Y DIMENSIONAMIENTO
a) Características de los materiales a ser cribados: • Densidad • Tamaño máximo de alimentación • Granulometría del producto • Forma de la partícula • Contenido de humedad • Presencia o falta de material arcilloso • Temperatura, etc. b) Capacidad c) Rangos de separación de producto d) Eficiencia deseada e) Tipo de tarea • Lavado • Clasificación final • Clasificación intermedia, etc. f) Existencia o no de limitaciones de espacio y peso g) Grado de conocimiento del material y del pr oducto deseado
SELECCION DE LAS CRIBAS Se seleccionan las cribas básicamente en conformidad con las c aracterísticas del material y tipo de tarea.
DIMENSIONAMIENTO Se selecciona el tamaño de la criba basándose en el área de cribado y anchura de la criba. La anchura de la criba, por su parte, se calcula para proporcionar el espesor de la capa de material sobre la criba compatible con la malla usada.
Cálculo del área de cribado El área de cribado se calcula mediante la siguiente fórmula:
Donde Qu =cantidad (t/h) de partículas subdimensionadas en la alimentación Qspec = capacidad específica del cribado. S = factor que puede asumir valores entre 1 e 1,4, siendo una función del conocimiento y confianza que se tenga en los datos disponibles sobre el material a ser cribado. En plantas de minería donde los datos de material, tamaño de la abertura de la malla de cribado y capacidad son muy bien conocidos y fiables, se puede adoptar un factor S de 1.
Qspec = A · B · C · D · E · F · G · H · I · J · K · L
Donde:
A = capacidad básica para la separación requerida en toneladas métricas por hora y metro cuadrado del área de la criba.
B = factor dependiente del porcentaje de material retenido. C = factor relacionado con el porcentaje, en la alimentación, de material con tamaño inferior a la mitad del tamaño de separación requerido.
Una vez calculada el área activa de la superficie de cribado, el paso siguiente se rá seleccionar el tamaño del equipo. Dado que las dimensiones de las cribas de Met so están indicadas en pies (1 pie = 304 mm), para facilitar la selec ción, la tabla a continuación indica las áreas activas de los pisos de cada máquina.
Un proceso de separación eficiente requiere el ajuste del área de cribado y del espesor de la capa de material transportado a la capacidad. El cálculo anteriormente presentado define el área de cribado en m2, la cual se puede distribuir en varias formas rectangulares. Por ejemplo, una criba de 10 m2 puede estar formada por rectángulos de 2 x 5 o 2,5 x 4. Aparentemente, una maquina más larga debería proporcionar una mayor eficiencia, pero su rendimiento puede ser afectado por un espesor exagerado de la capa de material. La formula genérica para la anchura de la criba es:
O, para una anchura especifica, el espesor de la capa en mm:
Donde: d = espesor de la capa de material (mm) Q = capacidad en m3/h (dividir la en t/h por la densidad aparente del material en t/m3)
v = velocidad del transporte de material (m/s) B = anchura nominal de la criba (m) Se debe realizar el cálculo para todos los pisos, tanto en la extremidad inicial como en la final.
Para asegurar la eficiencia de separación de la capa de material en la extremidad de descarga, uno de los pisos debe quedarse dentro de los siguientes límites: Espesor de capa recomendado a la salida del piso Si el valor es menor que el mínimo recomendado, debe reducirse la anchura de la criba, incluso excediendo el valor recomendado para la capa de alimentación. Si el valor es menor, debe incrementarse la anchura de la criba. La
regla presentada puede ser difícil de cumplir con pisos múltiples, ya que para mantener una carga de material mayor que el mínimo en todos los pisos no siempre es posible. Sin embargo, se recomienda que se cumpla la regla a lo menos en el piso mas critico.
