Curso Básico Sobre Manejo de Materiales en la Industria Minera
Por Miguel M. Morales Consultor
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Índice Sección 1.0 Cintas Transportadoras---------------------------------
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2.0 Polines-------------------------------------------------------
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3.0 Poleas--------------------------------------------------------
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4.0 Raspadores de Cintas Transportadoras-------------------
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5.0 Faldones y Guarderas-----------------------------------------
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6.0 Detectores de Metales----------------------------------------
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7.0 Separadores Magnéticos --------------------------------------
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8.0 Alimentadores Vibratorios--------------------------------------
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9.0 Beltfeeders--------------------------------------------------------
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10.0 Puntos de Traspaso de Materiales-------------------------
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Prologo Este curso está diseñado especialmente, para darle los conocimientos generales y básicos sobre manejo de materiales en una planta de chancado, a cualquier persona, sin importar: su nivel educacional , cargo que ocupa en la actualidad , o nivel envolvimiento en manejo de materiales en planta. El material didáctico está preparado de tal manera, que le permite al lector obtener, en muy poco tiempo, obtener un nivel alto de conocimientos sobre el manejo de materiales en la industria minera; ya que utilizan conceptos de instrucción plenamente probados, como son: 1- Destacar en negro aquellos ítems que el lector debe aprender. 2- Uso extenso de ilustraciones para facilitar el aprendizaje, por parte del lector. 3- Repetición de aquellos conceptos e ítems, que le van a ser necesario y útiles al lector recordar después del curso. Toda la información, que se presenta en este curso , han sido recolectada de libros especializados en el tema, manuales de: la CEMA ( Conveyors Equipment Manufacturer´s Association , la VSMA ( Vibrating Screen Manufacturers Association ), libros especializados sobre el proceso de conminución ( Muhlar Jurgenssen , Manuales de las empresas Nordberg y Allis Chalmers, Flexco, Eriez Magnetics, FMC-Syntron, etc. ) publicaciones de la Chemical Society y otras publicaciones, como el EMJ ( Engineering Mining Journal ). Y además incorpora conocimientos adquiridos en terreno por el autor a través de los años. Entre los tema que son tratados en este manual se encuentran: diseño de puntos de traspaso de materiales, cintas transportadoras, separadores magnéticos, detectores de metales, poleas, polines , cintas transportadoras, alimentadores vibratorios , y otro tipos de equipos, utilizados en plantes de chancado. Este curso debe ser complementado con una serie charlas y presentaciones, a los lectores de éste, de modo de reforzar todos los conocimiento adquiridos por el lector y contestar cualquier tipo de pregunta, que éste tenga sobre los temas presentados en este material didáctico. Nota: Este manuscrito está cubierto por derechos de autor y por lo cual se solicita que su contenido no sea reproducido en ninguna forma.
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Sección 1 Cintas Transportadoras
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Cintas Transportadoras 1.0 Introducción. El propósito de esta sección, es el de familiarizar en general a los usuarios de cintas transportadoras, sobre las características básicas de las cintas transportadoras y los factores que hay que considerar durante el proceso de selección de estas. Y debido a que existen un gran número de programas computacionales sobre los cálculos para el dimensionamiento de estas, no se procederá a entrar en este tipo de detalle; y además cada fabricante de cintas tiene sus designaciones propias, lo cual hace el tema de selección de la cinta, aún más confuso y complicado, por lo cual lo mejor es trabajar con fabricantes miembros de la CEMA ( Conveyors Manufacturer´s Association) y basarse en las recomendaciones de ellos para la aplicación. Normalmente la selección de la cinta transportadora a utilizar, no es solamente basada en factores técnicos, pues los factores económicos juegan un papel muy significativo en la decisión, sobre el tipo de correa a adquirir, y esto normalmente complica la situación para los operadores. 2.0 Factores a considerar. El primer paso que se debe tomar para poder determinar la cinta que es más adecuada para una aplicación en particular, es la recolección de datos, y entre esta se encuentra, la siguiente: a- Información sobre el producto a transportar, como : 1-Densidad aparente. 2-Tamaño máximo de partícula. 3-Presencia de aceites o productos químicos. 4-Temperatura del producto. 5-Características del producto, sobre todo si es fino, tiene cantos cortantes, o es abrasivo. 6- Consideraciones medio ambientales, como gases que pueden afectar los componentes de la correa. bcde-
Cantidad de material que va a ser transportado por hora. Ancho de la cinta. Velocidad de operación de la cinta. Perfil del conveyor, como : 1- Largo total de la correa transportadora . 2- Inclinación o declive. 6
3- Ubicación y radios, de todas la curvas verticales. f- Características de la unidad de motriz y del conveyor. 1- Número de poleas de transmisión de potencia, y si tiene dos poleas, hay que estudiar la distribución de la potencia de los motores, entre las poleas motrices primaria y secundaria. 2- Ángulo de envoltura en las poleas motrices. 3- Tipo de recubrimiento ( lagging ) sobre las poleas. 4- Tipo de sistema de partida, que se va a utilizar. 5- Diámetro de las poleas. 6- Tensión de la cinta. g- Sistema de tensión que se va a utilizar, incluyendo el tipo de tensionador y ubicación de este. h- Tipo de polines, incluyendo: 1- Angulo de los polines. 2- Espaciamiento entre polines. 3- Diámetro de los rodillos. 4- Clasificación CEMA. i- Sistema de carguío de la cinta, si es utilizando chutes o si es por caída libre. Y además hay que obtener información sobre el largo de las guarderas en los puntos de transferencia. j- Temperatura ambiental, máxima y mínima. k- Tipo de empalmes que se van a utilizar, si van a ser del tipo vulcanizado en caliente o si se van a utilizar, empalmes mecánicos. 3.0 Componentes de las cintas transportadoras. En general, una cinta transportadora, tiene tres elementos: la cubierta superior, la carcasa o núcleo, y la cubierta inferior. La principal función de las cubiertas es la de proteger al núcleo contra daños por impacto o contra elementos dañinos que puede haber en el medio ambiente Y el núcleo es el componente que : 1-Soporta las tensiones necesarias para poner y mantener en movimiento a la cinta, con esta última completamente cargada. 2-Absorbe la energía de los impactos de material sobre la cinta al estos ser depositados, durante el carguío de material sobre esta. 3-Suministra la estabilidad necesaria, para facilitar el alineamiento de la correa y además da el apoyo necesario soportar el peso de la carga sobre los polines de apoyo.
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Un cuarto componente, son las dos cubiertas para los lados de la cinta, los cuales protegen el núcleo contra la entrada de materiales, como líquidos, que pueden causar el desprendimiento de los componentes del núcleo. En la figura N° 1 , pueden apreciar los componentes principales de una cinta transportadora.
Figura N° 1 Componentes de una Cinta Transportadora. El núcleo que aparece en la figura N° 1 está constituido de capas de tela o material sintético, pero este también puede estar compuesto de cables de acero. Las cubiertas son normalmente hechas de goma, o compuestos parecidos a la goma, los cuales son producidos mezclando goma y elastómeros junto con otros productos químicos, para que estas tengan ciertas propiedades deseadas para la aplicación en la que va a ser utilizada. Por definición, un elastómero, es una sustancia elástica parecida a la goma, que requiere ser sometida a un tratamiento térmico, para que el componente que ha sido construido con éste, retenga, su forma. Es importante hacer notar, que la goma, tiene una tendencia a siempre tratar de retornar a su forma original ( es como si la goma tuviera memoria ), y para prevenir esto, la pieza es sometida a un tratamiento térmico ( como si el calor le borrara la memoria a la goma). La cubierta superior, es normalmente más gruesa que las otras cubiertas de la cinta; ya que esta es la que recibe el material y además recibe los impactos, que este y otros objetos, como fierros, barras, palos y otros, le imparten a esta. Y además de recibir el material, la cubierta superior protege al núcleo, contra daños, que le puedan impartir el material o los objetos antes mencionados.
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Hay ocasiones, en las cuales por razones especificas, el espesor de la cubierta superior y la inferior son iguales, y esto es básicamente dictado por las características de la aplicación. Y la aplicación, también dicta, las características que debe tener el material que se utiliza en las cubiertas. Debido al gran número de compuestos, que son utilizados para las cubiertas de las cintas, y los nombres que cada fabricante le da a cada uno de sus materiales, es virtualmente imposible mencionar estos sin confundir al lector. Y por lo cual, dejamos que el lector se contacte con los diferentes proveedores, y de ellos obtenga la información sobre los tipos de compuestos que están disponibles en el mercado local; siendo lo importante, no el tipo de compuesto, sino las características de este en términos de resistencia a la abrasión y a las condiciones ambientales bajo las cuales va a estar expuesta la cinta. El núcleo o carcasa, puede ser de dos tipos, uno siendo hecho de cables de acero, y el otro de capas de lonas de algodón o otros textiles, ya sean naturales o sintéticos. Y en ambos casos el material que se utiliza para la construcción del núcleo debe ser flexible, para poder acoplarse al contorno de la polea. Una variante es la construcción de núcleos, con cables de acero reforzadas con telas hechas de material sintético. Y básicamente, el uso de esta combinación es dictada por las características mecánicas del conveyor y de la aplicación. En las figura N°2 se muestra una correa, con núcleo compuesto por capas de telas entre las cuales hay planchas de goma.
Figura N°2 Cinta Transportadora del Tipo Conocido como “ Reduced Ply”, con Núcleo Hecho con Lonas de Telas Sintéticas.
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El la figura N°2, se observa que hay capas de goma entre las telas, pero también existe un tipo de construcción en el cual todas las capas de tela están ubicadas una sobre la otra, como aparece en la ilustración N°1; y este tipo es conocido como el tipo “ multiple plys ” o de capas múltiples, el cual se parece al sistema de capas de tela que es utilizado en la construcción de neumáticos. En la figura N°3 se puede apreciar el núcleo de cables de acero, los cuales están rodeados de goma, el cual es el tipo más simples de los muchos que son fabricados. Y como ha sido mencionado con anterioridad, en muchos casos se utilizan capas de tela, entre la goma y los cables de acero.
Figura N° 3 Cinta Construida con Núcleo de Cables de Acero. Las cintas con carcasa de cables de acero, son principalmente en la industria minera, en aplicaciones donde se tienen transportan grandes volúmenes de mineral o se tienen conveyors, que miden varios kilómetros. Y también son utilizados en instalaciones portuarias donde se manejan minerales, como el carbón. 4.0 Selección del tipo de cubierta. Tan importante, como la selección del tipo de carcasa a utilizar, también es importante la selección del tipo de cubierta a utilizar, ya que esta es la que recibe el material y recibe el impacto que éste le imparte. El sistema de clasificación de cubiertas, que se utiliza hoy día, es el de la RMA (Rubber Manufacturers Association ), el cual es el siguiente:
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RMA Grade 1 – Recomendado para servicio pesado, materiales gruesos y pesados, donde se requiere alta resistencia a la abrasión y baja resistencia al aceite. RMA Grade 2 – Recomendado para servicios medianos, donde se requiere buena resistencia a la abrasión y a los impactos, y baja resistencia al aceite. RMA Grade 3 – Recomendado para servicios livianos, donde se requiere baja resistencia a la abrasión y a los impactos, y resistencia muy limitada al aceite. RMA High Temperature - Indicados para trabajar hasta con materiales con una temperatura de 150° F, ( 65.5° C ). Oil & Chemical Duty - Resistentes al aceite y derivados del petróleo, productos químicos y productos corrosivos. El espesor de la cubierta superior, es mejor que lo recomienden los fabricantes de las cintas, ya que ellos cuentan con bancos de data muy extensos, los cuales están basados en experiencias de terreno con sus cintas. Normalmente en la industria minera se utiliza, el tipo RMA Grade 1, el cual no solamente tiene una gran resistencia a la abrasión, sino que también es resistente a los cortes, que las rocas con cantos afilados, pueden causar. 5.0 Tipos de empalmes. Existen dos tipos de empalmes, el tipo vulcanizado en caliente o en frío, y el tipo de empalme mecánico utilizando grampas metálicas; siendo el más popular el tipo de empalme vulcanizado, ya que este además de ser más fuerte, también tiene mayor duración, pero significa mayor tiempo de detención .Otra ventaja de los empalmes vulcanizados, es que este es completamente liso, lo cual es ideal cuando se utilizan raspadores de correas detrás de la polea de cabeza. Algunas de las desventajas de los empalmes vulcanizados son: su costo, la necesidad de tener una correa con varios metros adicionales para facilitar el proceso de empalme, y toman mucho más tiempo realizarlos, además de ser costosos; ya que hay que tener equipos especiales para realizarlos. Es importante resaltar, que para llevar a cabo, con éxito, una vulcanización, es necesario , que estas sean llevadas a cabo, bajo condiciones de humedad y polvo muy controladas; y además de contar con un gran número de herramientas especiales y costosas, el personal que lleva a cabo estos empalmes debe contar con gran experiencia . En términos de horas , dependiendo del tipo de empalme que se lleva a cabo, estos pueden variar entre 6 y 24 horas.
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Los empalmes mecánicos, ofrecen la ventaja que son: fáciles y rápidos de realizar, no se requiere tener tantos metros adicionales como en el caso de los empalmes vulcanizados, no se requiere maquinaria grande o difícil de mover, solo se necesitan herramientas de mano . Y además este tipo de empalme es mucho menos costoso, que el empalme vulcanizado. En las figuras N° 4 y N° 5, se muestran los dos tipos de empalmes.
Figura N° 4 Típico Empalme Mecánico.
Figura N° 5 Empalme Vulcanizado de Una Cinta con Núcleo de Cables de Acero. Los empalmes mecánicos tienen las siguientes desventajas: dejan las capas de lona expuestas al medio ambiente y al entrar humedad estas tienden a abrirse,
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quedan aberturas pequeñas entre los empalmes por donde se filtran y caen partículas finas y estas caen sobre la cubierta inferior de la parte de la cinta que retorna al punto de carguío, y además este tipo de empalme tiene menor resistencia mecánica. Los empalmes mecánicos, no se pueden utilizar en correas con núcleos de cables de acero. Pero son utilizados para realizar empalmes rápidos, en correas con núcleos de capas múltiples o de capas reducidas, donde el realizar empalmes vulcanizados se pueden postergar por varios días o semanas. Es necesario resaltar, que en los últimos años, los empalmes mecánicos se han vuelto muy populares, debido a las necesidad de minimizar las horas de detención de las correas transportadoras. Y además la empresa Flexco ha desarrollado una serie de mejoras a los sistemas de empalme mecánico, que ha hecho , que estos sean más: eficientes , duraderos y fáciles de llevar a cabo. Los empalmes mecánicos pueden ser llevados a cabo en un periodo , que dependiendo del tipo de empalme , que se utiliza , y el nivel de expertizage del personal, pueden tomar entre 45 y 90 minutos. Y por otro lado, hay que tener presente, que los empalmes mecánicos pueden durar muchos meses, si son monitoreados adecuadamente. Una gran ventaja de los empalmes mecánicos, es que estos están a plena vista y pueden ser pueden ser monitoreados fácilmente, que es algo que no es factible con los empalmes vulcanizados. Y por otro lado, los empalmes mecánicos de hoy día , no afectaría operación de los raspadores, poleas, o de los polines; y debido a que los hay hechos de acero inox. y acero manganeso, estos no interfieren con la operación de los electroimanes suspendidos. 6.0 Cuidado de las cintas transportadoras. Las cintas transportadoras, debido a su simpleza, requieren poca mantención preventiva y básicamente hay que mantener estas adecuadamente tensadas y encentradas. Y básicamente la duración de estas, depende en gran parte de los siguientes factores: 1- Protección de la correa contra perforaciones por barras, tubos, puntas de pala, y otros objetos metálicos grandes. 2- Protección contra daño ocasionado por rocas de gran porte con cantos afilados. 3- Método de carguío de la cinta. Los tubos, barras, brocas y otros objetos metálicos largos, tienden a linearse en la dirección de flujo de la correa, y al llegar a los puntos de transferencia, tienden a 13
caer de forma vertical sobre la cinta transportadora, que pasa debajo del punto de transferencia, perforando ésta última. Para prevenir la perforación de las cintas, por los objetos antes mencionados, normalmente se utilizan electroimanes suspendidos, antes del primer punto de traspaso, de modo de que estos objetos, que normalmente son hechos de fierro común , puedan ser retirados. Contra las perforaciones que son causadas por rocas grandes de gran porte, con cantos afilados, que caen desde gran altura, se utilizan chutes con grizzlys; los cuales permiten que el material menor a las aberturas del grizzly pase por las aberturas y forme una cama de material fino, sobre la cual caen las rocas de gran porte, y estas no hacen contacto con la cara de la cinta. En la figura N° 6 se puede apreciar un chute de traspaso con sección de grizzly, que además de permitir que las partículas finas pasen entre las barras, también rompe el impacto de las partículas gruesas. Y como se puede apreciar, se forma una cama de mineral sobre la correa , y es sobre esta cama, que caen as partículas gruesas.
Figura N° 6 Chute con Grizzly para Formar una Cama de Mineral Fino para Amortiguar el Impacto de Rocas Gruesas. Una vez que el material es depositado sobre la cinta, el daño que este puede ocasionarle a esta es mínimo, ya que este no se mueve lo suficiente para causarle daño a la cubierta superior de esta. Pero el mayor daño a la cubierta de una cinta ocurre cuando el material cae sobre esta, y es por eso que el diseño adecuado de los chutes de traspaso es fundamental para alargar la vida de una cinta transportadora.
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7.0 Carguío de las Cintas Transportadoras y su Impacto en la Vida Útil. Las siguientes condiciones de carguío resultan en el desgaste MÁXIMO en una cinta transportadora : 1- Cargar el material sobre la cinta desde un ángulo de 90°, de forma transversal en relación a la dirección de flujo de la cinta. 2- Cargar el material sobre la cinta a un ángulo mayor a 8°, en relación al plano horizontal, o sea colocar el material sobre una correa inclinada más de 8 grados. 3- La altura de caída libre del material sobre la correa, es equivalente a una caída mayor a 48 pulgadas ( 1.2 metros ). 4- El material que es cargado sobre la correa, no tiene velocidad en la dirección de flujo de la correa, o tiene velocidad negativa , o sea en contra a la dirección de flujo de la correa. Las siguientes condiciones de carguío resultan en el desgaste típico en una cinta transportadora: 1- Cargar el material en la misma dirección de flujo de la cinta. 2- El área sobre la cual el material es depositado está en un plano horizontal, o no está inclinada más de 8 grados. 3- Los chutes de carguío a la correa están adecuadamente diseñados, y tienen faldones para encentrar el material sobre la cinta. 4- La altura de caída libre del material sobre la correa, es inferior al equivalente a una caída de 48 pulgadas ( 1.2 metros ). Cumplir con todas las condiciones estipuladas en el párrafo anterior, y además cumplir con las siguientes condiciones de carguío, resultan en el desgaste mínimo en una cinta transportadora: 1- Asegurar que el material, al ser colocado sobre la cinta, tenga una velocidad igual o aproximadamente igual a la velocidad de la cinta. 2- La altura de caída libre del material es inferior, a una caída equivalente a 3 pies (0.9 mts. ). 3- El chute sobre el cual se desliza el material ha sido adecuadamente diseñado, y en el punto, sobre el cual cae el material sobre la cinta, se han colocado polines de impacto para amortiguar la caída del mineral sobre la cinta. 15
4- Se han tomado medida para colocar el material fino antes del material grueso, de manera de formar una cama de material sobre el cual cae el material más grueso. Ver figura N° 6. Existen condiciones y materiales que afectan la cubierta superior de una cinta transportadora, como pueden ser materiales calientes sobre 150 ° F ( 65.5 ° C ) , aceite, líquido hidráulico, etc. Y por lo cual se recomienda contactar a los fabricantes de las cintas, para determinar las resistencias que las cintas, que ellos fabrican, tiene a condiciones de temperatura, o presencia de aceites. Materiales como los siguientes no afectan las cubiertas tipo RMA Grade 1,2, y 3 : 12345-
Ácido sulfúrico. Acetona. Azufre seco. Alcohol etílico . Fertilizantes.
El mayor problema que existe con la cubierta superior de las cintas transportadoras, es el desgaste que esta sufre , no solamente durante el carguío de material, sino que disparejo por el desgaste disparejo causado por los polines de retorno cuando a estos se les forma un queque de material húmedo que se ha secado. Y otra fuente de desgaste disparejo, es cuando se alojan partículas gruesas entre las guarderas, causando un corte como una raya longitudinal sobre la cubierta superior. Es común que la cubierta superior sea recuperada un gran número de veces, ya que mientras el núcleo está en buen estado, se puede decir que la cinta está operable. Y durante este proceso de recuperación se aplica una cubierta superior nueva, o se reparan aquellas secciones que han sufrido desgaste disparejo. El desgaste de la capa inferior de una cinta, es normalmente mínimo; y la mayor fuente de desgaste de esta, es causado por los derrames de material sobre la superficie de esta , el cual se aloja entre la polea de cola y la capa inferior de la cinta. Y es por esta razón. que antes de la polea de cola, se coloca un raspador de correa tipo arado, para remover cualquier material que se ha depositado sobre la cubierta inferior. 8.0 Seguridad. Como las cintas transportadoras forman parte de un conveyor, el tema de seguridad va a ser discutido aparte, en la sección sobre los conveyors; pero de todas maneras hay varios detalles que deben ser destacados. Cuando se soldan componentes sobre o cerca una cinta transportadora, siempre se deben tomar las siguientes medidas:
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a- Evitar que chispas o cabos de soldadura caigan sobre la cinta. b- Cubrir la cinta con trapos bien mojados o con algún material que sea resistente al fuego o sean retardantes del fuego. c- Tener a mano extintores de incendio, del tipo con dióxido de carbono. d- Tener radios a mano, de modo de poder avisar inmediatamente, en caso de incendios. Antes de intervenir la cinta, para ser empalmada, se debe proceder a la sala de mando, para informarle, que hay personal trabajando sobre la correa. Y además , se deben poner avisos sobre los botones de partida de la correa, y colocar tarjetas o candados en los interruptores. El personal, que va a intervenir una cinta transportadora, para empalmarla, deben tener puestos todos los implementos de seguridad, que le fueron dados por la empresa, como son : lentes de seguridad, casco, guantes, protectores de oídos, etc. Y siempre debe haber un radio disponible, y sintonizado en la frecuencia de la sala de mando, de modo de poder avisar rápidamente, en caso de accidentes Después de realizar mantención sobre la cinta, siempre hay que cerciorase, que no hay personas , ni herramientas, sobre la cinta; y hay que avisar a la sala de mando, sobre la intención de poner el conveyor en operación. Mientras la cinta está en operación, los operadores deben tener cuidado de no tocar la cinta con las manos , o dejar, que artículos de vestimenta o implementos de trabajo hagan contacto con la cinta. Todas las guarderas, del sistema de transmisión de potencia deben estar colocadas, antes poner la cinta en operación. Y todas la cubiertas de los chutes , deben estar cerradas. 9.0 Mantención . La mantención, de las cintas transportadoras, es bastante limitada, ya que éstas, siempre y cuando estén bien diseñadas y operadas, son muy duraderas y libres de mantención. Básicamente, la mantención de las cintas está limitada a realizar empalmes, cuando existen roturas y recubrir la capa superior, cuando ésta se ha gastado. Y lo que si es necesario realizar todos los días, es observar la operación de la cinta e inspeccionar esta, de modo de detectar roturas, tempranamente, antes de que estas se conviertan en problemas mayores. Durante, la inspección diaria de las cintas, se deben observar los siguientes ítem: a- Centramiento y tensión de la cinta. 17
b- Operación de los raspadores de las cintas, y ver el desgaste de las paletas, de estos. c- Operación de las guarderas , y alojamiento de partículas entre las guarderas y las cintas. d- Chutes y puntos de traspaso de material. e- Observar las poleas y el recubrimiento de estas. f- Espesor del manto de material sobre la cinta, y ver si hay segregación de carga. g- Revisar el sistema de transmisión de potencia. h- Ver si hay desgaste de la cubierta superior e inferior, de la cinta. i- Ver que los sistemas de monitoreo de roturas de la cinta( rip detectors ) , están operativos. Y además hay que ver que todos los pull chords, están en su lugar y están operativos.
Básicamente la duración de una cinta transportadora, depende del nivel de mantención preventiva que se realiza, y del monitoreo continuo de éstas. Y básicamente, lo que hay que hacer es entrenar al personal, a observar las cintas, mientras caminan por la planta; y reportar cualquier anomalía, que le salten a la vista.
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Sección 2 Polines
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Introducción. Los polines cumplen varias funciones en el sistema de transporte de minerales, como son las siguientes: 1- Le dan apoyo adecuado a la correa transportadora. 2- Apoyan la carga que es transportada por la correa. 3- Protegen la correa transportadora, al amortiguar los impactos que esta recibe cuando cae mineral sobre esta. 4- Ayudan a mantener la correa transportadora encentrada. 1.0 Componentes de una Estación de Polines o Rodillos. Una estación de polines consiste de los siguientes componentes: a) Uno o más rodillos o polines. b) Un marco de montaje para los polines c) Una base de montaje para montar la estación en la estructura del conveyor.
Figura 1 Típica Estación de Polines de Carga y Componentes de los Polines
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Normalmente los marcos son fabricados de acero al carbono y pintados con varias capas de pintura anti corrosiva. Y en el caso de los polines que llevan carga, estos son instalados de forma horizontal sobre el conveyor ; mientras que en caso de los polines de retorno, estos son colocados, de forma horizontal y en la parte inferior de la estructura del conveyor. Comúnmente las estaciones de polines se sujetan a la estructura del conveyor, por vía de pernos con tuerca y arandelas de presión. Y estos deben ser apretados a mano y de acuerdo con las instrucciones del fabricante. 2.0 Componentes de los Polines o Rodillos. Los polines o rodillos consisten de los siguientes componentes: A) Un eje de acero. B) Una carcaza para el rodillo o polín. C) Un par de rodamientos anti fricción. D) Sellos contra la entrada de polvo y humedad Los rodamientos de los polines, pueden ser del tipo con bolas o esferas , o del tipo con rodillos. Y normalmente, los polines en que se utilizan rodamientos con bolas están lubricados de por vida, mientras los que utilizan rodamientos con rodillos, requieren ser lubricados periódicamente. La tendencia en la industria minera es hacia los polines con rodamientos con bolas y lubricados por vida, a pesar del mayor costo de estos. Y normalmente, los polines tipo Heavy Duty tienen ejes con mayor diámetro que los Medium Duty y Light Duty. La carcaza de los polines es normalmente pintada con pintura epóxica, pero estas también pueden ser pintadas con poliuretano en spray o pueden ser recubiertas con goma u otro material anti abrasivo. Y los polines recubiertos con goma, pueden tener una duración entre 4 y 8 veces mayor, que los rodillos sin recubrir. Cuando se transportan minerales húmedos y pegajosos, se debe considerar utilizar polines de retorno con los rodillos recubiertos de goma. Y además, se debe considerar el uso de polines recubiertos, en todas aquellas áreas donde puede haber derrames de mineral. En el caso de que el material que se transporta sea corrosivo, como es el caso del mineral aglomerado, se debe considerar recubrir los rodillos con goma o neopreno, y además se debe considerar el uso de pinturas especiales para proteger el marco de la estación de polines contra la corrosión. 3.0 Normas sobre Polines La asociación internacional que establece las normas para polines y correas transportadoras, es la CEMA ( Conveyors Equipment Manufacturer´s Association ) . Y esta asociación ha desarrollado ha clasificado los polines en las siguientes clases, según las condiciones de trabajo y diámetros.. 21
Sistema de Clasificación de Polines de la CEMA Clasificación Diámetro del Descripción Rodillo A4 4 pulgadas. Light Duty A5 5 pulgadas Light Duty B4 4 pulgadas Light Duty B5 5 pulgadas Light Duty C4 4 pulgadas Medium Duty C5 5 pulgadas Medium Duty C6 6 pulgadas Medium Duty D5 5 pulgadas Medium Duty D6 6 pulgadas Medium Duty E6 6 pulgadas Heavy Duty E7 7 pulgadas Heavy Duty La CEMA ha establecido una serie de normas y especificaciones sobre polines, entre las que se encuentra una vida útil mínima de los rodamientos de 30,000 horas para la serie B y C, y 60,000 horas para la serie D y E, para polines de igual ancho, girando a 500 RPM. Y además la CEMA ha establecido, parámetros mínimos para los polines en lo que se refiere a la cantidad de carga que cada clasificación de polines debería ser capaz de soportar. En el libro, sobre conveyors, editado por la CEMA se puede encontrar todo tipo de normas sobre polines de todos los tipos, y además se pueden encontrar todo tipo de formula para realizar cálculos de polines y correas transportadoras. Pero, ya que hoy día todas las formulas de la CEMA se encuentran desarrolladas en programas computacionales, se recomienda el uso de estos para realizar los cálculos de polines, reductores, motores, y correas. Uno de los problemas que existe con las tablas preparadas por la CEMA es que los valores están expresados en el sistema inglés y no en el sistema métrico, y por lo cual no es fácil trabajar con ellas y requiere hacer conversiones. Y es por ésta razón, que recomendamos utilizar programas computacionales, basados en los datos y normas de la CEMA, pero ya convertidos al sistema métrico. 4.0 Instalación de Polines en los Conveyors. Las estaciones de polines, son muy fáciles de montar en los conveyors, ya que normalmente estas vienen pre armadas y sólo es cuestión de montar estas correctamente sobre el conveyor. Y básicamente hay que cerciorarse que la estación de polines esté: 1- Montada en línea con el resto de las estaciones. 2- Montada de forma transversal a la correa, y además debe estar a escuadra y paralela a las otras estaciones. 3- Los polines estén nivelados. ( la tolerancia es +/- 2mm. )
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4- Todos los pernos están adecuadamente apretados según las instrucciones del fabricante. 5.0 Tipos de Polines Tal como fue mencionado anteriormente, los polines cumplen una serie de funciones en los conveyors además de llevar carga, y por lo cual se han desarrollado una serie de polines especiales para diferentes condiciones de trabajo y para cumplir con diferentes necesidades durante el proceso de transporte del mineral. Es común, ver en un conveyor una serie de polines de diferentes tipos, colocados en diferentes puntos de la correa transportadora, y cada uno de estos cumpliendo con una función diferente en el sistema de transporte. Y como se puede apreciar en la figura N° 2, cada tipo de polín tiene su aplicación y su ubicación especifica en la correa, como es el caso de los polines tipo centradores de correa, los cuales se deben utilizar en el área del medio de la correa y no hacia los extremos de la correa como son erróneamente utilizados. Y se puede ver el caso de los polines de impacto, los cuales se utilizan en conjuntos y siempre complementando a un chute, y no por si solos .
Figura N° 2 Conveyor Típico y Ubicación de Cada Tipo de Polín. Los polines se pueden clasificar en ocho ( 8 ) tipos diferentes, que son los siguientes: 1- Polines de Carga o de Transporte.- Los cuales consisten en un juego de rodillos que apoya la parte de la correa transportadora que lleva el mineral. Y normalmente, estos polines consisten de un rodillo horizontal y dos rodillos inclinados, siendo lo más común que todos los rodillos sean del mismo ancho.
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En las figuras 2 y 3, aparecen dos tipos de polines de carga, uno es del tipo horizontal ( también conocido como polines planos ( flat idlers ), para correas planas, y el otro es del tipo angular, y con los tres rodillos del mismo largo. El ángulo de los rodillos afecta la cantidad de mineral que puede ser transportada, y mientras mayor es el ángulo, mayor es la capacidad de transporte de la correa.
Figura 2 Polín de Carga Tipo Horizontal.
Figura 3 Polín de Carga o Transporte Inclinados. Los polines, de carga tipo horizontal, son comúnmente utilizados en correas alimentadoras ( beltfeeders) , mientras que los polines de carga inclinados son utilizados en todo de conveyor de alta capacidad o alta velocidad. Los polines de carga inclinados, normalmente tienen los rodillos laterales inclinados a: 20, 35, o 45 grados , siendo los más comunes los de 35 grados. En la figura 4 se puede apreciar una estación de polines , que tiene dos rodillos de un ancho y un rodillo de otro ancho. Y este tipo de polín es conocido como “picking idlers , porque originalmente se utilizaba en secciones del conveyor donde se hacía selección a mano del mineral que se iba a chancar fino.
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Hoy día los picking idlers se utilizan en secciones donde por necesidades de la aplicación se necesita aplanar la sección de la correa transportadora, como es el caso cuando se colocan electroimanes suspendidos y atravesados sobre las correas transportadoras.
Figura 4 Estación de Polines de Carga, Tipo Picking Idlers. Normalmente Utilizados Electroimanes en las Secciones de los Conveyors Debajo de Suspendidos 2- Polines de Retorno- Estos apoyan la parte de la sección de la correa que ya está retornado al punto de carga de la correa. Y normalmente estos polines consisten de un rodillo horizontal, como aparecen la figura N° 5 , pero también los hay con dos polines en forma de “ V”. Los polines de retorno, deben ser cuidadosamente seleccionados para la aplicación para la que van a ser utilizados, ya que sobre estos polines pasa el lado sucio de la correa transportadora, la cual normalmente está sucia con mineral fino adherido y además normalmente está húmeda; resultando en problemas de abrasión y de corrosión en estos polines.
Figura 5 Polín de Retorno Tipo Centrador Automático de Correa. Como se Apreciar Puede Pivotear Automáticamente. Los rodillos de los polines de retorno tienden a gastarse más rápidamente por abrasión, que los polines que llevan carga. Y esto se debe a que sobre los rodillos de estos polines pasa la parte de la correa que lleva la carga, y siempre se queda algún mineral fino adherido a la cara de la correa transportadora.
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Es común, que durante el proceso de selección de los polines a utilizar, se le pone más cuidado a la selección de los polines de transporte, que a los polines de retorno. Sin embargo la selección de los polines de retorno, es mucho más crítica; ya que estos están sujetos a condiciones de trabajo mucho más severas que los polines de carga, debido a que los polines de retorno hacen contacto con el lado sucio de la correa transportadora, resultando en desgaste prematuro de estos, ya sea por abrasión o por corrosión. Normalmente, mineral fino se acumula sobre la superficie del rodillo de los polines de retorno, formado un queque grueso de material, el cual es disparejo y tiende a ser menos gruesos en los extremos de los rodillos. Y este queque tiende a crecer de tamaño, aumentando el diámetro efectivo del rodillo; lo que hace que éste que este gire a una velocidad menor que la de la correa transportadora, resultando en que haya cierto patinaje en estos. Pero el mayor problema, es que el queque de mineral es sumamente abrasivo, y por lo cual causa desgaste prematuro y disparejo de la cubierta superior de la correa transportadora. El uso de raspadores de correas, no solo reduce o elimina la acumulación de mineral fino debajo del conveyor, sino que previene o reduce la formación de un queque de mineral sobre el rodillo de los polines de retorno
Figura 6 Tabla Referencial de Distancia entre Polines de Transporte y Polines de Retorno En la figura 6, se puede apreciar una tabla referencial sobre el espaciamiento entre polines de transporte, y además entre polines de retorno, la cual está basada en el ancho de la correa y la densidad aparente del material. Pero deseamos recalcar que ésta es solamente referencial, y por lo cual se debe considerar realizar todos los cálculos pertinentes para llegar al espaciamiento más adecuado para la aplicación.
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En el libro de especificaciones de la CEMA aparecen todas las tablas y formulas, con las cuales se puede calcular el espaciamiento más adecuado para una aplicación en particular. 3- Polines de Impacto- Los cuales se instalan en los puntos de carga de la correa y absorben el impacto del mineral, cuando éste cae sobre la correa. Y normalmente estos polines son fabricados de un material resiliente, que absorba o amortigüe el impacto y rápidamente pueda volver a su forma original. Y este tipo de polín se puede apreciar en la figura N° 7.
Figura 7 Polín Para Absorber Impactos Los polines de impacto, normalmente consisten de una serie de discos de goma relativamente blanda ( 40- 45 Shore A) , separados por discos chicos o espaciadores, y ambos están montados sobre un rodillo de fierro, el cual tiene su eje y rodamientos como un polín normal. Básicamente los polines de impacto cumplen con la función de proteger la correa contra daños que rocas gruesas, pesadas y con cantos cortantes, pueden causar a la correa transportadora, y esta función es conseguida por los polines al ceder y amortiguar el impacto del mineral al caer sobre la correa . Como se puede apreciar en la figura N° 8 , los polines de impacto son instalados muy cerca uno de otros. Y para evitar derrames de mineral en estos puntos de carga de la correa transportadora, siempre se debe considerar el uso de guarderas de goma sobre la sección de la correa transportadora que va sobre estos polines.
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Figura N° 8 Instalación Típica de Polines de Impacto. Es importante hacer notar que el uso de polines de impacto, no es un substituto al uso de chutes en los puntos de carga de las correas transportadoras. La vida útil de los polines de impacto, debido a las condiciones severas bajo las que trabajan, es muy similar a la vida útil de los polines de retorno. 4- Polines de alineamiento- Polines especiales los cuales tienen un dispositivo en sus extremos, como se puede apreciar en la figura N° 9, los cuales controlan es desplazamiento lateral de la correa y la mantienen alineada. Y este tipo de polines se pueden utilizar en la sección de transporte de la correa, al igual que en la sección de retorno de ésta. Los polines de alineamiento o centradores de correa, pueden ser instalados un poco más alto que los polines de carga, y de esta manera se consigue obtener un mejor encentramiento de la correa, pero también la vida útil de este polín va a ser menor.
Figura N°9 Polines con Guías Centradoras de Correa Transportadora
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Los polines tipo centradores de correa, no son una cura definitiva a los problemas de encentramiento que puede tener una correa, y solamente corrigen pequeñas desviaciones que ocurren de forma transiente en las correas. Los polines centradores, nunca deben ser instalados a menos de 50 pies ( 15.2 metros ) de las poleas del conveyor. Y es importante hacer notar, que si los bordes de la correa , roza frecuentemente con los rodillos de alineamiento de los polines centradores, es muy probable que el revestimiento de los bordes de la correa se gaste. 5- Polines de transición- Los cuales se instalan en la zonas cercanas a las poleas, y el ángulo de estos polines se puede ajustar para facilitar la transición de la correa entre los polines de carga y las poleas. Los polines de transición más comunes son los que tienen el, ángulo de los polines ajustable, y como se puede apreciar en la figura N° 10 , a los cuales se le puede ajustar el ángulo de inclinación cada 5 grados.
Figura 10 Polines de Transición con Ángulo ajustable Otra alternativa, para obtener una transición adecuada entre el último polín de transporte y la polea, es mostrada en la figura N° 11. Y en este caso se muestra la transición entre polines de 45 ° y la polea, pero en el caso de que utilicen polines de 35°, entonces la transición se haría con un polín de 35° y otro de 20 grados.
Figura 11 Transición Utilizando Polines Inclinados Normales
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En el libro de la CEMA, aparecen una serie de tablas, que permite determinar la distancia a respetar entre el último polín y la polea; y todos estas tablas toman en consideración ítem como: el ancho de la correa, el tipo de correa, el porcentaje de llenado de la correa, etc. 6- Polines de discos.- Estos son polines especiales, como los que aparecen en la figura N°12 , los cuales son utilizados cuando se transportan material húmedos o pegajosos, y previenen que el material se adhiera al los rodillos de los polines.
Figura N° 12 Polines de Retorno con Discos. Utilizados en Aplicaciones en que los Materiales están Húmedos Los discos normalmente son de goma, pero también pueden ser hechos de otros materiales resistentes a la abrasión, incluyendo cerámica. 7-
Polines autolimpiantes - Especialmente utilizados cuando se transportan minerales húmedos y pegajosos, y se utilizan en la sección de retorno de la correa. Con una geometría en espiral, estos polines retiran el mineral húmedo que se puede haber adherido a la correa transportadora. Y estos polines se pueden apreciar en la figura N°12.
Erróneamente, a estos polines se le atribuyen la cualidad de limpiar la cara de la correa transportadora, pero en realidad este no es el caso, pero estos solamente se mantienen limpios y no ayudan a limpiar la correa transportadora.
Figura N° 13 Polines de Retorno Tipo Auto-Limpiante
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8- Polines de Retorno Alineantes de la Cinta Transportadora. Al igual que hay polines de carga, que están diseñados para alinear la cinta, como el que aparece en la figura N° 9, también hay polines de retorno que sirven para mantener alineada la correa durante su retorno hacia la polea de cola. Estos polines son muy simples de instalar y operar, y los hay de muchos tipos estilos y configuraciones, algunos muy parecidos a los que aparecen en la figura N° 9, pero invertidos. Otros polines de este tipo son muy simples como el que aparece en la figura N° 14.
Figura N° 14 Polín de Retorno Tipo Centrador de Cinta Transportadora Hoy día los más utilizados son los de rodillo dividido o rodillo partido , como los que aparecen en la Figura N° 15.
Figura N° 15 Polines de Retorno Centradores de la Cinta 9- Duración de los Polines. Un factor muy importante para todos los usuarios, es la vida de los polines, y esta está afectada por un gran número de factores, como son : abcde-
Tipo de rodamientos. Tipo de sellos de los rodamientos. Espesor de la carcaza del polín. Ambiente de trabajo. Factores de carga.
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f- Velocidad de la cinta. g- Densidad de la carga. h- Mantención del conveyor. CEMA basa todos sus especificaciones de vida útil en los que llaman " Vida Util " o " BU " ( useful life ), que es el punto estadístico en el cual el 90 % de los polines están operativos, sin un aumento en torque o ruido. Y esta vida está basada en que el polín no opera a más de 500 pies por minuto ( 152,4 metros / minuto ). Básicamente, como referencia, polines tipo A y B, tienen un a vida de 30.000 horas, mientras, que los con rating de C y D, tienen un BU de 60.000 horas, y los del tipo CEMA " E", tienen un BU de 90.000 horas. Es necesario resaltar , que el dimensionamiento de los polines, es parte del diseño de una cinta transportadora, y hay que cerciorarse que los polines no excedan una velocidad de 500 pies por minuto ( 152,4 m / minuto. , y que todos los factores de carga y ambiente son considerados en el diseño del conveyor. 10- Mantención de los polines. Hoy día todos los polines son sellados, y no requieren que los rodamientos sean lubricados periódicamente; lo cual ha facilitado el trabajo de los mantenedores. Pero por otro lado, esto ha sido una causa de problemas; ya que los mantenedores y operadores se han despreocupado de observar la operación de las cintas transportadoras, y cerciorarse que estas están alineadas y operando adecuadamente. Básicamente, el no tener que realizarle mantención a los polines, ha causado que se pierda esa primera línea de detección de problemas por parte de los operadores. De todas maneras, es importante que se observe el comportamiento de los polines, sobre todo, ver si hay acumulación de material sobre su superficie. Y si este es el caso, esta acumulación debe ser removida periódicamente; ya que no removerla va a reducir la vida útil del polín.
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Sección 3 Poleas
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1.0 Introducción. Debido a los desarrollos que ha habido en los últimos 25 años, en el área de correas transportadoras, más anchas, de alta velocidad, con refuerzos de cables de acero y materiales textiles de resistencia alta, y tonelajes altos a transportar; las poleas han sido divididas en dos categorías, poleas tipo Standard y poleas de diseño especial para una aplicación en particular( engineered type pulleys). Las poleas más comúnmente utilizadas son las poleas tipo Standard las cuales son construidas en un gran número de diámetros y anchos, y normalmente se construyen de acuerdo a las normas de la CEMA ( Conveyors Equipment Manufacturers Association ) y la ANSI ( American National Standards Institute ). Y es por esta razón, que antes de adquirir una polea o un conveyor completo, se le debe especificar al fabricante las normas que regirían para las poleas, que formarían parte del suministro. 2.0 Componentes de una Polea Básicamente una polea consiste de un tubo de acero con un disco soldado en cada extremo, a los cuales tienen un agujero en su centro y se les acoplan unos anillos de compresión y bujes a los cuales se les acopla el eje de la polea. En la figura N° 1 se puede apreciar una polea típica, completa con eje, y en la figura N° 2 se puede apreciar la construcción de una polea típica, con refuerzo central por dentro..
Figura N° 1 Polea Típica Completa con Eje
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Figura N° 2 Interior de una Polea Los ejes de las poleas son hechos de acero con alto contenido de carbón, normalmente acero tipo 1045 , y son torneados de acuerdo a dimensiones y normas preestablecidas para una polea de un diámetro específico. 3.0 Tipos de Polea Standard. Existen dos tipos de poleas Standard, las que son las cilíndricas y las tipo con aletas ( winged type pulleys ) , y cada una de estas tiene sus aplicaciones particulares. Pero en la minería, las poleas más comúnmente utilizadas son las del tipo cilíndrico. En las figuras N° 3 y N° 4 se pueden apreciar poleas con aletas.
Figura N° 3 Polea con Aletas
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Figura N° 4 Polea con Aletas, Vista Interna. Las poleas con aletas son utilizadas cuando se transporta material que está relativamente húmedo o es pegajoso y cuando hay derrame de material sobre la cara de la correa que no transporta material. Básicamente las poleas con aletas son poleas auto-limpiantes, con muy poca superficie a la cual no se les adhiere material. Y debido a que a estas poleas no se les adhiere material húmedo, no se experimentan problemas de formación de queque , des-encentramiento de la correa transportadora, y desgaste prematuro de la cara inferior de la cinta transportadora. 4.0 Tipos de Cara de las Poleas Standard. La parte tubular de las poleas es conocida como la cara de las poleas, y normalmente cuando se adquiere una polea, siempre se especifica el diámetro y el ancho de la cara ( face width ). Y la cara de las poleas puede ser de tres tipos: a) Plana.- La cual es la más frecuentemente utilizada en aplicaciones mineras, y esta se puede apreciar en la figura N° 5.
Figura 5 Polea con Cara Plana
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b) Con Corona Curveada - La cual se utiliza para mantener la correa transportadora encentrada, pero no deben ser utilizadas en correas que tienen carcasas con cables de acero. Y esta se puede apreciar en la figura N° 6.
Figura N° 6 Polea con Cara Curveada o Tipo Corona c) Con Corona Curveada con Borde - La cuales asisten a mantener las correas encentradas, pero su aplicación debe estar limitada a correas con carcazas de lona y de baja tensión. Y esta se puede ver en la figura N° 7.
Figura N° 7 Polea con Cara Curveada y Borde 5.0 Advertencia Sobre las Poleas Tipo Standard. Tal como lo dice su nombre, las poleas tipo Standard, son para uso general. Y por lo cual no deben ser utilizadas en aplicaciones, que involucran conveyors de alta velocidad y cintas con núcleos de acero.
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Para aquellas aplicaciones, que involucran cintas con núcleos de acero o que operan a velocidades altas, se recomienda que se utilicen poleas 6.0 Poleas Especiales o Engineered Type Pulleys. La necesidad de poleas especialmente diseñadas y calculadas para un conveyor específico, surge debido a las demandas fuera de lo común , que han surgido con el uso de: conveyors de alta velocidad, anchos de correas sobre 72 pulgadas, cintas en núcleos de acero que operan a velocidades alta y que están sometidas a tensiones altas. Debido a las demandas mecánicas que se les hace a estas poleas, la construcción de estas requiere mucho más cuidado y además requiere el uso de materiales de mejor calidad y resistencia mecánica. Debido a que el diseño de estas poleas es especial, el usuario debe darle al fabricante la siguiente información , para que este último pueda realizar todos los cálculos necesarios. a- Diámetro de la polea. b- Ancho total de la cara. c- Especificar si la cara va a ser plana o con corona. d- Ubicación de la polea en el sistema ( cabeza, cola, tensora, etc.) e- Tipo de tensionador de la correa. f- Tipo de correa que se va a utilizar. g- Tipo de lagging que se desea utilizar. h- Condiciones ambientales ( temperatura, ambiente corrosivo, humedad, etc.) i- Potencia de los motores. j- Información sobre los reductores. k-Características del eje. l- Características de la aplicación y del material que va a ser manejado por la polea. Es necesario resaltar, que debido a los materiales y procedimientos, que deben ser utilizados y seguidos, para construir estas poleas, los costos de estas no son bajos. 7.0 Recubrimientos de las Poleas. Normalmente las poleas son recubiertas con tela, goma, u otros materiales, principalmente con el objetivo de aumentar el coeficiente de fricción entre la cinta y la polea. Y además, el uso de recubrimientos sobre las poleas, permite reducir el desgaste de la superficie de la polea.
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El recubrimiento de las poleas, es también conocido como , lagging, debido a su origen norteamericano. Pero en este manual utilizaremos el término recubrimiento, ya que este nombre es más común. El espesor de los recubrimientos puede variar desde unas milésimas de pulgada, hasta más de una pulgada ( 25,4 mm. ) Y estos pueden ser de hechos de materiales, como : goma, poliuretano, telas con resinas epóxicas, etc. Los recubrimientos más comunes son los de goma, la cual es vulcanizada , en caliente, sobre la superficie de la polea. Y los revestimientos de lonas con resinas epóxicas, son utilizados para aplicaciones, donde no abunda el polvo, o se transportan materiales abrasivos. En los últimos años, se ha comenzado a utilizar revestimientos hechos de poliuretano; ya que estos pueden ser aplicados en forma de spray. Y también se han comenzado a utilizar revestimientos, seccionados , los cuales consisten de barras que se pueden fácilmente entre rieles, que han sido soldados a la superficie de la polea. Este tipo de revestimiento se puede observar en la Figura N° 8, y la gran ventaja de este tipo de revestimiento, es que no requiere que la polea sea retirada, para hacerle un cambio de revestimiento. La dureza de los recubrimientos en la polea de cabeza, varía entre 55° y 65 °, Shore A. Y la dureza de los recubrimientos de las otras poleas , como las poleas tensoras y de cola, puede ser mucho más blanda. Debido a que las poleas tienden a patinar, si el ambiente es húmedo o cae agua sobre estas, los revestimientos tienden a tener ranuras, por las cuales el agua se puede deslizar y no afectar, el contacto entre la polea y la superficie de la cinta transportadora. Existen varios tipo de ranuras, como se pueden apreciar en las figuras número 8 y 9, pero la más común es el tipo de ranura conocido como Espinazo de Pescado, o Herringbone , como se puede apreciar en la figura N° 9.
Figura N° 8 Revestimiento de Polea, Tipo Seccionado Con Diseño Tipo Cruzado o Criss Cross
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Figura N° 9 Revestimiento Vulcanizado a la Polea Tipo Espinazo de Pescado o Herringbone Básicamente las ranuras, en el revestimiento de las poleas, cumplen la misma función que las ranuras en los neumáticos de un auto, que es la de soltar el agua y evitar el efecto de hidroplano, que podría ocurrir, si estas no estuvieran. 8.0 Ejes de las Poleas. Normalmente, las poleas son suministradas por los fabricantes , con su eje y rodamientos, por lo cual no es necesario tocar estos puntos. Pero de todas maneras es necesario resaltar que los ejes son hechos de acero tipo 1018, el cual es adecuado para ejes, los cuales son normalmente torneados, de acuerdo con las normas y dimensiones de la CEMA. En caso de que un eje se rompa, por una u otra razón, en lugar de soldarlo, lo mejor es reemplazarlo con uno nuevo, hecho de acero tipo 1018 y con dimensiones exactas al cual fue retirado de la polea. La experiencia, ha sido que los ejes que han sido soldados, tienden a quebrarse al poco tiempo. 9.0 Mantención . Las poleas requieren muy poca mantención, y básicamente esta está limitada a los siguientes ítem: a- Cambio de los revestimientos de la polea, sólo cuando este esté lo suficientemente gastado. b- Revisar los pernos que sujetan la polea, y cerciorarse que estos están torqueados, dentro de la recomendaciones del fabricante. Y cerciorarse que la chaveta, también está bien apretada . c- Lubricar los rodamientos tipo descanso, sobre los cuales está montada la correa. d- Cerciorarse que la polea está correctamente alineada y nivelada. 40
10.0
Seguridad Industrial.
Aunque las poleas parecen ser un equipo muy inofensivo, estas han demostrado ser una de las fuentes principales de accidentes en las plantas , y estos accidentes son atribuibles a la negligencia de los operadores, que se ponen a trabajar cerca de las poleas, con el conveyor aún en operación. Y muchas veces, los operadores se descuidan, y meten las manos entre la polea y la cinta; siendo no fuera de lo común que la mano le sea pillada entre estos componentes, lo cual , con mucha suerte, resulta en fractura de los huesos de la mano y/o el brazo. Antes de realizar algún trabajo en las inmediaciones de las poleas, es necesario que el conveyor sea detenido para realizar cualquier mantención en éste; sobretodo hoy día, en que las cintas operan a velocidades por encima de los 2,7 metros /segundo.
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Sección 4 Raspadores de Cintas Transportadoras
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1.0 Introducción. Es común que los materiales que son transportados en cintas transportadoras, contengan cierta cantidad de material fino, el cual normalmente tiene un contenido de humedad mayor al contenido total del producto que es transportado. Y debido al hecho de que el material fino tiende filtrarse entre las partículas gruesas y se sienta sobre la cubierta superior de la cinta, éste tiende a adherirse a la cinta. Los problemas surgen cuando el material grueso es descargado, y la cinta comienza su retorno hacia el punto de carguío , ya que el material que se adherido a la superficie de la cinta comienza a desprenderse por gravedad, y se deposita sobre las estructuras del conveyor o cae al piso debajo del conveyor , causando problemas de aseo. Pero el problema no se detiene aquí, pues a medida que la cinta comienza a hacer contacto sobre los polines de retorno, el material húmedo comienza a adherirse a estos, formando un queque de material sobre estos. Los problemas que la adhesión de partículas finas húmedas le traen a los polines de retorno, ya han sido discutidos en la sección sobre polines, por lo cual referimos al lector a esa sección de este manual, para obtener mayores detalles sobre estos. El uso de raspadores de correas es una de las pocas alternativas que existen para limpiar la cara de la cubierta superior de una cinta transportadora. Y aunque, en muchos casos los raspadores no son 100 % efectivos y en la opinión de muchos operadores, los raspadores no funcionan; algo es mejor que nada y su uso por lo menos reduce los problemas que la adhesión de partículas finas y húmedas le causa a los polines de retorno. Los raspadores de cintas transportadoras, son clasificados en dos grupos: raspadores para la parte externa de las cintas, que es donde el material se acumula por adhesión, y raspadores de la cubierta inferior de cinta, sobre la cual se deposita material debido a derrames durante el carguío de la cinta. En esta sección se van a discutir ambas situaciones, pero en esta sección se van a discutir los raspadores de la cubierta externa de la cinta, ya que esta es sobre la cual se deposita la mayor cantidad de material y la que más problemas causa. 2.0 Ubicación de los Raspadores. Los raspadores deben ser ubicados debajo de las cintas transportadoras, y deben ser colocados de tal manera, que el material fino que es raspado por estos caiga sobre el chute de descarga y no se pierda este material. Típicamente, los raspadores son colocados inmediatamente después que esta deja de hacer contacto con la polea de cabeza, pero cada día es más común ver la instalación una estación de raspadores sobre el área de la correa seguido por otra estación de raspadores en el área detrás de la polea de cabeza.
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En la figura N° 1, se puede apreciar una instalación típica, en la cual sólo hay una estación de raspadores, ubicada detrás de la polea de cabeza.
Figura N° 1 Instalación Típica de Raspadores de Cintas Transportadoras. 3.0 Componentes Básicos de los Raspadores. Los raspadores de cintas transportadoras son tan simples, que en muchas operaciones mineras, los operadores construyen estos utilizando pedazos de cintas transportadoras usadas; lo cual no es una buena práctica, ya que entre las telas del núcleo de esta cinta , utilizada como raspador, se alojan pequeños pedazos de material y estos, al hacer contacto con la cinta en movimiento tienden a desgastar a esta. Básicamente un raspador de cinta, consiste de un componente raspador ( scraping component ) el cual hace contacto con la cinta en movimiento, una estructura o barra de montaje sobre la cual va montada el componente raspador , y un componente aplicador de presión, que permite que el componente raspador mantenga contacto con la superficie de la cinta. Originalmente el componente raspador era hecho de goma maciza blanda, pero hoy día estos son hechos de una gran variedad de materiales, que varían desde poliuretano hasta metales, y la decisión sobre el tipo de componente de raspado a utilizar lo dicta la aplicación. En el caso de materiales que contienen ácido sulfúrico, no se pueden utilizar raspadores de poliuretano, ya que éste se ablanda al hacer contacto con el ácido; y en caso de necesitar utilizar raspadores de metal, estos tendrían que ser hechos de acero inoxidable 316. Normalmente, el componente aplacador de presión consiste de un resorte o un contrapeso. Y comúnmente el marco es construido de acero al carbono, pero en algunos casos donde hay ácido sulfúrico, se utiliza acero inoxidable 316.
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4.0 Tipos de Raspadores. Debido al aumento que ha habido en la necesidad de utilizar raspadores de cintas transportadoras, hoy día existen , no solamente un gran número de fabricantes de estos equipos, sino que también una gran variedad de tipos y modelos de raspadores. Y estos varían significativamente en diseño, aplicación y precio. Básicamente existen tres tipos de raspadores: 1- Raspadores para raspar la cubierta superior de las cintas. 2- Raspadores para raspar la cubierta inferior de las cintas, también conocidos como raspadores de cola, debido a su ubicación típica, antes de la polea de cola de un conveyor. 3- Raspadores de poleas tensoras. 5.0 Raspadores de la Cubierta Superior de la Cinta. Los raspadores, de la cubierta superior de la cinta, pueden ser catalogados en dos tipos: 1- Estáticos- Los cuales se colocan debajo de la cinta, y raspan el material a medida que esta se desplaza sobre las paletas del raspador. 2- Motorizados- Los cuales son accionados por un motor, y el raspador gira al mismo tiempo en que la cinta se desplaza sobre este. El tipo de raspador más comúnmente utilizado son los del tipo estático debido a su menor costo, y su simpleza de operación, y estos se pueden dividir en los siguientes tipos: a- Sencillos - Consistentes de una barra o paleta recta , la cual cubre el ancho de la cinta, como aparece en la Fig. N° 2.
Figura N° 2 Raspador Estático con Contrapeso Aplacador de Presión Los raspadores sencillos, pueden ser simples, con solo una barra o paleta, y también pueden ser dobles, consistentes de dos barras o paletas, una paralela a la otra, pero ambas cubren el ancho de la cinta.
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b- Seccionados- Los cuales se asemejan a los raspadores sencillos, pero en vez de tener una barra o paleta cubriendo el ancho de la cinta, la barra de estos está compuesta por varias secciones, como aparece en la figura N° 3.
Figura N° 3 Raspador Tipo Seccionado Consistente de Dos Secciones Aspadoras c- Articulados- Los cuales consisten de una serie de paletas cortas , las cuales se tiene unos brazos cortos los cuales están conectados a resortes , los que le permiten a las paletas aplicar presión sobre la superficie de la cinta. Y normalmente las paletas están montadas de forma sobre-impuesta una entre la otra, de modo de asegurar, que el ancho total de la cinta es raspado. En la figura N° 4 , se puede apreciar un raspador del tipo articulado.
Figura N° 4 Raspador Tipo Articulado Uno de los problemas con los raspadores articulados, es que los resortes tienden a vencerse, o dañarse cuando les cae material húmedo; por lo cual estos deben ser revisados frecuentemente. Los raspadores motorizados consisten de una serie de paletas montadas sobre un eje o una escobilla cilíndrica, las cuales rotan al ser accionadas por un motor. En las figuras 5 y 6 se pueden apreciar ambos tipos de raspadores motorizados.
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Figura N° 5 Raspador Tipo Escobilla Rotatoria
Figura N° 6 Raspador Tipo Paleta Rotatoria Los raspadores que utilizan una escobilla , pueden ser de alta velocidad o de baja velocidad, y en ambos casos, tienen un sistema aplacador de presión para que las escobillas siempre estén en contacto con la superficie de la cinta. Y como norma, la velocidad de giro , de estas paletas y escobillas, es contra la dirección de flujo de la correa. Los raspadores del tipo escobillas de baja velocidad normalmente rotan a una velocidad periférica entre 400 ( 121.9 mts. ) y 600 ( 182.9 mts. ) pies por minuto, y debido a esta velocidad baja, se minimiza el desgaste de las escobillas. Y este tipo de raspador es principalmente utilizado en aplicaciones en las cuales se manejan materiales granulares secos. Los raspadores del tipo escobilla de alta velocidad, se utilizan principalmente en aplicaciones, en las cuales el material granular húmedo, y estos alcanzan velocidades periféricas entre 1.000 ( 304.8 mts) y 1.500 ( 457.2 mts. ) pies por minuto; lo cual previene que las partículas fina se adhieran a las escobillas.
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Los raspadores motorizados, del tipo paleta, las paletas están montadas de forma paralela sobre un eje rotatorio, y son estas paletas las cuales al hacer contacto con la cinta transportadora, desalojan el material que está adherido a la superficie de la cinta. Y al igual, que en el caso de los raspadores del tipo escobilla cilíndrica, estos pueden ser de baja o alta velocidad. Las versiones de baja velocidad, normalmente opera a 1000 ( 304.8 mts. ) pies por minuto, mientras que la versiones de alta velocidad, normalmente operan hasta 1400 ( 426.7 mts. ) pies por minuto. Y los de baja velocidad pueden utilizados para raspar materiales secos al igual que húmedos, mientras los de alta velocidad, son principalmente utilizados para raspar materiales húmedos o pegajosos. 6.0 Raspadores de la Cubierta Inferior de la Cinta . ( Raspadores de Cola). Debido a derrames de material en los puntos de carguío, sobre la cubierta inferior de las cintas transportadoras cae material, el cual normalmente se adhiere a la polea de cola del conveyor, formándose un queque de material; lo cual puede traer problemas de desalineamiento de la cinta, además de causar desgaste prematuro de esta capa de la cinta. Para prevenir el problema antes mencionado, se colocan raspadores sobre la cubierta inferior de la cinta, antes de la polea de cola. Y estos raspadores son muy simples, ya se sientan sobre la cinta, como se puede apreciar en la figura N° 7, y esperan que el material llegue a ellos, simplemente barriendo éste hacia los lados.
Figura N° 7 Raspador Tipo Arado para Limpiar la Cubierta Inferior de las Cintas Transportadoras El tipo más común es el que aparece en la figura N° 7, también conocido como “ tipo arado ”, el cual tiene las barras hechas de goma suave, y muy fáciles de reemplazar.
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7.0 Raspadores de Polea Tensoras Aunque no son utilizados frecuentemente, también se fabrican raspadores para raspar la superficie de las poleas tensoras de un conveyor, con el objetivo de que a estas se le adhiera material que eventualmente contribuya a desgastar prematuramente la cubierta superior de la cinta. En la figura N° 8 se puede apreciar, un raspador de polea tensoras, y como se puede ver, éste es muy simple, utilizando una barra a todo el ancho de la polea.
Figura N° 8 Raspador de Polea Tensionadora
Figura N° 8 Raspador de Polea Tensionadora 8.0 Advertencia Debido a que los raspadores de correa aplican presión sobre la cinta transportadora, para raspar el material que se ha adherido a esta, y al aplicar presión le aplican cierta resistencia al conveyor; es común que cuando se realiza el cálculo de potencia de un conveyor se considere un factor de potencia adicional. Y es por esta razón, que antes de instalar un raspador de cinta transportadora, se contacte al fabricante, para que él indique la resistencia que su raspador le añade al conveyor; y de esta manera se puede determinar si se tiene suficiente potencia instalada, para añadir un raspador al sistema de transporte. Lo ideal es que cuando se diseña el conveyor, se considere el uso de raspadores de cintas, de modo que el conveyor sea compensado por la potencia adicional que se requiere para el raspador. Y hoy día , en todos los programas computacionales para diseñar y calcular conveyors, consideran el uso de raspadores de cintas en el cálculo de potencia.
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9.0 Mantención . Como se ha podido apreciar, los raspadores de correas, que utilizan hojas, son accesorios muy simples, con muy pocos componentes que reemplazar. Y la mantención de estos está limitada a los siguientes: a- Mantener la tensión o presión, de las hojas sobre la cinta. b- Cambiar las hojas, a medida que estas se desgastan. En el caso de los raspadores, que utilizan escobillas o paletas rotatorias, básicamente, la mantención es muy similar, mantener la tensión de las escobillas sobre la cinta transportadora, y cambiar estas a medida que estas se desgastan. Y por supuesto, hay que cerciorarse que el motor no se sobrecalienten.
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Sección 5 Faldones y Guarderas
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1.0 Introducción. En los puntos de transferencia y de carguío de las cintas transportadoras, se hace necesario el uso de faldones para retener el material sobre la cinta desde el momento que el material deja atrás el chute y llega a la misma velocidad de la cinta. Y como resultado el uso de faldones previene que ocurran derrames en las zonas de carguío y transferencia , al igual que ayudan a encentrar el material sobre la cinta. Normalmente los faldones son extensiones de los laterales de los chutes de transferencia, y estos se extienden de forma paralela uno del otro por varios metros a lo largo de la cinta. Y estos, típicamente son hechos de acero, aunque en algunos casos se ha utilizado madera, debido a que esta última puede causar menos daño a una cinta. Junto con los faldones, es común el uso de guarderas de goma para prevenir la fuga de material por los espacios entre el faldón y la cinta. En la figura N°1 se puede apreciar un chute de transferencia con sus guarderas correspondientes, y además se pueden apreciar los polines de impacto en la zona de carguío de material, tal como ha sido recomendado en capítulos anteriores.
Figura N° 1 Chute con Faldones 2.0 Diseño de Faldones. Los faldones son normalmente soldados a las paredes laterales de los chutes, aunque hay casos en los cuales se utilizan flanges y pernos para sujetar estos, y cuando se utiliza esta última alternativa, entre los flanges se colocan planchas de goma para que actúen como una junta o empaquetadura.
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En las zonas de carguío de material sobre las cintas, se tiende a generar mucho polvo, causado por las turbulencias que ocurren al material depositarse sobre la cinta. Y por esta razón, al igual que se utilizan chutes con cubierta, también los faldones pueden ser cubiertos y provistos con compuertas de acceso o mirillas. Los faldones nunca deben llegar directamente hasta la cinta transportadora, y es por esta razón que se utilizan guarderas de goma, como aparecen mostradas en la figura N° 2.
Figura N°2 Faldones con Guarderas de Goma. Las guarderas , normalmente son hechas de goma con dureza mínima entre 60° y 100° Shore A, y estas son sujetadas a los faldones por vía de abrazaderas o por planchas de acero con pernos. Y la altura de estas se puede ajustar, para asegurar que haya un buen sello entre la cinta y el faldón. Hoy día existen un gran número de modelos de guarderas, algunas son bloques de 30 cm. de largo y otras son secciones de un metro de largo, las cuales son más difíciles de mantener ajustadas. Pero lo importante es que haya un buen sello entre la cinta y la guardera. El espacio mínimo entre los faldones y la cinta, no debe ser menos de 1 pulgada ( 25.4 mm ).Y como se puede apreciar en la figura N° 2, existe un espacio entre el faldón y la cinta transportadora, siendo el propósito de este espacio, prevenir que la cinta haga contacto con la superficie de metal del faldón, causándole daño a la cinta. Para prevenir que entre el faldón y la cinta se alojen piedras grandes que le puedan causar daño a la cinta, Y por lo cual se recomienda que la distancia entre el faldón y la cinta aumente en la dirección de flujo de la cinta, como aparece en la figura N° 3.
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Figura N° 3 Espacio entre Faldón y Cinta Utilizando el sistema descrito en la figura N° 3, si alguna partícula gruesa se aloja entre el faldón y la cinta, esta es desalojada por la cinta a medida que esta se desplaza hacia adelante. En aplicaciones donde se maneja una mezcla de partículas gruesas y finas, es común que los faldones no queden paralelos uno del otro, sino que se abran hacia los lados y en la dirección de flujo de la cinta, de modo de evitar que partículas gruesas se alojen entre la cinta y el faldón. Y en la figura N° 4, se muestra el tipo de diseño antes mencionado. 3 a 5 grados de divergencia
Figura N° 4. Diseño de Faldones a Utilizar Cuando hay Presencia de Partículas muy Gruesas. En aplicaciones donde se utiliza un conveyor con una cinta transportadora plana, o sea con sólo un polín horizontal, entonces se deben utilizar faldones con guarderas a todo el largo del conveyor, como es el caso de los beltfeeders.
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3.0 Espacio entre los Faldones. El espacio entre un faldón y el otro no debe exceder 2/3 del ancho de la cinta, o sea en el caso de una cinta de 36” ( 914 .0 .mm ) el espacio entre faldones no debe exceder 24 “ ( 609.6 mm ), prefiriendo que el espacio entra faldones sea de ½ del ancho de la cinta. Y la excepción es en el caso de conveyors planos, donde se trata que las guarderas estén lo más cercano posible a los bordes de la cinta; y lo mismo ocurre cuando se manejan productos húmedos en forma de queque, como los concentrados de minerales después de los filtros, donde se pueden utilizar los faldones espaciados lo más cercano posible a los bordes de la cinta. 4.0 Largo de los Faldones. Cuando el material es cargado en la dirección de flujo de la cinta, el largo del faldón es una función de la diferencia entre la velocidad de carguío del material ( en el momento en que este llega a la cinta ) y la velocidad de la cinta En casos en los cuales la diferencia es pequeña, el largo de los faldones se puede calcular a razón de 2 pies ( 60 cm. ) por cada 100 pies ( 30.5 mts ) por minuto de velocidad de la cinta. Y el largo de los faldones nunca debe ser menos de 3 pies ( 914 mm.); y los faldones, como se puede apreciar en la figura N° 1, siempre deben terminar sobre un polín , en lugar de entre polines. 5.0 Altura de los Faldones. La altura de los faldones debe ser la suficiente para retener el volumen de material entre estos cuando éste es cargado o depositado sobre la cinta. Y más adelante, se muestra una tabla en la cual aparece la altura recomendada para los faldones , dependiendo de las características de la cinta, el tamaño del material, y el tipo de polines.
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Tabla N° 1 Altura de los Faldones de Acuerdo con el Tamaño de Partícula 6.0 Guarderas. Tal como se ha mencionado con anterioridad, para prevenir la filtración de partículas finas entre los faldones y la cinta transportadora, se utilizan guarderas de goma blanda, las cuales se extienden todo el largo de los faldones. Y estas guarderas son sujetadas por abrazaderas o pernos, lo que permite ajustar la altura de estas guarderas, de modo de que estas descansen suavemente sobre la cinta; pero se debe tener cuidado de no presionar las guarderas demasiado contra la cinta, para así minimizar la fricción que estas imparten Las guarderas pueden ser instaladas de forma vertical o inclinadas, de modo de tener un buen sello entre la guardera y la cinta; y normalmente las guarderas inclinadas forman un mejor sello, que las verticales. Siempre que se utilizan guarderas se deben tomar las siguientes precauciones: 1- Nunca utilizar pedazos de cinta transportadora en lugar de guarderas de goma maciza, ya que partículas finas se pueden alojar entre las
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fibras de las telas y causar ranuras sobre la superficie de la cinta transportadora. 2- No forzar las guarderas contra la superficie de la cinta, ya que esto puede causar ranuras en la superficie de la cinta. 3- Evitar aplicar demasiada presión con las guarderas a la cinta transportadora, ya que esto le pone mayores demandas de potencia al sistema. Cuando se hacen los cálculos de potencia de un conveyor, siempre se debe tomar en consideración el número de puntos de carguío de la cinta, y el largo de las guarderas en estos puntos; ya que estas le aplican presión a la cinta y por lo cual se necesita mayor potencia para operar la cinta. Y por otro lado hay que recordar, que cuando el material hace contacto con las paredes de los faldones , también se genera fricción, lo cual le impone mayores necesidades de potencia al conjunto de transporte. 7.0 Cubiertas para los Faldones. Debido a que en los puntos de traspaso siempre se genera polvo, es común la instalación de cubiertas sobre los faldones para prevenir que el polvo salga a la atmósfera. Pero se debe tener cuidado cuando se instalan las cubiertas, de modo de dejar suficiente espacio para el material salir y no atorarse entre la cubierta y la superficie de la cinta. 8.0 Faldones para Puntos de Carguío Intermedios. Es común que una cinta transportadora sea cargada en más de un punto, y por lo cual se deben tomar consideraciones especiales, cuando esta situación ocurre. Debido a que la cinta llega cargada con material a un punto de carguío intermedio, es importante que se tome en consideración el ancho de la carga y la altura de esta antes de llegar a este punto, para así dejar suficiente espacio para que este material entre, sin restricciones, al punto de carguío intermedio. Es típico que en los puntos de carguío intermedios, no se utilicen guarderas de goma a lo largo de los faldones, ya que el material que la cinta transporta, forma un sello entre la parte superior de los faldones y la cinta transportadora. En los puntos de carguío intermedio, es muy difícil evitar que salga polvo a la atmósfera al igual que evitar que ocurran derrames de material; por lo cual es común, que si los puntos de carguío intermedio están cerca uno del otro, entonces los faldones se extienden desde un punto de carguío hasta el otro y así evitar derrames.
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Sección 6 Detectores de Metales
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1.0 Introducción. Debido a que, no todas las partículas de chatarra que se encuentran con el mineral no son de fierro, se hace necesario tener un equipo que permita la detección de éstas, para su eventual remoción. Y para cumplir con esta primera función se utilizan los detectores de metales. Los detectores de metales, tal como su nombre lo dice, solamente detectan las partículas de metal, pero no las remueven, y por lo cual, el uso de estos equipos requiere una remoción manual del pedazo de chatarra detectado o de un sistema de remoción automática. Antes de proceder a ahondar sobre el tema de los detectores de metales, es necesario resaltar, que estos son un complemento a los electroimanes suspendidos, y no un substituto de estos. Sin electroimán suspendido antes de un detector de metales, el número de detecciones sería tal, que la cinta transportadora estaría detenida, a lo mínimo, cada 10 0 15 minutos 2.0 Componentes y Método de Operación de un Detector de Metales. Los detectores de metales son equipos electrónicos, muy simples, como se puede apreciar en la figura N° 1 y además son equipos fáciles de instalar y operar. Pero como todo equipo electrónico son muy sensibles a la vibración, a los impactos y a interferencias eléctricas. Básicamente todos los detectores de metales son muy similares y operan de forma muy similar; ya que casi todos los modelos en existencia para la mayoría de los fabricantes fueron diseñados por la misma persona.
Figura 1 Detector de Metales Típico. El detector de metales típico consta de los siguientes componentes: ab-
Un marco de montaje con amortiguadores de vibración. Una bobina transmisora. 59
cde-
Una bobina receptora Un panel de control con procesador de señales. Un sistema de aviso de detección, como una luz o una alarma sonora. fUn marcador de metales detectados, o un sistema de remoción automática de los metales detectados.
La bobina transmisora se ubica en la parte superior del marco de montaje y esta opera sobre el mineral que pasa por la correa. La misión de esta bobina es la de generar una señal oscilante. Y la bobina receptora, que se encuentra ubicada en la parte inferior del detector, recibe continuamente las señales de la bobina transmisora . Cuando ocurre una interrupción en la señal enviada por la bobina transmisora, esta interrupción es detectada , y automáticamente se activa el sistema de alarma del detector. Básicamente las interrupciones son causadas por partículas, que son altamente metalizadas y además son buenas conductoras de la electricidad. Mientras más grande es la partícula metálica, mayor es la interrupción que causa , y más fáciles son de detectar. Y por otro lado, mientras mayor es la conductividad eléctrica del metal de la partícula, más fáciles son de detectar, por ejemplo: siendo iguales en tamaño y forma, es más fácil detectar una partícula de cobre, que una de acero inoxidable. Es necesario resaltar, que la forma de la partículas también afecta la facilidad con la que estas pueden ser detectadas. Las esferas y piezas cilíndricas, son las más difíciles de detectar, mientras los cubos y piezas irregulares, son muy fáciles de detectar. El sistema de alarma del detector de metales, una vez activado procede a activar los componentes que se han incorporado al sistema, que pueden ser los siguientes: a- Activar un interruptor que detiene a la correa y transportadora y simultáneamente hace sonar una alarma para avisarle al operador que la correa ha sido detenida por el detector. Y entonces, el operador va a la correa transportadora y remueve el pedazo de metal que fue detectado. Es común que se utilice un marcador para marcar el área en la correa donde se detectó el pedazo de metal . Y éste marcador puede ser una tinta a base de agua o puede ser un barra de metal blando o madera, con una bandera o pedazo de trapo que brille en la oscuridad. La tinta tiene el problema que esta tiende a congelarse con los cambios de temperatura y requiere que se le agregue un anticongelante ( normalmente un poco de alcohol de madera o anti congelante para radiadores). Y es por esta razón que el uso de un marcador , como las banderas, es más común.
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b- Activar un sistema de rechazo, que sin detener la correa transportadora, permite la remoción de las partículas de metal que fueron detectadas. Y entre los sistemas de rechazo se encuentran los sistemas que aparecen en las ilustración N° 2 .
Figura N° 2 Sistema de Rechazo con Conveyor Corto Reversible. El sistema que aparece en la ilustración N° 2, se activa cuando una partícula de metal es detectada y el panel de control envía una señal a la correa de traspaso; de modo que esta se detenga momentáneamente y cambie de dirección para que cuando la partícula de metal llegue a esta correa , esta caiga al chute de rechazos. Y después de un tiempo predeterminado, la correa vuelva a correr en la dirección de flujo original. En la práctica, los resultados con el sistema anteriormente descrito no han sido muy satisfactorios y las pérdidas de material son abundantes, por lo cual este sistema no es muy utilizado por las faenas mineras. Debido a los problemas que ha habido con los sistemas automáticos de rechazo de chatarra metálica , el sistema más común es el de detener la correa y retirar la chatarra manualmente. Pero el gran problema con este sistema, es la necesidad de detener la correa transportadora, lo que significa tener que detener todo el sistema de manejo de materiales antes de la correa, lo cual puede significar una reducción de producción significativa. Normalmente, cuando el detector detiene la correa, se prende una alarma sonora de modo de indicarle al operador que la correa ha sido detenida por el detector de metales.
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Un gran problema , que surge con los detectores de metales que detienen la correa, es que si las detenciones de la correa son frecuentes, más de dos veces por hora, los motores de las correas tienden a sobre-calentarse, y hasta se pueden quemar las bobinas de éstos. 3.0 Accesorios necesario en todo sistema detector de metales. La experiencia ha demostrado, que todo detector de metales debe venir equipado con tres componentes, que son críticos para la operación, pero que los fabricantes los ofrecen como componentes opcionales. Y estos componentes son los siguientes: a- Clip detectors. b- Detector de barras largas . c- Parachoques para la bobina transmisora. 3.1 Clip Detectors Debido al auge que han ido tomando el uso de empalmes metálicos en las cintas transportadoras, y debido a que estos empalmes son detectados por los detectores de metales, todo detector de metales debe ser pedido con un detector de empalmes metálicos, también conocido como un “clip detector”. Los detectores de empalmes metálicos son instalados alrededor de 20 metros antes del detector de metales, y estos detectan el empalme y permiten que el detector no detecte los empalmes mecánicos cuando estos pasan por el detector de metales, previniendo que la cinta transportadora sea detenida innecesariamente. En la figura N° 3, se puede apreciar, el esquema típico, de un sistema que integra un detector de empalmes mecánico y un detector de metales .
Figura N° 3 Esquema Típico de un Detector de Metales Con Detector de Empalmes Mecánicos
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Si no se tiene un detector de empalmes metálicos, antes de un detector de metales, entonces no se pueden utilizar este tipo de empalmes en la cinta transportadora; ya que cada vez que el empalme pasa por el detector de metales, la cinta sería detenida por éste. 3.2 Detector de Barras Largas Además de los detectores de empalmes mecánicos, también se debe considerar, que el detector venga provisto de un detector de barras largas ( long bar detector ), ya que las barras largas, brocas, y tubos tienden a alinearse en la dirección de flujo de la cinta, y esto hace que sea muy difícil detectar este tipo de chatarra. Y es por esta razón que siempre se debe considerar la adquisición de un detector de barras largas, cuando se adquiere un detector de metales. Es necesario resaltar, que en la minería la presencia de barras largas es muy común, principalmente brocas, tubos y pedazos de cadena de construcción. Y como estas barras tienden a alinearse en la dirección de flujo de la cinta transportadora, y tienden a caer de forma vertical, resultan en ser el causante de la mayoría de las perforaciones que le ocurren a en las cintas transportadoras. Principalmente estas perforaciones ocurren en los puntos de traspaso de mineral. Es común , que cuando una barra perfora una cinta transportadora, la barra se aloje contra los polines de impacto y sea retenida por estos, lo cual resulta en un corte a todo lo largo de la cinta. Y no es fuera de lo común , que ocurran cortes de 100 0 200 metros de largo. 3.1 Parachoque Protector de la Bobina Transmisora. En una operación minera, por una razón u otra, es común que las cintas transportadoras se sobrecarguen , y el espesor del manto de carga aumenta a tal nivel , que ésta hace impacto con la bobina transmisora del detector de metales. Y como es de esperar, la bobina al recibir un impacto directo, se puede quebrar o dañar. Para evitar que un aumento significativo, en el espesor de la carga sobre la cinta, es que los fabricantes de detectores de metales, han desarrollado un sistema, como el que aparece en la figura N° 4, el cual consiste en montar un parachoque de goma blanda a la bobina transmisora. Y está montada en un balancín o pivote, de modo que si el parachoque es impactado, entonces la bobina se desplaza hacia atrás, y no es impactada por la carga. Una vez que la sobrecarga disminuye, la bobina transmisora retorna a su posición original.
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Figura N° 4
Sistema de Parachoque para Proteger la Bobina Transmisora Aunque los fabricantes de detectores de metales, consideran el conjunto de parachoques como un accesorio opcional, desde nuestro punto de vista, este componente debe formar parte integral de todos los detectores de metales; pues es un hecho que siempre va a haber la posibilidad , de que una cinta transportadora se sobrecargue. 4.0 Problemas con Detectores de Metales. Además del problema de impacto por sobrecargas en las cintas transportadoras, que ya fue mencionado, existen otros problemas, que aquejan a los detectores de metales. Y entre estos se encuentran los siguientes : 1- Detecciones falsas. 2- Presencia, de minerales altamente metalizados , en la carga. 3- Uso de empalmes mecánicos, sin incorporar un detector de clip, o empalmes. 4- Sobre calibración del sistema de detección. 5- Cables de conexión sueltos o soldados. En los párrafos siguientes , procederemos a describir cada una de estas fuentes de problemas. 4.1 Detecciones Falsas. 64
Es muy común que un detector de metales active el sistema de alarma, y cuando el operador va a retirar el supuesto pedazo de metal , que fue detectado, éste no se encuentre. Y esto es lo que es conocido como detecciones falsas. Entre las causas de detecciones falsas, se encuentran : a- Vibración excesiva del detector o de la caja de control. Y es por esto, que los detectores de metales deben ser montados sobre bases que están provistas de amortiguadores aislantes de la vibración ( también conocidas como shock mounts ). b- Señales de radio transmisores portátiles, que son operados en la cercanía de un detector de metales. c- Señales generadas por algún cable eléctrico , que está partido o hace contacto intermitente, y que está ubicado en la cercanía de un detector . d- Alguna persona que pasó muy cerca de un detector, portando alguna herramienta grande o algún pedazo grande de metal. e- Pedazos de basura, como papel alusa, cajetillas de cigarros con envoltura de papel de aluminio. Como se puede ver una gran parte de las detecciones falsas se pueden prevenir, y es básicamente cuestión de informar y entrenar al personal sobre estas. 4.2 Presencia de Minerales Altamente Metalizados. La presencia de minerales altamente metalizados, como es el caso del cobre nativo la magnetita , otros minerales de fierro, con leyes superiores al 10 % de Fe, debido a su alta conductividad de la corriente eléctrica, son fácilmente detectados por el detector. Y aunque estas partículas no representen un peligro para los equipos de proceso, estas son causa de detenciones innecesarias de las correas transportadoras. Básicamente, en las minas de fierro, los detectores de metales , no pueden ser utilizados, por las razones antes mencionadas. Y en el caso de las minas de cobre, donde hay cobre nativo, aunque los detectores de metales deben ser usados, se tiene que aceptar que va a haber un número de detenciones causadas por estas partículas.
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4.3 Ausencia de Detectores de Empalmes Metálicos. A veces, para arreglar una correa que se cortó, y ahorrar tiempo se utiliza un empalme metálico, sin considerar que el detector de metales, va a detectar las grampas o clips metálicos del empalme. Y como resultado, cada vez que el empalme mecánico pasa por debajo del detector de metales, éste es detectado, y se activa el sistema de alarma. 4.4 Sobre-Calibración del Sistema de Detección El nivel de sensibilidad , de los detectores de metales, puede ser ajustada o calibrada , de modo de que el detector no detecte aquellas partículas, que tiene un tamaño, que no es considerado dañino para los equipos aguas abajo . Y de esta manera se evitan muchas paradas innecesarias de las cintas transportadoras. Básicamente, si un chancador terciario tiene un setting de 19 mm. , no hay razón para calibrar el detector para detectar partículas inferiores a 19 mm. ; ya que estas no representan un peligro para el chancador. Y por lo cual el detector debe ser calibrado para detectar partículas metálicas mayores a 20 mm. Es muy común, que los operadores tiendan a sobre calibrar el detector para detectar partículas metálicas de 12 mm. , cuando con 20 mm. de setting es suficiente. Y esta sobre calibración, es una de las mayores causas de paradas innecesarias de las cintas transportadoras. Una de las maneras más fáciles de quemar los motores de una cinta transportadora, es teniendo paradas frecuentes de las cintas transportadoras, debido a detecciones falsas; YA QUE EN MUCHOS CASOS, LOS MOTORES DE UN CONVEYOR, NO AGUANTAN MÁS DE TRES PARTIDAS CON CARGA POR HORA. 4.5 Cables de Conexión Sueltos o Soldados. Debido a las vibraciones continuas, a las cuales un detector de metales es sometido día tras día, muchas veces las conexiones de los cables de conexión tienden a aflojarse o soltarse. Y esto resulta en un performance bajo o en detecciones falsas. Algunas , por una razón u otra, uno de los cables de conexión es cortado, y se procede a soldar éste; resultando en una serie de detecciones falsas o en un performance muy bajo, por parte de la unidad detectora. Los cables de conexión de los detectores son del tipo coaxial, por lo cual soldar estos, no resulta en una conexión buena, y como resultado, se tiende a tener un exceso de detecciones falsas. Básicamente, si un cable de 66
conexión se parte, lo mejor es reemplazarlo, con otro similar, en lugar de tratar de soldar éste. 5.0 Instalación de los Detectores de Metales. Los detectores de metales son básicamente un complemento a los separadores magnéticos, y por lo cual son instalados después de estos últimos, ya que la chatarra de fierro constituye la principal fuente de material dañino a los chancadores. Y los detectores de metal son utilizados para detectar pedazos de aluminio, bronce, acero manganeso, aleaciones de varios metales, etc. Es importante hacer notar que los detectores de metal no son un substituto a los separadores magnéticos, y solamente complementan a estos. Y por esta razón, no deben ser utilizados en lugar de los separadores magnéticos. Los detectores de metales deben ser instalados después de los separadores magnéticos, y antes de los puntos de traspaso de materiales, para evitar que barras largas, como brocas o barras, perforen las cintas transportadoras Los detectores de metales son muy fáciles de instalar, ya que son equipos muy simples y livianos. Pero al igual que con todos los equipos de proceso , para instalar estos, es necesario seguir detalladamente los pasos, que se describen en el manual del fabricante. 6.0 Mantención. Debido a la simpleza de los detectores, estos requieren muy poca mantención, preventiva, básicamente hay cerciorarse de los siguientes puntos: a- Cerciorarse que no haya conexiones sueltas. b- Apretar los pernos de montaje, periódicamente , ya que debido a la vibración, estos pueden soltarse. c- Cerciorarse , que todos los indicadores y luces operan satisfactoriamente. Y cerciorarse, que el sistema de alarma y los marcadores, operan satisfactoriamente. d- Calibrar la unidad, periódicamente, siguiendo las instrucciones descritas en el manual del fabricante En el caso de que para marcar la ubicación del metal que ha sido detectado, se utilice un marcador que descarga tinta sobre la correa, hay que cerciorarse , que el recipiente de tinta, es llenado diariamente.
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Sección 7 Electroimanes Suspendidos
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1.0 Introducción. En toda faena minera, abundan pedazos de fierro sueltos, como: pedazos de brocas, barras, tubos, puntas de palas, pernos grandes, etc. Y todos estos pueden causarle daños a los equipos de transporte, al igual que a los chancadores secundarios y terciarios; y es por esta razón que el uso de electroimanes suspendidos es de suma importancia en toda operación de transporte y chancado de mineral. El fierro es metal más frecuentemente encontrado en toda faena minera, y este es seguido por aleaciones de fierro y manganeso. Y los separadores magnéticos pueden retirar aquellas partículas de fierro y de aleaciones de acero manganeso; siempre y cuando el contenido de manganeso de estas últimas no exceda el 11porciento. Los separadores magnéticos no pueden retirar, partículas de acero inoxidable, bronce o aluminio, pero estas no son encontradas con tanta frecuencia como las de acero dulce fundido, y por lo cual las primeras, no son una amenaza tan seria para los equipos. Las brocas, barras y tubos, son el peor enemigo que pueden tener las correas transportadoras, ya que estas tienden a caer de forma vertical sobre las correas transportadoras y perforan estas, lo cual hace que las barras queden atrapadas contra un polín de impacto, y la velocidad de la correa haga que la barra corte la correa a todo lo largo. Como norma, los electroimanes suspendidos deben ser instalados, inmediatamente después de los chancadores primarios y antes del primer punto de traspaso de mineral, de modo de proteger la correa transportadora que recibe el mineral. Y el lugar más adecuado, es colocar los primeros electroimanes en los beltfeeders que reciben el mineral del chancador primario, tal como se ilustra en la Figura 1.
Figura 1 Electroimán Suspendido Sobre Beltfeeder que Alimenta a Correa Transportadora
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2.0 Conceptos Sobre Separación Magnética. Antes de proceder a explicar en detalle el uso de electroimanes suspendidos, consideramos que es necesario explicar una serie de conceptos sobre el proceso de separación magnética y factores a considerar para el uso de estos en planta. Normalmente, cuando se habla de separadores magnéticos industriales, lo primero que le viene a la mente a una persona, son los electroimanes circulares que se ven en fotos y películas trabajando sobre pilas de chatarra de fierro, como el que aparece en la Figura N° 2 . Y es por esto, que es necesario aclarar, que este tipo de electroimán está diseñado para trabajar por contacto, lo cual requiere de un campo magnético bajo y poca profundidad.
Figura N° 2 Electroimán Circular Para Levantar Chatarra. Los electroimanes que se utilizan en la industria minera son muy diferentes, pues son: más grandes, tienen una geometría diferente, son más potentes, y están diseñados para extraer el fiero en vez de retirarlo por contacto. Es importante hacer notar , que, para retener una partícula de fierro se requiere de menor campo magnético que para atraer una partícula; por lo cual los electroimanes que se utilizan para levantar chatarra no son adecuados para atraer pedazos que van debajo de una carga de mineral. En las aplicaciones mineras, los pedazos de fierro, normalmente, se encuentran debajo de rocas grandes; lo que hace que los imanes requieran tener una gran potencia para extraer los fierros y vencer la resistencia que le hacen a éste todas las colpas que lo cubren, ya que los pedazos de fierro no van a estar necesariamente en la parte superior de la carga. Por la diferencia que hay en aplicación entre los electroimanes para levantar chatarra de fierro y los imanes que se utilizan para extraer pedazos de fierro de
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una carga de mineral, es la razón que a los últimos se les llama separadores magnéticos. La intensidad de un campo magnético es expresada en Gauss, que es el número de líneas magnéticas por centímetro cuadrado. Y para medir estas se utiliza un equipo, llamado Gausimetro ( Gauss meter ). Y la intensidad del campo magnético es mayor en la superficie del imán y tiende a decrecer a medida que uno se aleja del imán. Mientras mayor es la intensidad del campo magnético en el punto de separación, más fácil va a ser extraer el pedazo de fierro que puede ir en la carga de mineral. El punto de separación es la distancia máxima a que se puede encontrar el pedazo de fierro, y esta es medida desde la cara del imán hasta la cara de la correa transportadora, sobre la cual va el mineral. Como mínimo, en el punto de separación se desea tener un campo magnético de 500 Gauss, pero normalmente se deben tener entre 600 y 650 Gauss, ya que hay que considerar un gran número de factores que afectan la eficiencia del proceso de separación magnética. Resumiendo los puntos anteriores: a- Para atraer un pedazo de fierro se requiere mayor campo magnético que para sujetar un pedazo de fierro. b- Mientras mayor es el pedazo de fierro, más fácil es de atraerlo. c- Mientras más cerca se está de la superficie del imán, mayor es la intensidad del campo magnético. d- El campo magnético mínimo que se requiere para extraer un pedazo de fierro, es de 500 Gauss, pero debido a que hay otros factores que considerar y compensar , por lo cual normalmente se requieren entre 600 y 650 Gauss. 3.0 Tipos de Separadores Magnéticos. Básicamente, existen dos tipos de separadores magnéticos, los imanes permanentes y los electroimanes; siendo los primeros hechos con imanes permanentes, que no requieren de una fuente de energía para generar el campo magnético. Y los electroimanes requieren de una fuente de corriente continua para generar el campo magnético. Los imanes permanentes tienen un costo bajo y son ideales para retirar pedazos de fierro mediano de cargas de mineral que tengan hasta 25 cm. de espesor. Y la gran ventaja, que estos ofrecen es que no tienen ningún costo de operación, ya que no requieren de una fuente de energía para generar el campo magnético y la duración del campo magnético es infinita.
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Los imanes permanentes pierden 0.005 % cada 100 años, ( siempre y cuando no sean rotos los imanes y estos no sean expuestos a temperaturas sobre los 300 ° F ) por lo cual la intensidad del campo magnético es normalmente garantizada de por vida.. Los electroimanes suspendidos son los separadores magnéticos más frecuentemente utilizados en la industria minera, ya que estos son capaces de generar campos magnéticos de hasta 600 Gauss a 1 metro de distancia de la cara del electroimán. Pero estos equipos son más costosos que los imanes permanentes, tienen una vida limitada por la duración de la bobina que genera el campo magnético, y tienen un costo de operación. Los separadores magnéticos pueden ser del tipo limpieza automática o del tipo de limpieza manual, como aparecen en las figuras N° 3 , N° 4 y N° 5; siendo los del tipo limpieza automática los más utilizados en la industria minera.
Figura 3 Separador Magnético Operando a Través de la Correa transportadora
Figura 4 Separador Magnético Operando Sobre la Trayectoria de Mineral
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Figura 5 Separador Magnético de Limpieza Automática Suspendido Atravesado Sobre la Correa Transportadora Los separadores del tipo limpieza automática son los más utilizados, ya que estos mantienen la cara del separador completamente limpia y estos permite que las líneas magnéticas no sean absorbidas por los fierros que han sido separados y se disponga de la máxima intensidad de campo sobre la carga de mineral. 4.0 Componentes de un Separador Electromagnético Suspendido. Básicamente un separador magnético es un equipo muy simple, pues consiste de una caja de fierro con un tanque de expansión, un rectificador de corriente, y un conjunto de suspensión para sujetar el separador. Dentro de la caja hay un núcleo de acero con una serie de bobinas de alambre las cuales están completamente cubiertas por aceite. Y estas bobinas reciben la energía desde el rectificador, para generar el campo magnético, ya que para generar un campo magnético se requiere corriente directa. El sistema de limpieza automática es completamente externo al conjunto de separación magnética, y este viene dotado de un set de poleas, una correa transportadora, y un motor / reductor.
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Figura N° 6 Componentes de los Separadores Magnéticos. El rectificador, es normalmente instalado alejado del separador magnético, al igual que el partidor del sistema de limpieza automática. Pero se recomienda instalar un interruptor para el sistema de limpieza automática, justo donde se instala el electroimán para casos de emergencia en los cuales éste sistema le puede haber tomado un brazo a un operador que no siguió normas de seguridad. Es importante hacer notar, los electroimanes al generar el campo magnético, generan calor, y al generar calor, la intensidad del campo magnético tiende a disminuir a medida que la temperatura de la bobina aumenta. Y debido a que la disipación de calor a grandes alturas sobre el nivel del mar es menor; se hace necesario compensar las bobinas de los imanes para mantener el mismo campo magnético que se tendría al nivel del mar. Los excesos de temperatura, no solamente afectan la intensidad del campo magnético, sino que también deteriora el aislamiento de la bobina y acortan la vida útil de estas. Y al igual que las bobinas de los electroimanes deben ser compensadas por la altura sobre el nivel del mar, también se deben compensar los rectificadores de corriente para estos. Para compensar las bobinas debido a la altura sobre el nivel del mar, se utiliza el mismo tipo de procedimiento que se utiliza para los motores eléctricos, o sea s les añade más material conductivo a las bobinas. Y así se mantiene el mismo valor en Gauss que tendría el electroimán si operara al nivel del mar. Al igual, que las bobinas del separador magnético deben ser compensadas, también es necesario compensar el motor del sistema de auto limpieza.
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5. 0 Factores que Afectan la Eficiencia del Proceso de Separación Magnética. Aunque el dimensionamiento de los separadores magnéticos se debe dejar a los fabricantes de este tipo de equipo, es importante que se conozcan los factores que afectan el proceso de separación magnética. Y estos son los siguientes: a- Intensidad del campo magnético, peso y tamaño del separador magnético. La intensidad del campo magnético de un separador magnético siempre es expresada en Gauss, que es el número de líneas magnéticas por centímetro cuadrado, siendo ésta mayor en la superficie del separador, y disminuye a medida aumenta la distancia desde la superficie. Y por otro lado, la intensidad siempre es mayor en el centro del separador, y disminuye al alejarse de éste. El fenómeno antes mencionado se ilustra a continuación, en la Fig N° 7, y como se puede apreciar, el campo magnético cubre todo el área que está ocupada por el núcleo y las bobinas, siendo más intenso en el centro del núcleo.
Fig. 7 Forma del Campo Magnético de un Electroimán Es necesario resaltar, que no hay campo magnético en las áreas que son ocupadas por el aceite, y por lo cual los electroimanes deben ser mucho más ancho que la cinta, de modo de asegurar que toda ésta esté cubierta por el campo magnético. Normalmente, como mínimo los electroimanes deben ser 60,0 cm. ( 24 " ) más anchos que la cinta transportadora, preferiblemente 75,0 cm. ( 30 " ). Es ese excedente sobre el ancho de la cinta, lo que brinda la amplitud de la cobertura sobre la cinta transportadora, y es lo que permite separar aquellas partículas ferrosas que se encuentran en los bordes de la carga. Basado en estudios llevado a cabo en terreno la intensidad de campo mínima requerida para extraer un cubo de fierro de 3,0 x 3,0x 3,0 cm. es de 500 Gauss, pero este requerimiento puede aumentar , de acuerdo a otros factores que serán mencionados más adelante, como son entre otros : el tipo de fierro a extraer, el espesor del manto de material sobre el fierro, la velocidad de la cinta, la ubicación del electroimán, etc. 75
Normalmente los fabricantes de separadores magnéticos expresan los Gauss en frío y en caliente. La medida en frío es tomada con el electroimán recién puesto e marcha, y la medida en caliente, se toma después de 24 horas de operación, cuando el electroimán ya está completamente caliente y estable. Y las medidas en caliente deben haber sido tomadas a diferentes distancias y en puntos en relación al núcleo del electroimán. Típicamente, las medidas en caliente, son un 25 % menor, que las medidas en frío, y son las medidas bajo las cuales deben ser evaluados los electroimanes. Mientras mayor es la intensidad del campo, bajo condiciones en caliente, mayor va a ser la eficiencia de separación de fierro. El peso de un separador magnético es una buena indicación sobre el performance que se ha de esperar de éste, ya que el peso es una indicación sobre el tamaño del núcleo y de las bobinas. Típicamente, mientras más pesado es un electroimán , mayor es la potencia que éste va a generar, en comparación a oro de iguales dimensiones. b- Tamaño de fierro a retirar.- Mientras menor es el tamaño mínimo de fierro a retirar, mayor es el campo magnético que se requiere para extraer a éste, desde el fondo de una capa de mineral en movimiento. Y es importante hacer notar, que la geometría de la partícula también influye sobre el campo magnético que se va a necesitar utilizar, como ejemplo se tienen las bolas, pues una bola de 5 cm. de diámetro es más difícil de retirar que un cubo de 50 cm, ya que la bola tiene menos masa a saturar con líneas magnéticas. Siempre se tiene que tener cuidado con el tamaño máximo de fierro a retirar, ya que si éste es muy pesado, también va a ser necesario tener un separador muy potente para atraerlo hacia la superficie del separador. c- Velocidad de la correa transportadora.- Este factor es importante en los casos donde los separadores magnéticos son suspendidos a través de las correas transportadoras. Y mientras más rápida es la correa, mayor intensidad de campo magnético se necesita, ya que el tiempo de exposición de las partículas al campo magnético es reducido. Esta es una de las grandes ventajas que ofrece el instalar el electroimán enfrente a la polea de cabeza y sobre la trayectoria del mineral, ya que los pedazos de fierro son tirados directamente hacia el campo magnético, lo cual facilita su separación. d- Espesor del manto de la carga sobre la correa.- Mientras más grueso es el espesor del manto de mineral sobre la correa, mayor es la intensidad de campo que se requiere para extraer las partículas de fierro; ya que la carga de material ejerce una fuerza sobre las partículas de fierro que está debajo de esta y dificultan la extracción de estos pedazos. Y este factor se minimiza instalando el separador magnético sobre la trayectoria de mineral, ya que no va 76
a haber ninguna colpa ejerciendo peso sobre el fierro y dificultando su separación. e- Angulo de los polines.- Este factor solamente influye cuando el separador magnético es suspendido a través de la correa y el separador es del tipo limpieza automática. Y la razón es que si los polines son muy altos, entonces es probable que el fierro que fue capturado por el separador choque contra el borde de la correa al ser este transportado por el sistema de limpieza automática. f- Ancho de la correa.- El campo magnético debe cubrir todo el ancho de la carga, sobre la correa, con un campo magnético suficiente para retirar el tamaño de fierro deseado, y por lo cual el electroimán debe ser dimensionado para el ancho de correa que se está utilizando. Y es por esta razón que no se recomienda mudar un separador magnético de una correa a otra, sin previa consulta al fabricante. g- Densidad del Mineral- Este factor se tiene que considerar cuando el separador es suspendido a través de la correa, ya que el mineral sobre el pedazo de fierro a retirar le pone resistencia al campo magnético y dificulta la extracción de este. Como ejemplo se puede citar el caso del carbón que pesando la mitad que el mineral ROM de cobre, le pone menos resistencia al campo magnético para retirar un pedazo de fierro. En el caso de los separadores que son instalados sobre la trayectoria de mineral, el factor antes mencionado no influye, ya que el mineral sale disgregado de la correa transportadora y es tirado directamente hacia el campo magnético. h- Altura de suspensión.- Este factor se aplica más en los separadores que son instalados a través de la correa transportadora, y normalmente esta es dictada por el espesor del manto de carga que va sobre la correa. Y mientras más alejado está el separador, de la cara de la correa, mayor va a ser la intensidad de campo que se va a necesitar para retirar el fierro que iría sobre esta parte de la correa.. i- Altura de operación sobre el nivel del mar.- Este ítem ya ha sido descrito en párrafos anteriores, y por lo cual referimos al lector a la sección 4, de este documento. j- Cantidad y Tipo de Chatarra de Fierro a Retirar.- Cuando la cantidad de fierro a retirar es poca, y la presencia de chatarra de fierro es esporádica, entonces se puede considerar el uso de electroimanes con limpieza manual. Pero en cuando la chatarra de es frecuente, se deben utilizar electroimanes de limpieza automática, pues estos siempre tiene su superficie limpia y permiten mantener un campo magnético de alta potencia continuamente.
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En el caso de los separadores tipo de limpieza automática, se debe considerar reforzar, la parte central de la correa del sistema, con una plancha de goma gruesa y suave de 6 mm de espesor para así proteger a esta contra los daños que cantos y pedazos ásperos puedan causar. 6.0 Ubicación de los Separadores Magnéticos. Tal como se explicó anteriormente, una de las funciones de los separadores magnéticos, es la de proteger las correas transportadoras contra perforaciones causadas por barras de fierro largas, que vienen con el mineral de la mina. Y por esta razón es necesario la instalación de un electroimán antes del primer punto de traspaso, y normalmente se instala un separador sobre el beltfeeder que opera debajo del chancador primario con el objetivo de separar fierros grandes solamente . Debido a que los chancadores secundarios operan con un setting pequeño, entre 10 y 50 mm., se hace necesario retirar todas las partículas de fierro que puedan dañar a estos chancadores, y es por esta razón que antes de cada una de estas etapas de chancado se pasa el mineral por debajo de separadores magnéticos. Y normalmente estos separadores son muy potentes, debido al tamaño de partícula que estos necesitan extraer. 7.0 Mantención de los Separadores Magnéticos Los separadores magnéticos son equipos que requieren de muy poca mantención, ya que son equipos completamente sellados , y solamente necesitan reposición de aceite refrigerante, cuando se detectan fugas. Periódicamente se recomienda, que se tire de la espoleta de alivio de presión que está ubicada en el tanque de expansión de aceite, para cerciorarse que esta está operativa. Y además , periódicamente se debe drenar el tanque de expansión de aceite, para retirar cualquier agua que se haya formado dentro de éste por condensación. El tipo de aceite que se utiliza dentro de los separadores electromagnéticos es aceite de transformador, y se recomienda que antes de reponer aceite, se lean las instrucciones del fabricante, ya que se deben utilizar aceite que sean compatibles uno con el otro. Una vez al año se recomienda, que se hagan mediciones de la resistencia de las bobinas y de la resistividad dialéctrica del aislamiento de ésta, para ver si los valores están dentro de los rangos recomendados por el fabricante. Y también se recomienda, que una vez al año, se tomen muestras del aceite refrigerante , y hacer análisis de gases, para determinar la presencia de acetileno ( que indica la presencia de arqueo y deterioramiento del aislamiento ) y la presencia de Xenon,( que indica recalientamiento de las bobinas ).
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En el caso de los electroimanes con sistema de limpieza automática, se recomienda lubricar los rodamientos periódicamente y además se recomienda tener tensada y encentrada la correa transportadora del sistema de limpieza. Los rectificadores de corriente, no requieren de ningún tipo de mantención periódica, pero sí se recomienda que la puerta de estos se mantenga sellada, para proteger los componentes de éste contra el polvo y la humedad. Y estos deben estar conectados a tierra y tener protección contra rayos. 8.0 Seguridad Industrial. En las inmediaciones de cualquier separador magnético, ya sea electromagnético o de imanes permanentes, debe haber letreros avisando que las personas se están acercando a un campo electromagnético y que este puede afectar o dañar los marcapasos. Los operadores deben tener cuidado de no pasar cerca de un separador magnético, portando herramientas grandes hechas de fierro, las cuales pueden ser atraídas por estos y arrancadas de sus manos. Cuando se están haciendo reparaciones en las cercanías de un separador electromagnético, este debe ser apagado, de modo de que no haya peligro de atracción de las herramientas de las manos de los mantenedores. Y por otro lado, la presencia de un campo magnético, puede afectar: la calibración de instrumentos de medición, programas computacionales, diskettes, relojes, y tarjetas magnéticas, incluyendo tarjetas de crédito. Todas las conexiones eléctricas deben estar adecuadamente conectadas a tierra. Y los cables de la caja de entrada de fuerza, deben ser revisados y apretados periódicamente, ya que estos se pueden soltar debido a la vibración en el área donde está instalado.
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Sección 8 Alimentadores Vibratorios
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1.0 Introducción. Los alimentadores vibratorios son extensamente utilizados, en la industria minera, para un gran número de aplicaciones, desde dosificar pequeñas cantidades de reactivos químicos en polvo hasta para alimentar : correas transportadoras debajo de stockpiles , y alimentar harneros vibratorios y chancadores. La gran ventaja que ofrecen los alimentadores vibratorios es que estos pueden alimentar grandes volúmenes de mineral y entregar éste aun ritmo constante y uniforme. Y además. estos equipos son fáciles de instalar y mantener. Es importante hacer notar que todos los alimentadores vibratorios, están diseñados para manejar materiales secos y que fluyan fácilmente, y es por eso que todos los fabricantes en sus catálogos hablan de “ dry free flowing materials ”. Materiales con una humedad mayor al 4 % no caen en la categoría de “dry free flowing materials”. Al igual que muchos equipos de manejo de materiales y procesos, los alimentadores vibratorios manejan volumen y no tonelaje. Aunque en los folletos de los fabricantes, siempre se habla en términos de toneladas por hora, pero siempre, en letras chicas se puede ver que las capacidades están basadas en un material que tiene una densidad aparente de 100 libras por pie cúbico ( alrededor 1.6 tons/ metro cúbico ). Y en el caso de materiales que tienen una densidad aparente menor, hay que ajustar el tonelaje que el alimentador podría procesar. 2.0 Componentes de un Alimentador Vibratorio. Los alimentadores vibratorios son equipos muy simples, fáciles de operar, y mantener; y es por estas razones que han encontrado gran aceptación en la industria minera. En la figura N° 1 se puede apreciar un alimentador típico, el cual consiste de: una unidad de empuje, una bandeja y un panel de control .
Figura N° 1 Componentes Principales de un Alimentador Vibratorio
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3.0 Tipos de Alimentadores Vibratorios. La unidad de empuje es la que genera la vibración que le mueve al mineral que se encuentra depositado sobre la bandeja. Y esta vibración puede ser generada por dos tipos de unidades de empuje, que pueden ser : a) electromagnéticas b) electromecánica . Las unidades electromagnéticas son las más populares debido a su robustez y confiabilidad. Y estas unidades generan la vibración a través de un campo electromagnético pulsante, que mueve unos resortes dentro de la unidad, los cuales transmiten la vibración a la bandeja. En la figura N°2 se puede apreciar el sistema generador de movimiento de una alimentador electromagnético, marca Eriez, el cual consiste de un imán permanente y una bobina de corriente continua, y esta última, al alternar su polaridad, causa una atracción y repelación, generando pulsaciones, que por vía de resortes son transmitidas a la bandeja.
Figura N° 2 Sistema Generador de Movimiento Tipo Electromagnético con Imanes Permanentes En el caso de tener 50 Hz, en la línea de corriente alterna, estos vibradores generan 3,000 pulsaciones por minuto, mientras que en el caso de tener 60 Hz, se generan 3,600 pulsaciones por minuto. Las unidades de empuje también pueden ser del tipo electromecánico, como se puede apreciar , en la figura N° 3. Y estas utilizan motores con contrapesos en lugar de utilizar un vibrador electromagnético.
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Figura N° 3 Alimentador Vibratorio Tipo Electromecánico Con Bandeja Tubular En las unidades electromecánicas, la amplitud y la frecuencia pueden ser ajustadas, para obtener la capacidad y ritmo de dosificación deseado. Y para ajustar la amplitud se mueve la posición de los contrapesos del motor, y para ajustar la frecuencia se utiliza un variador de frecuencia. En el caso de las unidades electromagnéticas, la frecuencia se mantiene siempre fija, y solo se regula la amplitud a través de un pequeño regulador de voltaje. Al igual que en los motores y los electroimanes, en el caso de los alimentadores vibratorios electromecánicos, también es necesario compensar los motores de estos, por la altura de operación sobre el nivel del mar. Tanto en las unidades electromagnéticas como en las electromecánicas, la unidad de empuje puede estar ubicada debajo de la bandeja o sobre la bandeja. Y la ubicación de la unidad de empuje no influye en la frecuencia o amplitud del alimentador. Normalmente cuando se alimentan correas transportadoras debajo de un stockpile, se utilizan unidades de empuje encima de la bandeja por razones de espacio. Y cuando se alimentan harneros vibratorios, la unidad de empuje debajo de la bandeja es la manera preferida; pero básicamente la ubicación de la unidad de empuje, es dictada por razones de espacio disponible y facilidad de mantención. En la figura N° 4 se muestra un alimentador vibratorio, con unidad de empuje por encima.
Figura N° 4 Alimentador Vibratorio Tipo Electromagnético Con Unidad de Empuje por Encima 83
4.0 Tipo de Bandeja. Las bandejas son normalmente hechas de acero al carbono y son relativamente livianas; y estas pueden ser suministradas en un gran número de largos y anchos, además de configuraciones. Y normalmente, las bandejas tienen un largo equivalente a dos veces su ancho. En las figuras N° 5 y N° 6, se pueden apreciar varios de los tipos de bandejas que se utilizan en los alimentadores vibratorios, siendo las más populares las bandejas plana, y las planas con cubierta para sellar contra el polvo.
Figura N° 5 Alimentador Vibratorio, Tipo Suspendido, con Parrilla Grizzly Angosta
Figura N° 6 Alimentador Vibratorio con Malla sobre la Bandeja Montado sobre Base
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Otro tipo de bandejas, son las que son tubulares , las cuales son utilizadas en ambientes que hay mucho polvo, pero estas tienen menor capacidad que una plana pero con cubierta. Y las bandejas con grizzly son utilizadas para crear una cama de material fino sobre la correa, para que sobre esta cama caiga el mineral grueso que puede dañar a la correa. Todas las bandejas pueden ser recubiertas, para proteger estas contra la abrasión del mineral que se desplaza por esta. 5.0 Tipos de Recubrimientos ( liners ) para las Bandejas. Debido a los grandes desarrollos, que se han hecho en el área de aceros especiales anti abrasivos , al igual que en materiales con características especiales; hoy día existe una gran gama de materiales para que los operadores puedan seleccionar de acuerdo a las necesidades especificas de sus plantas. Es importante hacer notar que toda superficie de una bandeja, que haga contacto con el mineral, debe ser recubierta con material anti abrasivo. Y el uso de los recubrimientos, no debe estar limitado al fondo de las bandejas. Lo más común es revestir las bandejas con planchas de acero resistente a la abrasión, normalmente acero con dureza 300 a 400 Brinel, pero también hay aceros como el Chanfer Plate, que tiene dureza de 700 Brinel, y el espesor de estos recubrimientos varía entre 6 y 12 mm. Cuando se utilizan recubrimientos de acero, debido al peso adicional que estos le pueden agregar a las bandejas y los efectos, que este peso adicional puede tener sobre la vibración y las soldaduras, se recomienda contactar al fabricante del equipo antes de realizar algún cambio de tipo de revestimiento o espesor de estos. En los últimos años, ha habido una tendencia hacia el uso de revestimientos de cerámica, normalmente hechos de alta alumina, los cuales han resultado ser muy duraderos y fáciles de instalar. Aún se observa un gran uso de goma natural como material de revestimiento en alimentadores vibratorios, siendo esta goma suave entre 40° y 45° Shore A, ya que la goma dura es menos resistente ala abrasión. Y la gran ventaja de la goma es que no pesa tanto como el fierro, y por lo cual se puede utilizar sin causar problemas sobre la vibración o las soldaduras. El poliuretano en planchas se ha probado, pero su aceptación ha sido limitada, debido a su baja resistencia a la abrasión causada por las colpas gruesas y lajas con cantos cortantes.
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Existen materiales especiales, como el Tivar y el MARS-P, que debido a su bajo coeficiente de fricción y su resistencia a la abrasión, son ideales para transportar materiales húmedos o pegajosos Los revestimientos de los alimentadores vibratorios , no se desgastan uniformemente a todo el ancho o largo de su superficie y por lo cual se recomienda utilizar revestimientos que consistan de losetas o secciones chicas , de modo de cambiar el revestimiento en aquellas áreas que lo necesitan y no tener que cambiar secciones grandes que aún tiene áreas útiles. 6.0 Otros accesorios. Además de tener recubrimiento en las superficies que hacen contacto con el mineral, a estos se le pueden instalar cubiertas, para evitar que salga polvo a la atmósfera. Y se recomienda , que estas sean pedidas a la fábrica del equipo original, ya que ellos tienen los diseños de estas y mantienen el peso de estas dentro de los límites aceptables para el equipo sin causar problemas de reducción de vibración o de resonancia. Bocas de entrada y descargas, son otro tipo de accesorio que es frecuentemente utilizado con bandejas tipo tubular y también el planas con cubiertas. Para controlar el ritmo de alimentación controlado automáticamente, a medida que se necesita más o menos mineral, se instalan controles seguidores de señales ( signal following controls ), que le permiten al alimentador subir o disminuir su amplitud o frecuencia, según de lo indique un pesómetro, un sensor de nivel u otro tipo de medición. Y un ejemplo son los alimentadores que alimentan las correas transportadoras debajo de un stockpile, las cuales normalmente tienen un pesómetro entrelazado con los alimentadores vibratorios. 7.0 Montaje de los Alimentadores Vibratorios. Los alimentadores vibratorios pueden ser suspendidos con cables o cadenas desde una estructura, pero siempre se deben utilizar aisladores de vibración entre el alimentador y los cables o cadenas de suspensión. Y también pueden ser montadas sobre bases, pero estos también deben tener aislantes de vibración, los cuales pueden ser resortes o cojines hechos de goma. Cuando los alimentadores se instalan suspendidos, se recomienda colocar un cable, colgado suelto, debajo de estos, para prevenir que estos se caigan al piso en casos de que se rompa un cable u una cadena. Cuando se instalan alimentadores vibratorios debajo de tolvas y silos, es muy importante que el diseño de la boca del silo sea adecuado para no ponerle demasiada carga al alimentador y además permita que el alimentador evacue fácilmente el material desde la tolva o el silo. Y en la figura N° 6 se puede apreciar como deben ser: la boca de descarga del silo, la compuerta y los faldones. 86
Figura N° 6 Diseño de Boca de Descarga de Tolva y Diseño de Faldones Los alimentadores vibratorios son normalmente inclinados 6 grados en relación al plano horizontal, de modo de ayudar a que el mineral fluya. Y la máxima inclinación que se le puede dar a estos es de 15 grados en relación al plano horizontal, y básicamente por cada grado de inclinación sobre los 6 ° iniciales, la capacidad aumenta 2% por cada grado adicional de inclinación. La caja de control de los alimentadores es comúnmente instalada cerca del equipo, de modo de que el operario pueda observar el comportamiento del mineral, a medida que se aumenta o se disminuye la amplitud o la frecuencia. 8.0 Factores a Considerar para Dimensionar y Seleccionar Alimentadores Vibratorios. Para dimensionar alimentadores vibratorios es necesario considerar los siguientes factores:
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a) Densidad aparente del material y ángulo de reposo del material.- Permite determinar: las características de movimiento del material y la velocidad optima de desplazamiento. b) Porcentaje de humedad del material.- Para ver si el material va a ser difícil de manejar en el alimentador, y poder tomar las precauciones adecuadas. c) Cantidad de mineral a procesar por hora. Para determinar el volumen total de mineral que se va a manejar con el alimentador. d) Granulometría del material.- Para poder dimensionar el ancho y largo de la bandeja , al igual que para poder dimensionar la compuerta de descarga o salida del silo o stockpile, y dimensionar los faldones. e) Características del material como: abrasividad, y corrosividad,- Para poder determinar el tipo de revestimiento sobre la bandeja y el tipo de pintura a utilizar en los componentes. f) Condiciones ambientales bajo el cual estaría expuesto el equipo como son; temperatura ambiental, humedad, cantidad de polvo, y gases explosivos.- Para determinar si los controles del alimentador y los motores tienen que estar especialmente protegidos contra agua, polvo o gases explosivos. g) Restricciones de espacio- Para determinar la ubicación de la unidad de empuje, debajo de la bandeja o arriba de la bandeja. Como ha sido mencionado anteriormente, los fabricantes de alimentadores vibratorios, basan las capacidades de sus equipos en un material que tiene una densidad aparente de 100 lbs/ pie cúbico ( una densidad aproximada de 1.6 ton / metro cúbico. Y en el caso de un material con una densidad aparente menor, para calcular la capacidad máxima de un alimentador, hay que reducir el tonelaje máximo según el catalogo, por un porcentaje equivalente a la menor densidad aparente del material que se procesaría. Como norma. Es bueno sobre-dimensionar los alimentadores vibratorios, por un 15 porciento, como margen de seguridad, por cambios en las características del material a procesar. 9.0 Materiales con características especiales. Uno de las grandes causas de problemas con los alimentadores vibratorios, es el contenido de humedad del producto, ya que el normalmente el mayor contenido de humedad se encuentra en la fracción fina , la cual es normalmente alta en arcillas. Y las arcillas tienden a adherirse a la bandeja o al recubrimiento de esta.
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La adhesión de partículas a la superficie de la bandeja forma una capa o costra de material sobre partes de esta , las cuales obstruyen o restringen el flujo del mineral hacia el punto de descarga de la bandeja. Y reducen la capacidad de proceso y hasta pueden traerle problemas mecánicos a los alimentadores. Lo ideal es mantener los niveles de humedad del mineral , por debajo del 3 %, pero si el nivel de humedad es superior a éste y se observa la formación de una costra de mineral fino sobre la bandeja, entonces se tienen que considerar una de las siguientes alternativas: a- Controlar y reducir el nivel de humedad en el mineral. b- Utilizar revestimientos especiales hechos de materiales común bajo coeficiente de fricción, como los que se han mencionado anteriormente en esta sección. c- Utilizar revestimientos con calentadores eléctricos, los cuales son extensamente utilizados en la industrias del cemento y cal. Los materiales finos, de baja densidad aparente o higroscópicos son problemáticos, pues el movimiento de ellos a lo largo de la bandeja es lento, y además tienden a empaquetarse y no fluir. Y lo peor es, que cuanto más vibración se le aplica a los materiales finos, más tienden estos a empaquetarse. 10.0 Situaciones especiales . transportadores vibratorios , grizzlys, alimentadores/ harneros. Además de ser utilizados para dosificar materiales a correas transportadoras, harneros vibratorios, chancadores y otros tipos de equipos, los alimentadores vibratorios, se pueden utilizar para otros usos, de forma limitada. Uno de los usos especiales más frecuentes, es como un grizzly vibratorio, como aparece en la figura N° 4 , en el cual el alimentador cuenta con un juego de barras por entre las cuales el material fino y menor al ancho de las aberturas entre las barras, cae por gravedad mientras que el material grueso cae aparte y más adelante. Los grizzlies normalmente se utilizan sobre correas transportadoras, para proteger la cinta, formando una capa de material antes de que caigan las rocas gruesas y con cantos cortantes. Y también son utilizados , como scalpers ( pre-limpiadores) antes de un chancador de mandíbula, de modo de sacar el mineral fino, que podría traer problemas de empaquetamiento dentro de éste. En algunos casos, sobre la bandeja del alimentador, se colocan mallas con aberturas grandes, para retirar pedazos de material nocivo como: palos, alambre, cables, etc.
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Cuando dos unidades vibratorias, o más , comparten una misma bandeja, se les da el nombre de transportadores vibratorios, y estos son frecuentemente utilizados para transportar materiales calientes, como cal recién salida de un horno rotatorio. En la figura N° 7, se puede apreciar un transportador vibratorio, con cubierta.
Figura N°7 Transportador Vibratorio con Cubierta 11.0
Amplitud y frecuencia.
Al igual que los harneros vibratorios, los alimentadores vibratorios, también tienen amplitud y frecuencia, siendo la amplitud el largo del desplazamiento por cada pulsación , y la frecuencia el número de pulsaciones por minuto. Típicamente, los alimentadores electromecánicos tienen su frecuencia dictada por las revoluciones por minuto de los motores, mientras en el caso de los alimentadores electromagnéticos, la frecuencia es dictada por los ciclos de la corriente eléctrica. En el caso de los alimentadores electromecánicos, la frecuencia es entre 950 y 1200 pulsaciones por minuto, dependiendo del número de polos de los motores. Y en el caso de los alimentadores electromagnéticos, la frecuencia es de 1800 pulsaciones por minuto a 60 ciclos, y 1500 pulsaciones a 50 ciclos. Para regular la velocidad de los alimentadores vibratorios, se utilizan una serie de componentes diferentes, pero en el caso de los electromecánicos, normalmente se utilizan variadores de frecuencia. Y en el caso de los electromagnéticos, se utilizan variadores de voltaje, muy parecidos a los dimmers de la luz. Para medir la frecuencia de un alimentador vibratorio, una de las maneras más fáciles de medirla, es utilizando una lámpara de tiempo ( timing light ) o estroboscopio ( stroboscope), y leer este instrumento cuando la frecuencia de la luz es la misma del alimentador, que es cuando el alimentador aparenta estar sin movimiento. La amplitud de los alimentadores varía de un modelo a otro, por lo cual lo mejor es referirse a los manuales de los fabricantes. Y para medir la amplitud existen un
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gran número de componentes, todos muy fáciles de utilizar, siendo el más frecuente el uso de círculos de diferentes tamaños, como aparece en la siguiente Figura 8.
Figura N° 8 Sticker para Medir la Amplitud de un Alimentador Vibratorio Normalmente estos círculos, vienen en forma de un sticker adhesivo que se pega a uno de los lados de las bandejas, y al vibrar esta, el sticker se desplaza por la misma distancia de la amplitud de la bandeja. Y con solo ver cual de los círculos aparentan estar juntos, se puede leer la amplitud del equipo. En la siguiente ilustración, N° 9, se muestra como leer la amplitud utilizando un sticker con círculos de diferentes tamaños.
Figura N° 9 Como Leer la Amplitud en un Alimentador Vibratorio 12.0
Calculo de velocidad de desplazamiento del material.
Para calcular la velocidad de desplazamiento del material, se multiplica la frecuencia del alimentador por la amplitud de este. Velocidad de desplazamiento = Amplitud x Frecuencia Existen tablas, que han sido desarrolladas por los fabricantes de equipos, en las cuales aparecen listas de productos, las características de estos y el rango de
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velocidad de transporte para cada producto, basado en las características particulares del producto. 13.0
Mantención.
Los alimentadores vibratorios tipo electromagnético , son equipos que tienen un nivel alto de disponibilidad, son relativamente fáciles de mantener, y básicamente el mantenimiento de estos está limitado a : a- Cambios de revestimientos de las bandejas, según sea necesario. Es importante resaltar, que el espesor de los revestimientos, no debe ser cambiado, sin consultar al fabricante de los equipos; ya que esto puede causar que se salten las soldaduras de la bandeja o su base de apoyo. b- Ajustar el ángulo de operación del alimentador. c- Ajustes de amplitud y frecuencia, según necesidades. d- Cambios de los resortes del sistema de transmisión de vibración. e- Cambios de resortes aisladores de vibración, según necesidades. f- Revisión general de las soldaduras, para que no haya soldaduras con grietas o soldaduras, que estén quebradas. g- Revisión de los sellos anti polvo del motor de la unidad de empuje, y cambio de empaquetaduras, o sellos, si fuera necesario. h- Cerciorarse, que no le entra polvo a la caja de control de la unidad. i- Revisar, que el alimentador y su bandeja, no hagan contacto con otras superficies y estructuras. j- Revisar, que la vibración del alimentador, no está siendo transmitida a las estructuras adyacentes. Al igual , que los alimentadores del tipo electromagnético, los alimentadores electromecánicos tienen un nivel de disponibilidad alto , y además son muy fáciles de operar y mantener. Básicamente, la mantención de estos equipos está limitada a los siguientes :
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a- Cambios de revestimientos de las bandejas, según sea necesario. Es importante resaltar, que el espesor de los revestimientos, no debe ser cambiado, sin consultar al fabricante de los equipos; ya que esto puede causar que se salten las soldaduras de la bandeja o su base de apoyo. b- Lubricación periódica de los rodamientos. c- Revisión del sistema de contrapesos. d- Ajuste de la tensión de la correa en " V ". e- Ajustar el ángulo de operación del alimentador. f- Ajustes de amplitud y frecuencia, según necesidades. g- Cambios de los resortes del sistema de transmisión de vibración. h- Cambios de resortes aisladores de vibración, según necesidades. i- Revisión general de las soldaduras, para que no haya soldaduras con grietas o soldaduras, que estén quebradas. j- Revisión de los sellos anti polvo del motor de la unidad de empuje, y cambio de empaquetaduras, si fuera necesario. k- Cerciorarse que la guardera de las correas en " V ", esté colocada en su lugar, y que las correas no queden expuestas. l- Cerciorarse, que no le entra polvo a la caja de control de la unidad. En lo que se refiere a la mantención de los equipos, los operarios siempre deben tener a mano, el manual de mantención de los harneros, y además deben seguir las instrucciones, procedimientos y recomendaciones, que se hacen en éste. No hay substituto adecuado, a seguir las recomendaciones del fabricante, para así no violar las condiciones de la garantía, que estos incluyen con sus equipos. Es importante resaltar, que a los alimentadores, no se les debe realizar ningún tipo de modificación, sin antes consultar con el fabricante del equipo. La mayoría de los fabricantes no recomiendan que los equipos sean modificados en terreno , sin previa consulta. Ni tampoco recomiendan , que a estos se les agreguen o quiten componentes, que cambian el peso total de la unidad, o que se haga algún tipo de soldadura en las paredes de la bandeja .
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Desde nuestro punto de vista, mientras menos componentes se fijen con soldadura, menos posibilidades hay de que haya problemas con los equipos. Es necesario resaltar, que equipos que van a estar sometido a vibraciones fuertes, por períodos de tiempo prolongados, deben ser soldados con mucho cuidado y con varillas de soldaduras adecuadas para este tipo de aplicación. Mucho cuidado hay que tener, para evitar que haya soldaduras con tensiones, que después necesiten ser aliviadas o distensionadas. 12.0 Medidas de Seguridad . Los alimentadores , al igual que otros equipos de proceso en una planta, requieren el respeto de los operadores, desde el punto de vista de seguridad industrial. Y cuando estos equipos son operados o intervenidos, el personal debe seguir todas las normas de seguridad industrial y prevención de riesgo, estipuladas por la empresa. A pesar de que puede sonar repetitivo, deseamos recalcar los siguientes puntos: a- Nunca intervenir los alimentadores, cuando estos están en operación. b- No tocar las superficies del alimentador , cuando este esté en operación c- Siempre tener colocadas las guarderas de las Correas en " V ", o del sistema de transmisión de potencia. d- Antes de intervenir un alimentador , se debe colocar una tarjeta o candado en el interruptor de corriente. e- Mantener cerradas las compuertas de las cubiertas. Y tener puestos los lentes de seguridad cuando estas son abiertas. f- Siempre utilizar guantes y tener puestos los lentes de seguridad cuando se están retirando o instalando los recubrimiento . g- Mantenerse alejado del equipo, cuando este es puesto en marcha. h- Cerciorarse que todos los pernos de anclaje, están apernados adecuadamente, antes de poner el equipo en operación. i- Cerciorarse, que no haya cables cortados o quemados hacia el motor , o hacia el partidor. j- Cerciorarse que los cables de seguridad, están colocados debajo de los alimentadores, antes de poner el equipo en marcha. Es necesario resaltar, que cuando los equipos sean pintados en terreno, nunca se debe pintar sobre los stickers que miden la amplitud del alimentador, ni tampoco sobre los stickers, que advierten a los operadores sobre seguridad industrial y manejo adecuado de los equipos. De nuevo es fundamental, que todo el personal, que opera o mantiene los harneros, siga estrictamente las medidas de seguridad de la empresa y aquellas recomendadas por le fabricante.
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Sección 9 Belt Feeders
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1.0 Introducción. Los belt feeders se caracterizan por su habilidad de poder retirar grandes cantidades de material, ya sea este muy grueso o fino, de tolvas o silos. Y además éstos pueden soportar impactos de material, de gran volumen, desde grandes alturas. Los beltfeeders, normalmente son equipados con un pesómetro, para medir el ritmo de descarga de material ,de estos . Y en muchos casos los motores de los beltfeeders, tienen un variador automático de velocidad acoplado a un instrumento de medición de capacidad, de modo de poder ajustar el ritmo de descarga del beltfeeder según las necesidades de otros equipos de proceso. Un ejemplo es el uso de beltfeeders, para dosificar chancadores de cono, donde se utiliza un sensor de nivel de llenado para indicarle al beltfeeder que aumente o disminuya su ritmo de descarga 2.0 Características de los beltfeeders. Los beltfeeders se caracterizan por ser planos, utilizan: polines horizontales, cintas de goma gruesa, operan a velocidades ( normalmente 50 pies / min.), raspadores de correas tipo heavy duty para prevenir el arrastre de material fino, y utilizan faldones y guarderas a todo su largo para prevenir el derrames de material. Y en la figura N° 1 se puede apreciar un beltfeeder típico:
Figura N° 1 Beltfeeder Típico 3.0 Limitaciones de los beltfeeders. La generación de polvo es la limitación mayor , que tienen los beltfeeders, y por lo cual se deben tomar medidas para contener éste; lo cual normalmente se logra a través del uso de cubiertas y guarderas.
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4.0 Operación y mantención de los beltfeeders. Los beltfeeders son equipos muy fáciles de operar, ya que la mayoría trabajan a una velocidad fija o es controlada automáticamente por un sistema de control, como el que fue mencionado con anterioridad. Y la mantención de estos es bastante rutinaria, principalmente mantener lubricados los rodamientos de apoyo y mantener la cinta tensada. La altura del manto de material sobre la correa, se regula controlando la abertura de la compuerta de descarga de la tolva.. Y éste ultimo variable, junto con la regulación de la velocidad de la correa, permite regular el ritmo de descarga del beltfeeder; lo cual puede ser afinado con sistemas de pesado o de llenado, entrelazados con el motor del beltfeeder, para asegurar un ritmo de alimentación óptima para los equipos de proceso que son alimentados con material. 5.0 Instalación. Al igual que en el caso de los alimentadores vibratorios, el diseño de la boca de descarga es fundamental, para asegurar el buen funcionamiento del equipo. Y si estas no están bien diseñadas, pueden ocurrir los siguientes problemas: 1- Compactación del material. 2- Desgaste excesivo de la cinta transportadora. 3- Gran demanda de potencia. En la figura N° 2, se muestra el diseño de tolva de descarga, que no ha sido adecuadamente diseñada, para ser utilizada con un beltfeeder, y por lo cual genera problemas de: flujo de descarga, compactación de material y de fricción en la correa.
Figura N° 2 Tolva Incorrectamente Diseñada para ser Utilizada con un Beltfeeder. 97
En la figura N° 3, se puede apreciar una tolva correctamente diseñada para ser utilizada con un beltfeeder,
Figura N° 3 Diseño de Tolva, Adecuado para ser Utilizado con un Beltfeeder. En la figura N° 4, se puede apreciar el diseño de boca de salida , para ser utilizado con un beltfeeder. Y como se puede apreciar esta tiene un diseño trapezoidal hacia el punto de salida del material.
Figura 4 Diseño de Boca de Descarga para Beltfeeders Cuando se están manejando materiales de gran tamaño, la compuerta de salida debe tener una altura que sea, por lo menos , 3 veces el tamaño máximo de partícula. Y cuando se manejan productos finos y polvorientos, la altura de la compuerta de salida, solamente debe tener la altura necesaria para permitir la salida fácil del material. Y la altura entre la correa y las paredes de la garganta de descarga, debe tener un mínimo de 3 pulgadas.
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Sección 10 Puntos de Traspaso de Materiales Carguío de Materiales sobre una Correas Transportadoras Y Diseño de Chutes de Traspaso.
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1.0 Introducción Aunque el carguío de material sobre una correa transportadora, parece ser una operación rutinaria, hay un gran número de factores que deben ser considerados, para asegurar que el material es adecuadamente colocado sobre la correa, y la cubierta superior de esta última no sufre ningún tipo de daño. Tres factores fundamentales son : evitar caídas verticales de material desde gran altura sobre la correa , encentrar el material sobre la correa transportadora, y colocar éste último, en la misma dirección y velocidad que viaja la correa . Y si no es posible conseguir que el material sea depositado a la misma velocidad de la correa, entonces éste debe ser colocado a una velocidad los más cercana posible a la de la correa. Las caídas verticales desde gran altura, no sólo dañan la cubierta superior y la carcaza o núcleo de la cinta transportadora, sino que también le pueden causar daños a las estructuras del conveyor y a los componentes debajo de la cinta. Y además , las caídas verticales tienden a causar frenadas cortas o jalones, ( jerking action ) innecesarias a la cinta, lo cual daña la carcaza o núcleo de esta, al igual que puede dañar el sistema motriz del conveyor. Encentrar el material sobre la cinta transportadora, no sólo previene derrames de material, sino que también previene problemas de desalineamiento de la cinta. Cuando el material es depositado sobre la correa a la misma velocidad que esta viaja, se obtienen los siguientes beneficios: 1- Se minimiza el desgaste de capa superior de la cinta. 2- Se reduce el consumo de energía que es necesario para operar el conveyor. 3- No ocurren derrames de material. 4- Se minimiza la generación de polvo. 5- El material no sufre ningún daño o degradación. Aunque conseguir, que el material caiga sobre la correa transportadora a la misma velocidad que esta viaja, no es fácil, este es un objetivo que vale la pena tratar de alcanzar por los beneficios que este trae. Para obtener mayores detalles sobre el impacto , que tiene el carguío del material sobre una cinta transportadora, los referimos a la sección sobre cintas transportadoras de este manual. 2.0 Dirección de Carguío de las Correas. Básicamente hay dos maneras de cargar las correas transportadoras, una de ellas es en la misma dirección de flujo de la correa, y la otra es de forma transversal, siendo la más deseada la primera por las siguientes razones:
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a) El material puede ser fácilmente encentrado sobre la correa. b) Se reduce el largo de las guarderas que se requieren en el punto de transferencia. c) Se minimiza la altura entre el conveyor de alimentador y el conveyor receptor de la carga , lo que previene que se dañe la capa superior ( top cover) de la correa receptora debido a la velocidad con que el material impacta sobre esta. El carguío transversal de las correas es muy común, pero si los chutes no están adecuadamente diseñados, este representa una de las mayores fuentes de problemas para los operadores de una planta . Y es por esta razón, que se debe tratar de minimizar este tipo de traspaso de material, y además se debe tener mucho cuidado cuando se diseñan puntos de traspaso transversal. Además del daño que se le puede hacer a la cubierta superior ( top cover ) de una cinta transportadora, cargando esta de forma transversal, el mayor problema que este tipo de carguío trae, es el de segregación de material sobre la cinta. Y este tema, debido a su importancia, será discutido aparte en esta sección. Para cargar el mineral sobre una cinta transportadora, normalmente se utilizan chutes de traspaso, por las siguientes razones: a- Los chutes previenen que las cintas transportadoras sean perforadas por barras, brocas, tubos, y piezas de metal pesadas, que tienden a caer de forma vertical y pueden perforar la cinta o dañar la superficie de esta. b- Rocas con cantos afilados o ásperos, no caen de gran altura sobre las cintas, pudiendo perforara estas. c- Orientan el material en la dirección de flujo de la cinta transportadora. d- Ayudan a encentrar el material sobre la cinta. e- Impulsan en material, permitiéndole a éste tener una velocidad lo más cercana posible a la velocidad de la cinta. f- Actúa como un rompedor de impacto, al absorber el impacto de caída vertical del material sobre la cinta, lo cual no solamente puede dañar la cinta, sino que también puede dañar los polines y otros componentes. 3.0 Diseño de Chutes. Aunque a simple vista diseñar un chute parece ser una cosa simple, hay un gran número de factores que se deben considerar antes de proceder a diseñar un chute. Y el primer paso que hay que tomar antes de diseñar un chute de traspaso, es el recolectar la mayor cantidad de información sobre el material que va a pasar sobre la superficie del chute. Y esta información incluye la siguiente:
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a- Cantidad de material por hora que va a pasar por la superficie del chute. b- Densidad aparente del material. c- Ángulo de reposo del material. d- Dureza y abrasividad. del material. e- Tamaño máximo y mínimo del material, y si es posible, también obtener la curva de granulométrica del material. f- Contenido de humedad. En el caso que el material que va a pasar sobre la superficie del chute sea depositado por una cinta transportadora, entonces es necesario obtener información sobre la cinta que va a alimentar al chute, de modo de poder calcular la trayectoria del material una vez que este sale o se desprende de esta. Existe una gran cantidad de programas computacionales, que permiten calcular y plotear la trayectoria del material, por lo cual no vamos a entrar en las tablas y formulas que se necesitan para calcular estas; pero si deseamos hacer notar la información que se necesita obtener de antemano para entrarla a los programas. Y entre esta información se necesita la siguiente: a) b) c) d) e) f)
Diámetro de la polea. Velocidad de la cinta. Ángulo de los polines. Tamaño máximo y mínimo de las partículas. Porcentaje de humedad. Densidad aparente del material.
El cálculo de la trayectoria del material, permite calcular: 1- El arco de la cubierta superior del chute, para evitar que el material impacte sobre esta superficie.. 2- El punto de impacto del material sobre el chute, para poder reforzar esta área con planchas de material anti-abrasivo.. Normalmente el fondo del chute se extiende hasta detrás del raspador de la cinta transportadora, de modo de que cualquier material fino, que es raspado por esta, caiga sobre el chute y se incorpore al resto del material. En la figura N°1 se puede apreciar como el fondo del chute se extiende hasta estar debajo del raspador.
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Figura N° 1 Ubicación del Fondo de un Chute de Traspaso con Fondo Doble. Tal como aparece en la figura N° 1, debajo de los puntos de traspaso de mineral sobre una cinta transportadora, siempre se deben colocar polines de impacto para amortiguar el impacto del material sobre la cinta. Y en cada punto de traspaso, siempre se deben utilizar faldones con guarderas de goma, para prevenir derrames de material. Para obtener más detalles sobre los faldones y las guarderas, referimos al lector a la sección de este manual sobre estos componentes. El ángulo del chute básicamente lo dictan las características del material, como el ángulo de reposo y el contenido de humedad del material; y por esta razón se recomienda realizar pruebas con el material, colocando este sobre una plancha de acero inclinada, hasta que este se deslice sin problemas sobre la plancha. Y básicamente lo que se busca es que el material se deslice sobre el chute, y no que este salte o de brincos sobre la superficie de este. Todos los chutes deben ser revestidos con material anti-abrasivo, entre los cuales se encuentran la goma, acero 450 Brinnel, Chanfer plate, cerámica de alta alumina, o materiales especiales como el Tivar o el MARS-P. Y el área sobre la cual el material impacta sobre el chute, se debe reforzar para evitar el desgaste prematuro de este área. Cuando el material tiene un contenido de humedad mayor al 4 %, es muy probable, que sobre la superficie del chute se forme una costra de material, por lo
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cual se debe considerar utilizar un material que tenga un bajo coeficiente de fricción, para evitar la formación de costra. Hay casos en los cuales, debido al alto contenido de humedad del material, la costra que se forma sobre la superficie de los chutes crece tanto, que comienza a prevenir el deslizamiento fácil del material. Y en estos casos se puede considerar la instalación de vibradores detrás del chute, como se muestra en la figura N° 2.
Figura N° 2 Chute con Vibradores para Desalojar Material que se ha Pegado al Chute. Dependiendo del tamaño del chute, se puede utilizar uno o más vibradores; los cuales pueden ser de dos tipos, electromecánicos o electromagnéticos. Y la selección del tipo a utilizar depende de la aplicación y las características de la estructura del chute. Típicamente los vibradores no operan todo el tiempo, y se utiliza un temporizador, de modo de que cada 10 minutos o menos el vibrador se activa y vibre por uno o dos minutos y se detenga después de este tiempo hasta el comienzo del próximo ciclo de vibración.
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En las figuras 3 , 4 ,y 5 se pueden apreciar varios tipos de chutes, cada unos ofreciendo ventajas significativas para los operadores.
Figura N° 3 Chute con Compuerta Ajustable. Los chutes con compuertas son ideales para materiales secos, que fluyen fácilmente y son relativamente finos o partículas chicas. Y la gran ventaja de este tipo de chute , es que permite regular el flujo de material hacia la cinta receptora.
Figura N° 4 Chute con Grizzly de Finos Para Formar una Cama de Finos Antes del Material Grueso. ( conocido como tipo Hetzel )
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Figura N° 5 Chute con Cama de Piedra. Los chutes que incorporan un grizzly de barras son muy utilizados en la industria minera, principalmente después del chancado primario y tienen como objetivo, crear una cama de material fino y chico sobre la cinta antes de que las partículas gruesas caigan sobre esta. Y de esta manera se previene la perforación de la cinta por rocas de gran porte y con cantos cortantes. Los chutes con grizzly han probado ser muy efectivos, no solo en proteger la cinta contra perforaciones y daños a la cubierta superior de esta, sino contra daños a la carcaza de esta, ya que las partículas finas actúan como un amortiguador. Normalmente las barras del grizzly tienen un espacio de 2 a 3 pulgadas entre barras, dependiendo de las características del mineral, y estas son construidas de acero con dureza 450 Brinnel, preferiblemente 700 Brinnel, para tener una larga duración. Y para minimizar el alojamiento de mineral entre las barras, se utilizan las típicas barras de los grizzly ánguladas de atrás hacia delante y también de arriba hacia abajo, como se puede apreciar en la siguiente figura, N°6.
Figura N° 6 Barras Tipo Grizzly Típicas.
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Cuando el mineral está demasiado húmedo, 5 % o más, es muy probable que se adhieran partículas finas a las barras de los grizzlies y formen una costra que eventualmente tape el área entre las barras; por lo cual se recomienda que periódicamente se revisen los chutes, para cerciorarse que el mineral fino y chico puede pasar entre las barras. Una desventaja de los chutes grizzly, es que las barras tienen que se reemplazadas periódicamente, ya que estas se desgastan debido a la abrasión del mineral. Y hay que cambiarlas frecuentemente, pero hay que tener presente que las barras de un grizzly tienen menor costo que una cinta transportadora nueva. El tipo de chute que aparece en figura N° 4, también conocido como tipo Hetzel, es una variante de chute con grizzly, el cual se utiliza en la minería después de los chancadores secundarios y terciarios, donde hay una abundancia de material fino en el producto que va a ser transferido. Normalmente, el chute tipo Hetzel se utiliza en cuando hay una presencia significativa de partículas finas y además se tiene una cinta inclinada; ya que al formarse una cama de mineral fino sobre la cinta se protege la cubierta superior de esta, sino que al caer partículas gruesas, esta se encajan en la cama y no tienden a saltar o rodar hacia atrás. Y al igual que en todos los chutes con grizzly, las barras deben ser cambiadas periódicamente. El chute con cama o caja de piedra, como el que aparece en la figura N°5, es un tipo de chute muy popular, debido a su bajo costo y que no necesita cambios periódicos de su revestimiento. Y este es muy popular en la industria minera, ya que sobre este pueden pasar sin problemas piedras de gran porte de minerales muy abrasivos. Pero este tipo de chute debe ser utilizado solamente sobre conveyors de baja velocidad, donde la velocidad del conveyor no excede 250 pies por minuto ( 1.27 mts/seg.) 4.0 Carguío de Conveyors en la Dirección de Flujo . Tal como ha sido mencionado anteriormente, el carguío de una cinta transportadora en la misma dirección de flujo de esta, es la condición más deseada, debido a que esta es la que menos daño le causa a la cubierta superior ( top cover ) de la cinta y a la carcaza de esta. Pero, infelizmente, este método de carguío, no es uno de los más utilizados. Todos los chutes , que aparecen en las figuras 3, 4, y 5, están diseñados para operar en la dirección de flujo de la cinta, y como se ha mencionado anteriormente, estos están diseñados para minimizar el impacto de las partículas grandes sobre la superficie de la cinta.
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Un problema que surge muy frecuentemente con el carguío en la dirección de flujo de la cinta, es que la velocidad de material al caer sobre la cinta es menor que la velocidad de esta, lo cual no s sólo daña la superficie de la cinta, pero también tiende a causar jalones ( jerking action ) en la cinta, lo cual daña la carcaza de la cinta. Una alternativa, es disminuir un poco la velocidad de la cinta receptora del mineral, para así acercar la velocidad de esta lo más posible a la velocidad de las partículas; siempre y cuando esto no signifique que el ancho de la carga sobre la cinta crezca hasta el punto que ocurran derrames de mineral. Otra alternativa para resolver el problema mencionado en el párrafo anterior, es a través del uso de un conveyor acelerador ( speed up conveyor ) , tal como aparece en la figura N° 7; el cual es un conveyor corto y que opera a una velocidad igual o muy cercana a la velocidad de la cinta que va a recibir el mineral.
Figura N° 7 Conveyor Acelerador de Material Si el impacto, sobre la cinta del conveyor acelerador, es alto, entonces se debe considerar utilizar polines horizontales, del tipo de impacto, en lugar de polines angulares de impacto. T además se debe considerar utilizar una cinta gruesa, ya que esta va a estar sujeta a condiciones operacionales muy adversas. 5.0 Carguío Transversal de Conveyors. Tal como ha sido mencionado con anterioridad, el carguío transversal de una cinta transportadora es el que más daño le puede causar a esta, y además este tipo de carguío genera los siguientes problemas para los operadores de una planta: a- Segregación natural de material sobre la cinta. b- Desplazamiento transversal de la cinta. 108
c- Problemas de centramiento del material sobre la cinta. Además, de los problemas antes mencionados, desde el punto de vista de diseño de chutes, este tipo de carguío es el más difícil de diseñar. En la figura N° 8 se puede apreciar el diseño de chute de traspaso transversal que es utilizado en la mayoría de las aplicaciones. Y como se puede apreciar, se utiliza una cama de piedras para desviar la trayectoria del material y además esta actúe como una superficie de desgaste y proteja el chute. Este tipo de chute es muy problemático cuando el material está húmedo, ya que este tiende a empaquetarse y la cama de piedras puede crecer de tal manera, que puede causar cambios en la trayectoria del material o el chute se puede tapar con material. Otro problema es el centramiento del material sobre la cinta, ya que la trayectoria del material va a fluctuar debido a las fluctuaciones que va a haber en el nivel de carga sobre la cinta alimentadora. Y es aquí cuando puede surgir el problema de desplazamiento transversal de la cinta receptora del material, desplazando esta más allá de los polines, resultando en derrames de material.
Figura N° 8 Típico Chute Transversal con Cama de Piedra.
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Aún cuando se utilizan faldones en la zona de carguío de la cinta receptora, el desplazamiento transversal de la cinta receptora, va a puede en derrames de material, ya que este puede sobrepasar el faldón del lado hacia cual es desplazada la cinta. Cuando existe una gran altura entre la cinta alimentadora y la cinta receptora, se pueden considerar chutes de diseño especial como los que aparecen en las siguientes figuras, N° 9 y N° 10.
Figura N° 9 Chute Tipo Cascada
Figura N° 10 Chute Tipo Espiral
Los chutes mostrados en las dos figuras anteriores, requieren mucho cuidado en la etapa de diseño y su diseño de debe ser comprobado realizando pruebas con un modelo a escala o tipo piloto, de modo de verificar que el material va a fluir fácilmente. 6.0 Carguío de Conveyor Inclinados. Cuando se dosifica un conveyor inclinado hacia arriba , especialmente cuando la inclinación es mayor a 8° de el plano horizontal, es muy difícil conseguir una diferencia mínima entre la velocidad de la cinta y la del material que se deposita sobre esta, y mientras mayor es la inclinación o la velocidad de la cinta, mayor son los problemas que se generan; entre los cuales se encuentran, la generación de turbulencia y polvo, y el deslizamiento hacia atrás del material. Y para evitar estos problemas, se debe considerar el uso de faldones más alto de lo normal, y el uso de una plancha de goma flexible en la parte inferior del chute, para prevenir el deslizamiento hacia atrás del material. Siempre que se alimenta un conveyor inclinado, especialmente con material grueso y con cantos cortantes, la cubierta superior de la cinta va a estar sujeto a un desgaste mayor que si el conveyor operara en un plano horizontal . Y una 110
excepción es cuando se utiliza un chute tipo Hetzel, como el que aparece en la figura N° 4, mostrado anteriormente. El caso de los conveyors que están inclinados hacia abajo, el desgaste de la cinta también es severo, y también pueden ocurrir problemas de rebalse y derrames de material. 7.0 Recomendaciones sobre Chutes de Traspaso. Tal como ha sido mencionado anteriormente, cuando un chute es diseñado, siempre se debe considerar la incorporación de liners para prevenir el desgaste prematuro de la superficie del chute, y además se debe considerar reforzar la zona donde el material hace impacto sobre el chute. En casos en los cuales la velocidad del material que se desliza sobre la superficie del chute, es mayor que la de la cinta receptora, o el material tiende a brincar sobre la superficie del chute, se pueden considerar las siguientes alternativas: a- Modificar el ángulo del chute. b- Instalar deflectores de goma o cadenas sobre el chute, para disminuir la velocidad de las partículas. En cuanto al ancho de los chutes, estos no deben ser mayores a 2/3 el ancho de la cinta receptora de material, y preferiblemente este debe ser ½, el ancho de esta última. Cuando el material que pasa por el chute, consiste principalmente de material grueso y muy parejo en granulometría, el ancho interior del chute debe ser , entre 2.5 a 3 veces el ancho de las partículas más grandes en la alimentación. Y esto es necesario, para evitar que partículas de gran tamaño se atoren dentro del chute. El borde inferior de los chutes debe llegar lo más cercano posible a la superficie de la cinta receptora del material, de modo de poder colocar el mineral sobre la cinta y minimizar el impacto del material sobre esta. Y se debe tener cuidado, que el borde del chute, no haga contacto con la superficie de la cinta, lo cual la podría dañar. En el borde inferior del chute se puede considerar el uso de una plancha de goma , para que esta prevenga el alojamiento de partículas entre la estructura del chute y la cinta, como se muestra en la figura N° 11.
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Figura N° 11 Plancha de Goma Entre el Chute y la Cinta. Debajo de los puntos de traspaso de material , en lugar de los polines de impacto, se puede considerar el uso de camas de impacto, las cuales consisten de una serie de barras de goma colocadas debajo de la cinta receptora, y las cuales están orientadas en la dirección de flujo de la cinta. En lo que se refiere a los faldones y guarderas que deben ser instaladas en todos los puntos de traspaso, referimos al lector a la sección sobre estos componentes en este manual. 8.0 Segregación de Materiales Sobre Cintas Transportadoras. Cuando un material ,conteniendo una mezcla de partículas finas y gruesas, es depositado sobre una cinta transportadora, las partículas finas van a tender a desplazarse hacia la parte inferior del manto de material, y muy frecuentemente llegan hasta la cara de la cinta. Y esto se debe , a que las partículas finas se infiltran entre los espacios de las partículas gruesas, siendo conocido esto como sifting . Y este proceso de infiltración es en parte ayudado por la vibración del conveyor, pero este no afecta la operación del conveyor o trae problemas operacionales o de proceso posterior. Cuando una cinta transportadora es cargada transversalmente, con un chute inclinado se crea una segregación de material sobre la cara de la cinta. Y en este caso . las partículas finas caen hacia el lado de la cinta que está más cercano al chute, mientras que las partículas gruesas caen hacia el lado alejado del chute,
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El fenómeno anteriormente descrito es ilustrado en la figura N° 12; y este se debe a las características de fricción de las partículas, el cual causa que aquellas partículas que tienen un ángulo de fricción alto tienen una trayectoria más corta que las partículas gruesas, y por lo cual caen más cerca del chute. Y el resultado es que se tenga todas las partículas finas cargadas en un lado de la cinta, mientras que las gruesas están concentradas en el lado opuesto, como se puede apreciar en la figura N° 13. El problema anteriormente descrito, se multiplica si la cinta transportadora descarga sobre un chute del tipo pantalón, ya que este dividiría la carga por la mitad, con los finos reportando a una de las patas y los gruesos a la otra.
Figura N° 12 Trayectoria de los Materiales Según su Ángulo de Fricción Evitar tener puntos de traspaso a 90grados es muy difícil de lograr, por lo cual se recomienda que siempre que haya este tipo de puntos de traspaso, el material caiga sobre un chute el cual debe descargar en la misma dirección de la cinta transportadora, que recibe al material . Además del problema de segregación , los puntos de traspaso a 90 grados tienden a causar desgaste prematuro de las cintas transportadoras, lo cual es otra razón para justificar la instalación de chutes y deflectores, para evitar este tipo de punto de traspaso.
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Figura N° 13
Figura 13 Segregación de Partículas en Cintas Transportadoras Debido a Cargar la Cinta de Formar Transversal Por la razón antes mencionada, es que no se recomienda, que la carga sobre una cinta transportadora sea dividida por un chute tipo pantalón, ya que si esta fue cargada de forma transversal, es muy probable que la carga sobre esta esté segregado Y el dividir la carga en un chute tipo pantalón, dejaría los finos pasar para un lado y los gruesos para el otro.
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