DISEÑO DE TOLVAS 1. DEFIN EFINIC ICIO ION N Se denomina tolva a un dispositivo similar a un embudo de gran tamaño destinado al depó depósi sito to y cana canali liza zaci ción ón de ma mater teria iales les gra granu nular lares es o pulve pulveriz rizad ados, os, entre entre otros. otros. En ocasiones, se monta sobre un chasis que permite el transporte. -Generalmente es de forma cónica y siempre es de paredes inclinadas como las de un gran cono, de tal forma que la carga se efecta por la parte superior y forma un cono la descarga se realiza por una compuerta inferior -Son -Son muy utiliza utilizada das s en agri agricult cultura, ura, en constru construcci cción ón de v! v!as as f" f"rre rreas as,, en instalaciones industriales, y en la miner!a. -#oseen una capacidad menor que $os silos %&' ( &'' ) *+.
$( E/ )0/E10( -Se pued pueden en constr construir uir en hormi hormigó gón n o en chap chapa a de acero acero.. Suele Suelen n utiliz utilizars arse e para para los productos finales %comerciales+. %comerciales+. -#ueden ser de fondo plano %el 2rido acta como protección+ o inclinado. -$a e3tracción se hace mediante alimentador o por gravedad. -$a carga puede hacerse directamente sobre camión %tolva elevada+ o mediante cinta %fa4a+.
2.- ELEMENTOS DE UNA TOLVA EN GENERAL $a tolva de almacenamiento costa de las siguientes partes5 6. 7arcasa cil!ndrico 8 cónico cónico *. Sistema de descarga descarga &. apa apa sistema descarga. descarga.
EN FORMA AMPLIFICADA:
3.- TOLVAS EN LA MINERIA 3.1. TOLVAS DE ALMACENAMIENTO DE MINERALES 9na tolva es un equipo de almacenamiento de mineral ya sea grueso o fino, la cual se compone de dos partes5 9na sección convergente situada en su parte inferior a la que se conoce como boquilla, la cual puede ser de forma cónica o en forma de cuña, y una sección vertical superior que es la tolva propiamente dicha, la cual proporciona la mayor parte del volumen de almacenamiento de mineral. #ara diseñar una tolva de almacenamiento cone3a a un sistema de manipuleo de mineral en una #lanta 7oncentradora es fundamental la determinación de las caracter!sticas de flu4o mediante el ensayo de una muestra representativa. 9na forma pr2ctica de diseñar y dimensionar una tolva es teniendo los siguientes par2metros5 7apacidad de almacena4e, toneladas m"tricas, t. :ensidad aparente del mineral en t;m &. (ngulo de reposo del mineral. (ngulo de la tolva γ=β< 6=>. olumen intil de 6= a &' ? del volumen total. #orcenta4e de humedad del mineral. El 2ngulo de reposo β es el que se forma entre una pila pequeña de mineral y la horizontal y corresponde a cuando el mineral empieza a deslizarse.
Silo o Tolva: E3cavación de gran volumen que cumple la función de almacenar mineral, para regularizar el flu4o de producción de y tambi"n que la mina cuente con un stoc@ de material para enviar a procesos.
$(S $(S E/ $( )0/E10( S/ 7)#/E/ES :E 9/ S0SE)( :E A9B/.
3.2. COMPOSICIÓN DEL SISTEMA U!ÓN. A2sicamente el buzón se compone por elementos fi4os, móviles y una unidad de fuerza. $os elementos fi4os se encuentran anclados a la roca misma, en cambio los elementos móviles forman parte de la estructura y son accionados por cilindros hidr2ulicos o neum2ticos. $os elementos fi4os son el socucho, la tolva y la estructura de soporte, y los elementos móviles son las cortinas de cadenas y la boca de descarga %buzón+. $a unidad de fuerza es la que permite accionar los cilindros, sem2foros y la ventilación e3terior y que se encuentra en una estocada lateral del sistema.
3.2.1. So"#"$o: Es un ducto met2lico o de hormigón anclado a la roca revestido con piezas de desgaste %acero+, que une la chimenea con el buzón.
3.2.2. Tolva: Estructura met2lica en forma de canal revestida con piezas met2licas de desgaste, se encuentra fi4a al soporte y est2 conectada directamente al socucho. $a pendiente de la tolva es levemente inferior a la del socucho. El lecho de la tolva %en su tramo inicial+ es un 2rea de impacto del material proveniente de la chimenea, permite la formación de un talud de material, el cual no debe llegar a la boca del buzón %debe mantenerse en su 2ngulo de reposo+.
3.2.3. E%&'#"&#'a () %o*o'&): A2sicamente est2 compuesta por vigas de acero, ancla4es a la roca y una base de concreto. ambi"n se incluye en ella todo el sistema de operación como pasarelas, barandas, balcones, etc.
3.2.+. #, o /o"a: Esta pieza es la que realiza la descarga del material hacia el equipo de transporte. Est2 su4eto al e3tremo inferior de la tolva con un pivote que se mueve entre -30 y 30 apro3imadamente %respecto a la horizontal+, sube o ba4a con el accionamiento de cilindros neum2ticos o hidr2ulicos. En algunos casos el buzón puede regular el ancho de descarga con compuertas. El sistema cuenta con un contrapeso que permite mantener el equilibrio y el control de la operación.
3.2.. Co'&ia% () "a()a%: Estos elementos actan principalmente como pieza de control de flu4o y granulometr!a. $as cadenas tienen la resistencia y la fle3ibilidad necesaria para cumplir con este ob4etivo a diferencia de elementos r!gidos cuya vida til ser!a menor por culpa de los impactos y rozamiento propio de la operación. $as cadenas son accionadas por distintos cilindros hidr2ulicos dependiendo de su función. $as cadenas se sostienen en tres puntos que son un empalme fi4o superior, porta cadenas a media altura %accionado por un cilindro hidr2ulico, que permite regular la sección+ y un porta cadenas inferior %accionado por otro cilindro hidr2ulico, que permite regular el flu4o+. $os e3tremos inferiores de las cadenas est2n libres.
3.2.. Cili('o%: Estos elementos se encuentran dispuestos en distintos puntos del equipo, segn la función del mismo. Aa4o del buzón se encuentran los cilindros que le dan la movilidad a la boca del buzón para realizar las tareas de descarga de material 4A5. Sobre una cortina de cadenas se ubican otros cilindros que permiten controlar la granulometr!a del material 45 y por ltimo los cilindros de control de flu4o, que actan sobre la cortina de cadenas 4C5.
:ebemos destacar que la instalación de un buzón requiere una e3cavación importante %para el caso de la figura5 alto 6' m, largo *' m y ancho C m+. E3isten otros sistemas de buzones que difieren en la disposición espacial y en algunas caracter!sticas, pero la funcionalidad es la misma. ambi"n se requiere fortificación %para cuidar la inversión y garantizar la operación+, hay que construir la estructura, montar las piezas, construir el socucho, sellar el sistema chimenea-socucho %por el polvo+ y montar el sistema hidr2ulico o neum2tico.
3.3. TIPOS DE TOLVAS EN MINERIA
3.3.1 TOLVAS DE GRUESOS: $as tolvas de gruesos son depósitos que sirven para almacenar el mineral bruto que viene de la mina, y as! alimentar a las chancadoras en forma regular. Generalmente estas tolvas de gruesos son de concreto armado, tienen la forma cuadrada que termina en un cono piramidal provista en la parte superior de una parrilla rustica construida de rieles, sirven para recibir mineral que nos entrega mina. El mineral viene a las tolvas de grueso />'* y '& por medio de carros metaleros o mineros %6' carros por via4e+, cada carro metalero tiene una capacidad de 6' toneladas, de este modo viene el mineral procedente de la mina. #or medio de volquetes se alimenta a la tolva de gruesos />'6. :e este modo viene el mineral procedente de 1osaura y otras canchas. $as tolvas de gruesos tienen una capacidad apro3imada de D'' ) y &'' ), esta capacidad depende principalmente de las caracter!sticas del mineral %humedad y granulometr!a+
Ri)l)% o *a'illa% () la% &olva% () 6'#)%o%: )uchas personas creen que las parrillas sirven para impedir que alguien se caiga dentro de la tolva, pero la verdadera razón es impedir el paso de mineral grande dentro de la tolva, a fin de evitar problemas en el alimentador, fa4a transportadora y en la chancadora primaria.
3.3.2. LAS TOLVAS DE FINOS:
$as tolvas de finos son depósitos que sirven para almacenar el mineral fino, ya chancado y abastecer a los molinos en una forma regular. En la sección de chancado tenemos cuatro tolvas de finos de F'' );. $as tolvas de finos son importantes por los siguientes motivos. a. (seguran una alimentación constante a los molinos. b. /os permite hacer reparaciones en la sección molienda sin necesidad de parar la sección chancado. c. /os permiten parar la sección chancado, para realizar reparaciones, limpieza, etc. sin necesidad de parar la sección molienda El llenado de las tolvas de finos es controlado por el chancador secundario, ba4o la supervisión del efe de Guardia y segn las necesidades operacionales /o se debe llenar la tolva totalmente, para evitar derrames y poder trasladar el ripper con facilidad.
C#i(a(o% 7#) %) ()/) &))' al /a8a' a *i"a' ) la% &olva% () 9io%: - El personal deber2 utilizar bligatoriamente su (rn"s con su respectiva l!nea de vida - El picado de la tolva se debe efectuar con & personas como m!nimo, * dentro de la tolva y 6 fuera de la tolva vigil2ndolos. - Se debe de ingresar, la Aotonera de parada de emergencia de la fa4a (limentadora, en la tolva que se est2 picando. )antener $impias los 7hutes de :istribución de 7arga del ripper, para evitar derrames y plantadas de la Ha4a ransportadora. $a carga fina se desliza f2cilmente y mucho m2s r2pido que un huayco. 9d. puede quedar enterrado, muchos accidentes fatales han ocurrido simplemente por no tener la precaución necesaria 7orrea de seguridad )ineral (lmacenado $a muerte espera un acto inseguro.
3.3.3. TOLVAS DE TRANSPORTE DE MINERAL Estas tolvas fueron construidas por la empresa )otherIell en el año 6J'6 y se usaban en las minas de hierro de (lmer!a en composiciones que variaban entre F a C tolvas por tren para sacar mineral de las zonas de labores.
Va6 &olva 9n vagón tolva consiste en una plataforma que incorpora una ca4a abierta de forma cónica y de paredes inclinadas que permite la carga por la parte superior y, la descarga, por una compuerta inferior o una compuerta lateral. Estos vagones se utilizan para transportar materiales granulares o pulverizados de tipo mineral %carbón+ Su longitud entre topes era de 6',KD metros y, la distancia entre e4es, de K,K metros. Su tara es de **,& toneladas y, la carga m23ima, de =K,K toneladas. $a velocidad m23ima a la que puede circular un vagón tolva es de 6'' @m;h.
+.- DISEÑO DE TOLVAS
L L
L
Es necesario tener un criterio apro3imado sobre diseño de almacenamiento de minerales. $as tolvas de gruesos generalmente tienen la forma de paralelep!pedo con un plano inclinado en el fondo para facilitar la descarga y son mayormente de concreto, las de finos son cil!ndricas con el fondo cónico y de fierro. 0ndependiente de la concepción de ingenier!a de un proyecto de tolva, se desea puntualizar algunos criterios que todo metalurgista deber!a conocer como concepto b2sico.
CALCULO DE LA CAPACIDAD DE TOLVAS M $a capacidad de una tolva se determina teniendo presente la forma geom"trica de estas la granulometr!a y gravedad espec!fica del mineral a almacenarse debe tenerse en cuenta que el material que se almacena en las tolvas no es tan compacto ya que e3isten espacios libres entre los trozos de mineral y estos ser2n mayores cuanto mayor sea la granulometr!a del mismo. M (dem2s las tolvas nunca se llenan completamente quedando un espacio libre considerable en su parte superior por "stas consideraciones se debe estimar en cada caso espec!fico la proporción de espacios libres que debe descontarse del volumen total de la tolva para obtener resultados m2s reales
I"lia"i ()l Fo(o () Tolva% El 2ngulo m!nimo de inclinación de una tolva depende de5 L Granulometr!a del mineral L #orcenta4e de finos L #orcenta4e de humedad L Son caracter!sticos de toda concentradora y en particular de cada sección de la misma L #ara la cantidad de muestra necesaria se proporciona el siguiente cuadro y se observa que depende de la granulometr!a5
L
L
El 2ngulo de reposo se estima formando un montón con la muestra representativa, de4ando caer la misma desde una altura determinada sin e4ercer presión sobre la carga, el 2ngulo que forma sobre el piso el talud representara el 2ngulo de reposo. $a inclinación de la ca!da de tolva que permita que el mineral fluya es apro3imadamente6= grados m2s que el 2ngulo de reposo.
N O P < 6=> A6#lo () ')*o%o: viene a ser aquel 2ngulo sobre el cual un mineral sólido comienza a deslizarse. L E4emplos5 )ateriales L (rcilla hmeda L (ntracita L (rena fina L ierra seca L Grava
(ngulo de reposo 6K> *K> &6> &J> &J> - DC>
El 2ngulo de reposo se estima formando un montan con la muestra representativa, de4ando caer la misma desde una altura determinada sin e4ercer presión sobre la carga, el 2ngulo que forma sobre el piso el talud representara el 2ngulo de reposo. Sin con nivel se toma una distancia y luego de esta se toma una plomada vertical, se estima f2cilmente nuestro 2ngulo de reposo, aplicando la función tangente. $a inclinación de la ca!da de tolva que permita que el mineral fluya es apro3imadamente 6= grados m2s que el 2ngulo de reposo. L El 2ngulo de reposo es el que se forma entre una pila pequeña del mineral y la horizontal y corresponde a cuando el mineral empieza a deslizarse.
L 7/S0:E1(70/ES #1E$0)0/(1ES #(1( $( 7/S19770/ :E 9/( $( 6+ 7apacidad de almacenamiento de m segn abastecimiento. *+ :ensidad aparente del mineral en tm;m&. &+ $ocalización y topograf!a del terreno. D+ #ropósito de la tolva y el efecto que tendr!an sus dimensiones b2sicas. =+ )aterial de construcción de la tolva. F+ (ngulo de reposo del mineral a almacenar. K+ (ngulo de la tolva O2ngulo de reposo del mineral < 6= grados. C+ olumen intil de 6= a &' ? del volumen total J+ #orcenta4e de humedad del mineral.
i O olumen intil t O olumen total : O di2metro tolva O altura tolva
FORMULAS PARA EL DISEÑO DE TOLVAS
DIMENSIONES BASICAS DE TOLVAS L Se presentan algunos clculos pr!"ar!os para la concepc!#n $s!ca en las %!"ens!ones %e tol&as 'recuente"ente usa%as en "!ner(a)
4.1 TOLVAS DE GRUESOS L
L
Es un paralelep(pe%o trunca%o por un plano !ncl!na%o en el 'on%o* la parte super!or general"ente t!ene una parr!lla para no %e+ar pasar los "ater!ales "s gran%es ,ue la recepc!#n %e la c-anca%ora* en la parte !n'er!or central t!ene una co"puerta %e %escarga) El acceso al !nter!or ser por una escaler!lla* la "!s"a ,ue contara con una soga . c!ntur#n %e segur!%a%) T 3capac!%a%* TM) V 3 &olu"en %e la tol&a* " > ?c 3 %ens!%a% correg!%a * TM@"> ?" 3%ens!%a% %el "!neral TM@"> Fe& 3 'actor %e espac!os
L L L L
Para tol&a %e gruesos se cons!%era /01 %e espac!os &ac(os 2Fe& 3 0)/4 Para tol&a %e 5nos se cons!%era 601 %e espac!os &ac(os 2Fe& 3 0)64 NOTA)7 El 'actor %e espac!os &ac(os 2Fe&4 %e$e calcularse* ,u8 &ar(a %e acuer%o a las caracter(st!cas %el "!neral) Los &alores %e Fe& 3 0*/0 . 0*60 para la tol&a %e gruesos . 5nos) Las tol&as son %e %os %!se=os $s!cos L L L
L L
L
L
La tol&a %e 9u+o "as!&o) La tol&a %e 9u+o %e e"$u%o) La tol&a %e 9u+o
Una %e las &enta+as %e las tol&as es ,ue a.u%a a proporc!onar un 9u+o un!'or"e %e "!neral a los "ol!nos* aporta un "e%!o %e "e:cla%o para proporc!onar una le. %e al!"entac!#n un!'or"e a la planta* %e "anera ,ue el "ol!no pue%e tra$a+ar en 'or"a cont!nua) Los pro$le"as ,ue se encuentran en operac!#n son nu"erosos* co"o lo ,ue !n%!can sus pare%es %e'or"a%as por los golpes* o por -a$er s!%o !n.ecta%o c-orros %e a!re co"pr!"!%o o ,ue a;n se -an ataca%o con e
E+e"plo Calcular la capac!%a% %e la tol&a %e gruesos %e la 5gura* el peso espec(5co %el "!neral es %e 6) gr@cc con un porcenta+e %e -u"e%a% %e 1)
4.2 DISEÑO DE UNA TOLVA DE FINOS
Se re,u!ere una tol&a %e 5nos %e las s!gu!entes caracter(st!cas L For"a c!l(n%r!ca con $ase en 'or"a %e cono trunca%o L Capac!%a% 00 TM L Dens!%a% %el "!neral 6)/ TM@" > L Altura %el c!l!n%ro /)0 " Calculo %e la altura %e la $ase c#n!ca L D!"etro super!or %e la $ase )0 ") L D!"etro !n'er!or %e la $ase 0) " L Angulo %e ro%a"!ento %el "!neral 2ngulo %e reposo4 / >0G Se apl!ca la s!gu!ente 'or"ula
L L
-H 3 2R 7 r4 tg />0G -H 3 >)0 ") Calculo %el la%o !ncl!na%o %e la $ase
L L
c 3 )0 " Calculo %el &olu"en total V total 3 J < R6 < - K H@> J < - H 2R6 K r6 K R)r 4
V total 3 H>)/ " > K 6)/ "> V total 3 60)/6 " >) Co"o es una tol&a %e 5nos cons!%era"os 601 %e espac!o &ac(os) L Ic 3 2H 7 FEV4 ? "!neral L Ic 3 2H 0)604 6)/ L Ic 3 H)6 TM@">) L L
V Total 3 60)/6 "> < H)6 TM@"> V total 3 >)>> TM
D!se=ar una tol&a para al"acenar 6000 ton %e un "ater!al %e calcop!r!ta cu.o ngulo %e reposo es >0* el espac!o !n;t!l %e$e ser el H1 %el &olu"en total) Se pregunta %!se=ar las %!"ens!ones $s!cas %e la tol&a supon!en%o ,ue sea c!l(n%r!ca) Dens!%a% %el "ater!al 6* ton@" >)
N O P <6=> N O &'> <6=> O D=>
:e la relación5
…….1
……2
..EEMPLOS DE C;LCULO DE UNA TOLVA CALCULO -TOLVA DE GRUESOS. $a tolva de grueso est2 construido de concreto armado con una capacidad de 6''), en la parte superior lleva una G10BB$Q de rieles con una abertura de FR entre riel a riel, en la parte interna de la tolva tiene la forma de paralelep!pedo rectangular y prism2tica, con una salida de F' cm. 3 ='cm.esto para alimentar a la chancadora mediante el tamiz o zaranda.
Cal"#lo () la "a*a"i(a( () la &olva () 6'#)%o%. El ob4eto principal al determinar la capacidad real de la tolva de gruesos donde se almacena el mineral, es con el fin de comprobar que esta tiene la suficiente capacidad para almacenar el mineral que se va a tratar en la planta y con el fin de prevenir problemas mec2nicos que pueden surgir ya sea en el cable carril, carros cargadores o en el transporte del mineral de mina para as! tener un stoc@ del mineral que cubra la necesidades de la planta concentradora.
Vol#<) &o&al () la &olva () 6'#)%o%. #ara determinar el volumen total de la tolva se realiza las medidas correspondientes de la tolva.
Da&o%: :ensidad aparente %:.(+ O 6.K );m & #orcenta4e de humedad
O 6.=?
Gravedad especifica
O
Espacios libres
O =?
*.C
C=l"#lo ()l vol#<) &o&al () la &olva
tolva O paralelep!pedo sup. < % paralelep!pedo inf.+ ; * tolva O %D.&' 3 D.'= 3 6,C+ m & < 6;* %D.'= 3 D.&' 3 6.&=+ m & O KC m& til tolva O D&.6' 3 ',=K O *D.=K m & 7apacidad tolva O *D.=K m & 3 *,C ) ; m& O FC.KJ ) 7apacidad tolva O FC.KJ ) 3 ',J= O F=.&= )S 7apacidad tolva O F=.&= )S 7onsiderando un =? de volumen no ocupado 7apacidad tolva O F=.&= )S M '.J=
Ca*a"i(a( &olva > 2.0? TMS $uego de ser almacenado el mineral en la tolva de gruesos, se descarga a trav"s de una compuerta y la cantidad de carga se regula con la luz de la compuerta. En esta 2rea se encuentra un personal que alimenta a la chancadora con una carga bien medida, a la vez que impiden una descarga violenta de la tolva de gruesos.
DIMENSIONES @ CAPACIDAD DE LA TOLVA DE FINOS. El mineral transportado por la fa4a transportadora es alimentada a la tolva de finos con una capacidad de &'.'' ) de forma cil!ndrica con fondo cónico, fabricado por de plancha de acero. Esta tolva de finos descarga por la parte inferior mediante un chute a la fa4a transportadora n> * que alimenta al molino. #ara determinar la capacidad de la tolva de fino se realiza los siguientes c2lculos5
DENSIDAD APARENTE 4D.A5.- Se pesa el mineral en una probeta. :.( O %peso mineral < probeta 8 peso de la probeta+; %volumen total ocupado por el mineral+ 3 cta :.( O %6.K= -'.&*=+ g
'.J $t.
:.( O 6.F g $t
D.A > 1. &<< 3
BUMEDAD O * ?
VOLUMEN TOTAL DE LA TOLVA DE FINOS 4V T5:
DATOS: (ltura del cilindro
O *.*F m
(ltura del cono
O 6.JF m.
1adio del cilindro
O 6.D6 m.
:i2metro * de cilindro O *.C*m. :i2metro del cono
O '.DF m.
1adio del cono
O '.*& m
O cil!ndrico < cono truncado
CALCULO DE VOLUMEN DEL CILINDRO 4V"5 c O T r * h c O T %6.D6+ * %*.*F+ m &
V" > 1+.12 <3
CALCULO DE VOLUMEN DEL CONO TRUNCADO 4 V C.T 5 7. O %T M h % :* < :d < d * ++ ; 6* 7. O %T M 6.JF % *.C** < *.C*M'.DF < '.DF * ++ ; 6* 7. O D.C= m &
CALCULO DE VOLUMEN TOTAL DE LA TOLVA DE FINOS 4V T5. O 7 < 7. O 6D.6* m & < D.C= m &
VT > 1?. <3 CALCULO DE LA CAPACIDAD DE LA TOLVA DE FINOS 4CAP. T.F5 7(#..H O
:.( 3
O %6.F);)&+ 3 %6C.JK)&+
CAP.T.F > 30.3 TMB DE CAPACIDAD .? CAP.T.F > 2. TMS .- PROCESO DE FARICACION DEL CBUTE TOLVA El proceso de manufactura de flu4o continuo contempla cinco etapas.
1. P'i<)'a% o*)'a"io)%: Co'&). M Pl)6a(o 2. S#/-)%a
F. A0A$0G1(H0(
•
http5;;es.slideshare.net;mauricioantonio6*J6;tolvas
•
https5;;es.scribd.com;doc;K*D=CCJC;6-:0SE/-:E-#$(/(S-)E($91G07(S
•
http5;;III.academia.edu;6&&CD&&C;$(SU:EU)0/E1($
