Monografia - Produccion de Piedra Caliza

72.02 Industrias I Planta de Trituración de Pétreos y Piedra Caliza Comisión: 1 Tutor Tutor a Cargo Cargo:: Ing. Ing. Leguiza Leguizamón món Integrantes del Grupo: Índice Contenido

Nombre Arán, Cristian Carbone, Vanesa da Silva Feliana, Darío Jaureguib Jaureguiber, er, Julián Julián Lovrics, Juan Francisco Modarelli, Martín Taitz, Ariel

Padrón 86680 87929 83702 87956 87956 88393 90549 85810

de

1 Introducción... ...... ...... ..... ..... .....2 2 Descripción del Mercado Mercad o.......... ................ ............ ........ ..5 5 2.1 Evolución ..... .......... ......... ....6 6 2.1.1 Histórica Reciente Recient e..... ......... ....... ....... ......6 2.1.2 Segregado Geográficamente. . . .7 2.1.3 Focalizado en Buenos Aires y Córdoba... ...... ...... ...... ...... .....10 2.2 Producción Esperada..... ........ ...... ...... ...... .....11 2.2.1 Volumen Vo lumen ... ..... .... ..11 11 2.2.2 Distribución y Granulometr Granu lometría ía.. .... .... ....12 2.3 Mercado Futuro. .13

2.3.1 Fundamento Fundamentos s..................... ............................................. ............................................... ............................................... ................................... ................. ........13 13 2.3.2 Prospectiv Prospectiva a y Demanda Futura..................... ............................................. ...................................... .................... ............ ........... ........... ........14 14 3 Dimensionamien Dimensionamiento to de la Planta..................... ............................................. ............................................... .................................... ................... ............ ........ ..17 17

Segundo Cuatrimestre 2011

72.02 Industrias I 2º Cuatrimestre 2011

3.1 Datos y condic condiciones iones para el dimensio dimensionamien namiento to...................... ............................................. .............................. ............. ............ ........17 3.2 Maquinaria Maquinaria a utilizar..................... ............................................. ............................................... .............................................. ..................................... ................18 18 3.2.1 Trituradora Trituradora...................... .............................................. ............................................... ............................................... ............................................ ......................18 18 3.2.2 Zarandas Zarandas Vibrato Vibratorias: rias:........................ ............................................... ............................................... ............................................... ........................... ....21 21 3.2.3 Cinta Transport Transportadora adora....................... ............................................... ............................................... ................................... .................. ........... .......... .....22 22 3.3 Dimensionamiento de planta trituradora de piedra caliza..... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........ ...... ...... .....25 3.3.1 Selección trituradora trituradora primari primaria a...................... ............................................. ............................................... ................................... ................ .....26 26 3.3.2 Selección trituradora trituradora secund secundaria aria........................ ............................................... ............................................... ............................. .......... .....29 29 3.3.3 Granulometría final de la producción........................................................................... producción........................................................................... 31 3.3.4 Dimensionami Dimensionamiento ento de zarand zarandas as........................ ............................................... ......................................... ........................ ........... ........... ......32 32 3.4 Dimensionamiento de planta trituradora de materiales materiales pétreos..... .......... ........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...34 34 3.4.1 Selección trituradora trituradora primari primaria a...................... ............................................. ............................................... ................................... ................ .....36 36 3.4.2 Selección trituradora trituradora secund secundaria aria........................ ............................................... ............................................... ............................. .......... .....37 37 3.4.3 Selección Selección Trituradora Trituradora terciaria..................... ............................................. ......................................... ....................... ............ ........... .......... .....39 39 3.4.4 Granulometría final de la producción........................................................................... producción........................................................................... 41 3.4.5 Dimensionami Dimensionamiento ento de zarand zarandas as........................ ............................................... ......................................... ........................ ........... ........... ......42 42 3.5 Lay Out Out Planta Planta de piedra caliza caliza.................... ............................................ ............................................ .......................... ............ ............ ............ ......46 3.5.1 Dimensionamiento de los stocks stocks intermedios y finales de Caliza..... .......... .......... ......... ....... ...... ...... ...... ..... ..47 47 3.5.2 Dimensionamiento Dimensionamiento de las cintas transportadoras de Caliza..... .......... .......... .......... ......... ....... ...... ...... ...... ...... ..... ..48 48 3.6 Lay Out Planta trituradora de Pétreos....................... ............................................... ............................................... ................................. ..........54 54 3.6.1 Dimensionamiento de los stocks intermedios y finales de Pétreos..... .......... .......... .......... .......... ........ ...... ...55 55 3.6.2 Dimensionamiento de las cintas cintas transportadoras de Pétreos..... .......... .......... .......... .......... .......... ........ ...... ...... ...56 56 4 Referencias Referencias y Bibliografía Bibliografía...................... .............................................. ............................................... ............................................... .............................. ........... .....59 59

1 Introducció ión n •

La Piedra Caliza y los Triturados Pétreos son rocas de Aplicación (minerales que se utilizan para la construcción y para diversas obras de ingeniería)

PIEDRA C ALIZA: La piedra Caliza es el nombre común del carbonato de calcio (CaCO3). El mismo tiene un porcentaje elevado de calcita (mayor al 50%), y además puede contener materiales tríticos (cuarzo, arcilla, etc.), por lo que puede aportar un color más oscuro que el que tiene la caliza caliza más pura. pura. En la mayoría de los casos se extrae del agua del marr por acción ma acción de organ organis ismo moss dimin diminut utos os y luego luego son son depos deposit itado adoss en ca capas pas que que

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3.1 Datos y condic condiciones iones para el dimensio dimensionamien namiento to...................... ............................................. .............................. ............. ............ ........17 3.2 Maquinaria Maquinaria a utilizar..................... ............................................. ............................................... .............................................. ..................................... ................18 18 3.2.1 Trituradora Trituradora...................... .............................................. ............................................... ............................................... ............................................ ......................18 18 3.2.2 Zarandas Zarandas Vibrato Vibratorias: rias:........................ ............................................... ............................................... ............................................... ........................... ....21 21 3.2.3 Cinta Transport Transportadora adora....................... ............................................... ............................................... ................................... .................. ........... .......... .....22 22 3.3 Dimensionamiento de planta trituradora de piedra caliza..... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........ ...... ...... .....25 3.3.1 Selección trituradora trituradora primari primaria a...................... ............................................. ............................................... ................................... ................ .....26 26 3.3.2 Selección trituradora trituradora secund secundaria aria........................ ............................................... ............................................... ............................. .......... .....29 29 3.3.3 Granulometría final de la producción........................................................................... producción........................................................................... 31 3.3.4 Dimensionami Dimensionamiento ento de zarand zarandas as........................ ............................................... ......................................... ........................ ........... ........... ......32 32 3.4 Dimensionamiento de planta trituradora de materiales materiales pétreos..... .......... ........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...34 34 3.4.1 Selección trituradora trituradora primari primaria a...................... ............................................. ............................................... ................................... ................ .....36 36 3.4.2 Selección trituradora trituradora secund secundaria aria........................ ............................................... ............................................... ............................. .......... .....37 37 3.4.3 Selección Selección Trituradora Trituradora terciaria..................... ............................................. ......................................... ....................... ............ ........... .......... .....39 39 3.4.4 Granulometría final de la producción........................................................................... producción........................................................................... 41 3.4.5 Dimensionami Dimensionamiento ento de zarand zarandas as........................ ............................................... ......................................... ........................ ........... ........... ......42 42 3.5 Lay Out Out Planta Planta de piedra caliza caliza.................... ............................................ ............................................ .......................... ............ ............ ............ ......46 3.5.1 Dimensionamiento de los stocks stocks intermedios y finales de Caliza..... .......... .......... ......... ....... ...... ...... ...... ..... ..47 47 3.5.2 Dimensionamiento Dimensionamiento de las cintas transportadoras de Caliza..... .......... .......... .......... ......... ....... ...... ...... ...... ...... ..... ..48 48 3.6 Lay Out Planta trituradora de Pétreos....................... ............................................... ............................................... ................................. ..........54 54 3.6.1 Dimensionamiento de los stocks intermedios y finales de Pétreos..... .......... .......... .......... .......... ........ ...... ...55 55 3.6.2 Dimensionamiento de las cintas cintas transportadoras de Pétreos..... .......... .......... .......... .......... .......... ........ ...... ...... ...56 56 4 Referencias Referencias y Bibliografía Bibliografía...................... .............................................. ............................................... ............................................... .............................. ........... .....59 59

1 Introducció ión n •

La Piedra Caliza y los Triturados Pétreos son rocas de Aplicación (minerales que se utilizan para la construcción y para diversas obras de ingeniería)

PIEDRA C ALIZA: La piedra Caliza es el nombre común del carbonato de calcio (CaCO3). El mismo tiene un porcentaje elevado de calcita (mayor al 50%), y además puede contener materiales tríticos (cuarzo, arcilla, etc.), por lo que puede aportar un color más oscuro que el que tiene la caliza caliza más pura. pura. En la mayoría de los casos se extrae del agua del marr por acción ma acción de organ organis ismo moss dimin diminut utos os y luego luego son son depos deposit itado adoss en ca capas pas que que

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finalmente se consolidan en piedras. Estas piedras son, por lo general, de estructura de grano fino y uniforme y a veces son bastante densas. Dureza: La dureza relativa puede ser estimada mediante la comprobación de su resistencia al ser rayada, esta propiedad se suele medir utilizando la escala de Mohs. Textura: Granular Granular fina a gruesa, gruesa, es un poco rasposa. rasposa. Tienen Tienen una textura textura consistente consistente en granos granos minerale mineraless que se entrelaz entrelazan, an, desarro desarrollad llados os durante durante la cristali cristalizac zación ión de sustancias que se desprenden de la solución. Densidad: Depende de su altura, puede variar de acuerdo a la cantidad de restos fósiles y silicatos que ésta contenga, pero generalmente son ligeras. Color: Blanco y tintes diversos debido a impurezas. Pardo, incoloro, blanco, rosa, amarillo y gris. El color de un mineral no es una forma segura para su identificación, supuesto que algunos minerales poseen una escala de colores. El color de raya (color de polvo fino que deja un mineral cuando rayamos en el sobre una placa de porcelana blanca porosa) es un indicador más seguro. Brillo: Vítreo, de opaco a cristalina. Translúcido a terroso, en algunas piedras como la dolomita o dolomía tiene brillo cristalino. Propiedades: La caliza es una piedra sedimentaria que permite el paso del agua, es decir, es una piedra permeable. Cuando el agua penetra en la caliza se lleva a cabo el proceso de disolución, mediante el cual se disuelve el carbonato de calcio. Según las propiedades predominantes varia el aspecto de la piedra. A continuación podemos observar 3 imágenes en las que se muestra la piedra caliza en sus diferentes estados naturales.

Imagen 1 Piedra Caliza. Fuente http://ruthla.blogs.uv.es

Imagen 2 Piedra caliza. Fuente http://www.pdvsa.com/lexico/museo/

Imagen 3 Piedra caliza. Fuente www.montes.upm.es

Proces Proceso o de obtenc obtención ión

de la cal: La caliza se calienta en hornos con una temperatura de hasta 903°C y expulsa el CO2, obteniendo la cal viva (CaO). Esta se apaga con agua y, mezclada con arena, forma el mortero. Comúnmente, la cal se prepara en forma de cal hidratada (Ca(OH2)), añadiendo el agua necesaria. Cien kilos de caliza pura producen 56 kilos de cal. En la siguiente imagen se puede observar una planta de piedra caliza, observándose los depósitos de cal. 3


Imagen 4 Planta de piedra caliza . Fuente:

Variedades comerciales de la cal: Cal Viva: Material obtenido de la calcinación de la caliza que al desprender anhídrido carbónico, se transforma en óxido de calcio. La cal viva debe ser capaz de combinarse con el agua para transformarse transformarse de óxido a hidróxido hidróxido y una vez apagada (hidratada), (hidratada), se aplique en la construcción, principalmente en la elaboración del mortero de albañilería. Cal hidratada: Es el hidróxido de calcio, una base fuerte formada por el metal calcio unido a dos grupos hidróxidos. El óxido de calcio al combinarse con el agua se transforma en hidróxido de calcio. Cal hidráulica: Cal compuesta principalmente de hidróxido de calcio, sílica (SiO2) y alúmina Al2O3) o mezclas sintéticas de composición similar. Tiene la propiedad de fraguar y endurecer incluso debajo del agua.

Principales usos de la caliza Los principales usos de la caliza son en la construcción, productos químicos, fundición, agroquímicos y vidrio. RITURADOS PÉTREOS: T RITURADOS

Consiste en todas aquellas rocas de cualquier origen genético-petrológico, sujetas a proces procesos os de tritu triturac ración ión,, molie moliend nda a y clasif clasifica icaci ción ón desti destina nada dass a la indus industri tria a de la construcción en general. Por ejemplo: granitos, tonalitas, granodioritas, migmatitas, gneis, anfibolitas, pórfidos, cuarcita, etc. Nombres locales como granito para trituración,

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piedra triturada, piedra granítica, piedra partida, roca granito, gneis granítico, granito volado, roca granítica, broza granítica, etc.

Propiedades: Granulo Granulometr metría: ía: La granulo granulometr metría ía es la distribu distribución ción de los tamaños tamaños de las partículas partículas de un agregado tal como se determina determina por análisis de tamices. El tamaño de la partícula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre con aberturas cuadradas. Peso Volumétrico: El peso volumétrico de un agregado, es el peso del agregado que se requiere para llenar un recipiente con un volumen unitario específico. El peso volumétrico aproximado de un agregado usado en un concreto de peso normal varía desde aproximadamente 1,2 ton/m3 a 1,76 ton/m3. Peso específico: El peso específico (densidad relativa) de un agregado es la relación de su peso respecto al peso de un volumen absoluto igual de agua (agua desplazada por inmersión). Se usa en ciertos cálculos para proporcionamientos de mezclas y control. Absorción: La absorción de los agregados se determina con el fin de controlar el contenido neto de agua en el concreto y se puedan determinar los pesos correctos de cada mezcla. Se debe debe co cons nsid ider erar ar el tipo tipo y ca cali lida dad d de los los agre agrega gado doss ya que que oc ocup upan an comúnmente de 60 a 70% del volumen de concreto, e influyen notablemente en las propiedades del concreto recién mezclado y en la durabilidad del concreto endurecido. Los agregados finos tienen la mayoría de sus partículas menores a 5 mm, en general consisten consisten en arena natural o material triturado. Los agregados gruesos tienen tamaños entre 9.5 y 38 mm, consisten en grava o una combinación de gravas. La actividad extractiva de estos materiales depende fuertemente del desarrollo de obras, por lo cual la producción anual de estos materiales ha sido oscilante a lo largo de los últimos años, acompañando en forma alternada las etapas de crisis y los períodos de mayor actividad económica en nuestro país.

Principales Aplicaciones: Se utiliza principalmente para la fabricación de concretos con resistencias normales a la compresión, elaboración de asfalto, construcción en agregados para hormigones y en algunos casos puede ser utilizada para ornato en estacionamientos, patios, etc.

2 Des escr crip ipci ción ón de dell Mer Merca cado do

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A continuación describiremos los datos de mercado y los análisis sobre ellos realizados que, junto con las suposiciones que hagamos, nos indicaran el volumen de producción a alcanzar. En base a ellos dimensionaremos la planta para alcanzar dicho volumen.

2.1 Evolución 2.1.1 Histórica Reciente A continuación vemos cómo ha evolucionado la producción de las principales rocas de aplicación, tanto de Triturados pétreos como de Caliza medidas en toneladas, en planta de beneficio. Desde 1999 hasta 2008. Último año con el que se cuenta con información según lo obtenido del INDEC (ver tabla 1).

Tipo de mineral Caliza(1) Triturados pétreos (2)

Producción en Toneladas por año 1999 12.354.8 79 11.554.2 11

2000 10.605.7 39 10.360.9 67

2001 7.942.4 58 6.080.3 23

2002 7.060.7 63 3.785.5 70

2003 8.119.8 79 4.353.4 07

2008 12.216.6 22 17.687.2 16

(1) Piedra caliza, triturada o molida (para la producción de cal y cemento) (2) Incluye rocas graníticas, cuarcitas, pórfidos, gneiss, etc.

Tabla 1 Producción anual de Piedra Caliza y Triturados pétreos. Fuente: Ministerio de Planificación Federal, Inversiones Públicas y Servicios. Secretaria de Minería, Dirección Nacional de Minería.

Los que podemos graficar para una interpretación más simple. Evolucion de la produccion n o T e d 20 s e n o 18 l l i M [

16 14 12 10 8 6 4 2 0 1999

2000

2001

2002

2003 Caliza

2004

2005 T. Pétreos

6

2006

2007

2008


Grafico 1 Evolución de la producción de ambos productos. Fuente: Elaboración propia a partir de las tablas

2.1.2 Segregado Geográficamente El siguiente paso es la descripción del mercado desagregado por región. A continuación, el volumen de la producción en Toneladas, según mineral en yacimiento, por provincia (Ver tabla 2). En base a los datos del INDEC para el Año 2003. Si bien, estos datos ya tienen una antigüedad considerable y los mismos pueden haber crecido o disminuido, se estima que la proporción ocupada por cada provincia no habrá variado significativamente. Son datos que pertenecen a la trituración de pétreos.

Producción en Toneladas Anuales

Provincia Buenos Aires Catamarca Gráfico 1 Córdoba Chubut Entre Ríos Jujuy La Pampa La Rioja Mendoza Misiones Neuquén Rio Negro Salta San Juan Santa Cruz Tucumán

1.458.086 99.173 816.970 43.462 42.446 101.250 6.171 72.949 321.461 21.080 307.062 393.921 102.414 258.200 800 535.121

Tabla 2 Producción anual de pétreos por provincias. Fuente: Triturados Pétreos, INDEC, 2003

Los que en forma de gráfico de torta nos permitirá visualizar mejor cuales son las principales provincias en lo que a producción de estas rocas refiere (Ver gráfico 2).

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T. Petreos por Provincia Otros BuenosAires Tucuman

San Juan RioNegro Neuquén

Córdoba

Mendoza

Gráfico 2 Producción anual de pétreos por provincias . Fuente: Elaboración propia a partir de las tablas

Haciendo el mismo análisis pero para piedra caliza, obtenemos.

Provincia

Producción en Toneladas Anuales

Buenos Aires Catamarca Córdoba Chubut Jujuy Mendoza Neuquén Río Negro San Juan San Luis Tucumán

4.653.388 840.100 5.838.673 64.695 391.995 468.525 614.755 120 1.954.825 394.652 6.300

Tabla 3 Producción anual de caliza por provincias Fuente: Piedra Caliza, INDEC, 2003

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Caliza por Provincia Otros Mendoza Neuquén BuenosAires Catamarca

y Córdoba

SanJuan

Gráfico 3 Producción anual de caliza por provincias Fuente: Elaboración propia a partir de las tablas

Y finalmente, a continuación, el mismo análisis pero para la sumatoria de las producciones de ambas familias de productos representadas por provincia (Ver tabla 4).

Provinci a

Pétreos (Tn/ año)

Caliza (Tn/ año)

Buenos Aires Catamarca Córdoba Chubut Entre Ríos Jujuy La Pampa La Rioja Mendoza Misiones Neuquén Río Negro Salta San Juan San Luis Santa

1.458.086

4.653.388

6.111.474

99.173 816.970 43.462 42.446 101.250 6.171 72.948 321.461 21.080 307.062 393.921 102.414 0 258.200 800

840.100 5.838.673 64.695 0 391.995 0 0 468.525 0 614.754 120 0 1.954.825 394.652 0

939.272 6.655.644 108.157 42.446 493.245 6.171 72.948 789.986 21.080 921.817 394.041 102.414 1.954.825 652.852 800

9

Total (Tn/ año)


Cruz Tucumán

535.121

6.300

541.421

Tabla 4 Producción total anual de ambos productos. Fuente: INDEC, 2003

A partir de estos datos podemos concluir que las principales provincias, en lo que a la producción de Triturados Pétreos y Caliza refiere, son las de Buenos Aires y Córdoba. Sobre ellas centraremos los siguientes pasos del estudio.

2.1.3 Focalizado en Buenos Aires y Córdoba Refiriendo el análisis en forma específica a Buenos Aires y Córdoba como producciones de referencia para guiarnos en los objetivos de producción que nos plantearemos con el fin de dimensionar la planta obtenemos:

Producción en Toneladas/Año de: Provincia: Buenos Aires Provincia: Córdoba

Caliza 4.653.388 2.410.480

Triturados Pétreos 1.458.086 10.052.487

Tabla 5 Producción total anual en Buenos Aires y Córdoba. Fuente: INDEC (2003) para datos de Buenos Aires. “Minería de Córdoba” (2009) para datos de Córdoba

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2.2 Producción Esperada 2.2.1 Volumen Dado que la producción total de la provincia de Córdoba es levemente superior a la de la de Buenos Aires y dado que se cuentan con datos más actualizados de la provincia de Córdoba, se opta por proseguir el análisis en base a una radicación de la planta en la provincia de Córdoba. Analizando el mercado local de dicha provincia encontramos los siguientes datos de plantas procesadoras. A continuación se muestra la cantidad de empresas por industria (Piedra Caliza o Triturados Pétreos) y el mercado abarcado por ellas agrupadas en los volúmenes de producción(ver tabla 6). Piedra Caliza 16

Triturados Pétreos 20

EMPRESAS PRODUCTORAS MARKET-SHARE: 6% PEQUEÑAS MARKET-SHARE: 49% MEDIANAS MARKET-SHARE: 45% GRANDES Tabla 6 Distribución del mercado de pétreos y caliza Fuente: “Minería de Córdoba” (2009)

Aquí se establecieron las producciones de corte en:

Peque ñas

Hasta 10000 Tn /mes

Median as

De 10000 a 40000 Tn/mes

Grande s

Más de 40000 Tn/mes

Tabla 7 cantidad establecimientos productivos. Fuente: “Minería de Córdoba” (2009)

Con los datos anteriormente presentados, nos posicionamos en un escenario de una producción mediana/grande. Así planteamos los siguientes volúmenes de producción llevados a producción mensual y diaria (Ver tabla 8). Caliza Producción Estimada en Tonelada por Mes Días por mes promedio laborales Producción Estimada en Toneladas por día 11

15.00 0* 24 625

Pétre os 40.00 0 24 1.666


Horas Laborales por Día Producción Estimada en Toneladas por Hora

14 45

14 119

Tabla 8 Producción proyectada. Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

(*) El valor de 15.000Tn/mes para la producción de Piedra Caliza se estipuló en base a suponer participaciones de mercado similares para ambos productos (Caliza y Triturados Pétreos), y estableciéndonos en una posición de mercado similar, aplicando dicho porcentaje a la producción de caliza en lugar de la de Pétreos. Se considera un promedio de 24 días durante el mes laboral. Uno de los factores de costos más influyentes en la producción es el costo del recurso energético necesario. Se toman 14 horas laborales por día que corresponden al horario de tarifa reducida para uso industrial de 3:00hs a 17:00hs. Lo cual resultaría ser nuestro Output para dimensionar la capacidad productiva de la planta conforme el mercado actual.

2.2.2 Distribución y Granulometría Para el análisis de la granulometría se plantea el siguiente cuadro como resumen de los tamaños de piedras promedio de los principales productos (ver tabla 9). L A T O T N O I C C U D O R P

TRITURADOS PETREOS

ARENA DE TRITURACION 0/6 PIEDRA PARTIDA 6/20

100% < 4,75mm 90% <19mm 5” – 8”

PIEDRA CALIZA

APTA PARA HORNOS VERTICALES APTA PARA HORNOS HORIZONTALES: TIPO 1 APTA PARA HORNOS HORIZONTALES: TIPO 2 APTA PARA HORNOS HORIZONTALES: TIPO 3

½” – ¾” ¾” – 1 ½” 1 ½” – 2”

Tabla 9 Clasificación de establecimientos productivos Fuente: Grupo Cementos Chihuahua (www.gcc.com ) y Cal Albors (www.calalbors.com.ar)

Estos seis productos serán en los cuales enfocaremos la producción.

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2.3 Mercado Futuro 2.3.1 Fundamentos Debido al uso final que suelen tener los productos analizados, ya sea que pasen primero por industrias intermedias o lo hagan en forma directa, encontramos que la construcción es uno de los principales demandantes de esta industria. A continuación, observaremos la evolución del índice denominado Indicador sintético de la actividad de la construcción (ISAC) (ver tabla 5) y lo compararemos con la evolución para ese mismo período de la producción de Caliza y Triturados Pétreos con el fin de analizar su correlación en forma gráfica. Indice de la Construccion (SAIC) 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

SAIC

ISAC base 1999=100

Gráfico 5 Evolución de la construcción. Fuente: Cámara Argentina de

Y a continuación la evolución en ese mismo período de la producción de Caliza y Triturados Pétreos. Evolucion de la produccion n o T e d s e n o l l i M [

35

30

25

20

15

10

5

0 1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Caliza+T.Petreos

Gráfico 6 Evolución de la producción de caliza y triturados pétreos Fuente: Cámara Argentina de la Construcción 13

2008


Como podemos observar, si bien las evoluciones no son exactamente iguales, podemos esperar una buena representación de la demanda de Caliza y Pétreos por parte del ISAC. Debido a esa hipótesis, y ante la falta de prospectivas específicas de los mercados analizados, basaremos nuestro análisis en las prospectivas esperadas para dicho sector.

2.3.2 Prospectiva y Demanda Futura Hemos visto en el inciso anterior la correlación entre el índice que refleja la actividad del sector de la construcción con la demanda agregada de triturados pétreos y caliza. Es por eso que tomaremos este indicador como puntapié inicial para una estimación de actividad futura y su correspondiente demanda y mercado futuro. Existen otros indicadores tales como el PBI y el índice de consumo de cemento Portland pero no reflejan la evolución de la misma forma que el ISAC. Aunque nos ayudaremos del PBI para una previsión futura. Sabemos que el PBI ha crecido desde 2003 a una tasa de aproximadamente el 9% (excepto 2009 con 0,4%), durante ese mismo período, el índice ISAC mantenía una marcha del 11%, apenas unos puntos por encima del PBI. Durante el último año las perspectivas de crecimiento de nuestro país han disminuido en cuanto a su ritmo pero se prevé un crecimiento del PBI de alrededor del 4%, por lo tanto tomamos como enfoque optimista un crecimiento del 5% del indicador ISAC. Al ser nuestra estimación dirigida a una instalación y producción a largo plazo, la incertidumbre y el riesgo aumentan, por lo tanto prevemos otro escenario pesimista de crecimiento de un 3% del indicador ISAC. Así podemos estimar una evolución interanual del ISAC comprendida entre el 3% y el 5% para los próximos diez años. En base a ello y partiendo de los datos actuales (los últimos con los que se cuenta en realidad) para la producción de Caliza y Triturados Pétreos, se le aplicarán a dichos datos la evolución esperada y obtendremos así un espectro de producción en el que esperamos quedar comprendidos para la demanda de los próximos diez años en nuestra industria. A continuación se plantean los espectros de dichos escenarios con los crecimientos mínimos y máximos esperados (Ver tabla 10).

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Producci ón Actual 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022

Caliza 15.000 ton/año Mínima Máxima 3% 5% 15.450 15.750 15.914 16.538 16.391 17.364 16.883 18.233 17.389 19.144 17.911 20.101 18.448 21.107 19.002 22.162 19.572 23.270 20.159 24.433 20.764 25.655

Triturados Pétreos 40.000 ton/año Mínima Máxima 3% 5% 41.200 42.000 42.436 44.100 43.709 46.305 45.020 48.620 46.371 51.051 47.762 53.604 49.195 56.284 50.671 59.098 52.191 62.053 53.757 65.156 55.369 68.414

Tabla 10 Producción anual proyectada. Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

Los que gráficamente se pueden representar como sigue:

Estimacion futura ] s 80000 e m / n 70000 t [

60000 50000

T.

40000 30000 20000

Caliz

10000 0 2 1 0 2

3 1 0 2

4 1 0 2

5 1 0 2

6 1 0 2

7 1 0 2

8 1 0 2

9 1 0 2

0 2 0 2

1 2 0 2

2 2 0 2

Gráfico 7 Producción anual proyectada. Fuente: Elaboración propia a partir de los

15


Con los datos presentados, realizamos una estimación del escenario de una producción mediana/grande con proyección a 10 años. Así planteamos los siguientes volúmenes de producción llevados a producción mensual y diaria, corrigiendo los valores anteriores con el promedio de la estimación (ver tabla 11).

Caliz Pétre a os Producción Estimada en Tonelada por 23.21 61.89 Mes 0 1 Días por mes promedio laborales 24 24 Producción Estimada en Toneladas por día Horas Laborales por Día

967

2.579

14

14

Producción Estimada en Toneladas por Hora

69

184

Tabla 11 Producción anual estimada. Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

16


3 Dimensionamiento de la Planta 3.1 Datos y condiciones para el dimensionamiento Luego del análisis del mercado, prospectiva y demanda futura, y a partir de los datos producidos por este análisis, comenzaremos con el dimensionamiento de nuestra planta. Basaremos nuestro dimensionamiento en la estimación de la demanda esperada a diez años para poder incrementar nuestra producción a medida que crece la demanda, de ser necesario ajustaremos nuestra producción a la demanda mediante la variación de turnos de trabajo u horas por turno. En un principio buscamos dimensionar la planta para que mediante un único proceso se pudiese realizar la trituración de caliza y pétreos, debido a la complejidad de la instalación para realizar estas actividades en un solo proceso se decidió dimensionar dos procesos paralelos, uno por cada tipo de material. En ambas plantas se trabajaran 14 hs. diarias dentro de la franja horaria en la que la energía eléctrica presenta el menor costo, desde las 03.00 hs a las 17.00 hs para optimizar los costos de operación de las plantas. En ambas plantas se considerara que solo el 85 % del caudal inicial pasara a través de las trituradoras primarias, ya que se estipula que un 15 % ya se corresponde con el tamaño de salida de la trituradora primaria por condiciones de voladura, sin embargo consideraremos que este 15 % se ajusta a la curva granulométrica de la trituradora primaria.

Datos del análisis de la demanda futura (estimación a diez años)

Caliz a Producción Estimada en Tonelada por Mes Días por mes promedio laborales Producción Estimada en Toneladas por 17

Pétre os

2321 61891 0 24

24

967

2579


día Horas Laborales por Día

14

14


69

184

T abla 12 Estimación de la demanda futura. Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

3.2 Maquinaria a utilizar Una planta destinada a la producción de piedra caliza y de pétreos debe contar con máquinas con capacidad para procesar la materia prima que ingresa y así producir la producción estimada en el estudio de mercado. Si bien cada planta tiene sus propias herramientas y disposiciones, consideramos que lo más importante a dimensionar son 3 tipos de maquinarias básicas para la producción. A continuación haremos una pequeña reseña de una trituradora, una zaranda y una cinta transportadora.

3.2.1 Trituradora Son máquinas que desintegran el material en trozos de tamaño menor al original, de forma similar a la masticación que ejerce el ser humano sobre los alimentos. Hay dos tipos: las trituradoras de acción periódica, llamadas simplemente “trituradoras de mandíbulas”, y las de acción continua, llamadas “trituradoras cónicas o giratorias”. 3.2.1.1Trituradora de Mandíbulas Trituradoras de Mandíbulas (Acción periódica): Hay cuatro tipos de trituradoras de Mandíbulas: •

Tipo Blake

•

Tipo Dalton

•

Tipo Dodge

•

Tipo Lyon

Siendo las dos primeras más importantes, por ser de uso generalizado. Funcionamiento: La mandíbula móvil es accionada por el movimiento vertical (ascendente y descendente) de la biela, dando un movimiento de vaivén en dicha mandíbula. La biela está articulada a un eje excéntrico por su parte superior y a dos riostras por su parte inferior. Una riostra está articulada del otro lado a un apoyo fijo 18


ubicado en la parte trasera de la máquina y la otra riostra está articulada del lado libre a la parte inferior de la mandíbula móvil. De esta manera la mandíbula móvil tiene un recorrido desde un punto de abertura máxima hasta un punto de abertura mínima de descarga. Las partículas que entran al espacio comprendido entre ambas mandíbulas se desintegran principalmente a fuerzas de compresión. Las mandíbulas están hechas de acero fundido y están recubiertos por placas de trituración de acero al manganeso, u otras aleaciones, fijadas a las mandíbulas a través de pernos. La superficie de estas placas pueden ser lisa, corrugada o acanalada longitudinalmente, este último es bastante utilizado para tratar materiales duros.

Imagen 4 Diagrama de una trituradora de mandíbulas. Fuente: http://www.monografias.com/trabajos69/trituracion-mineral/trituracionmineral2.shtml

19


Imagen 5 Partes principales de una trituradora de mandíbulas. Fuente: http://www.monografias.com/trabajos69/trituracion-mineral/trituracionmineral2.shtml

3.2.1.2Trituradoras de Giratorias (Acción continua): Existen dos tipos: •

Trituradora de eje vertical y apoyo superior

•

Trituradora de eje vertical y apoyo inferior

Funcionamiento (apoyo superior): Consisten en un eje vertical que esta articulado en la parte superior a un punto (spider) y por la parte inferior a un excéntrico. Este eje tiene un cono triturador (mandíbula móvil). El eje y cono triturador están suspendidos del spider y puede girar libremente. En el movimiento giratorio de este conjunto se va aprisionando a las partículas que entran a la cámara de trituración, fragmentándolas por compresión.

20


Imagen 6 Partes principales de una trituradora de giratoria Fuente: http://www.monografias.com/trabajos69/trituracion-mineral/trituracionmineral2.shtml

3.2.2 Zarandas Vibratorias: Las zarandas o cribas vibratorias son máquinas que se utilizan para separar materiales en tamaños diferentes. Se utilizan en diversas industrias: del cemento, minería, construcción, gestión de residuos, etc. Hay varias tipos de cribas, dentro de las vibratorias, las más importantes son: •

Zarandas de Inercia

•

Zarandas Electromagnéticas

Las características de la criba vibratoria: •

De estructura fiable y muy resistente y duradero

•

Alta eficiencia de análisis de filtro

•

Ruido por vibración es muy bajo. 21


•

Fácil reparación y uso muy seguro

La zaranda está compuesta por un armazón que contiene 1, 2 o 3 pisos de tamices. El tamiz con tejido de diámetro mayor es el superior y el de menor diámetro es el inferior. Como se observa en las imágenes 7 y 8 el marco está montado sobre tres pares de resortes y atravesado por un eje transversalmente. El eje cuenta con una polea que se acopla a un motor a través de correas trapezoidales. El movimiento del eje con sus contrapesos hace que vibre todo el marco de la zaranda. El tejido del tamiz está inclinado aproximadamente 20 grados respecto la horizontal. El material ingresa por la parte superior (primer tamiz) y si es de tamaño menor al de la malla pasa al piso inferior, debido a la inclinación y a la vibración el material va pasando y si tiene un tamaño mayor sale por el otro extremo (opuesto al que entró). De esta manera se consigue clasificar el material en 4 tamaños diferentes en el caso de tener 3 pisos de zarandas. El material que no pasa por un tamiz se lo denomina “rechazo”.

Imagen 7 Esquema zaranda tipo telsmith. Fuente www.rylsa.com.com

Imagen 8 Zaranda vibratoria Liming. Fuente www.break-day.com

3.2.3 Cinta Transportadora Es un sistema de transporte continuo que consiste en una cinta sin fin con dos poleas (una motora y la otra conducida). La banda es soportada por rodillos de apoyo y de retorno. Los denominados de apoyo se encuentran por debajo de la cinta cargada y los de retorno están en la cinta que regresa vacía. El desplazamiento de la banda se realiza por la acción de arrastre que le transmite la polea motora. Partes de una cinta • Banda. • Rodillos. • Estructura de soporte.

22


• Poleas. • Mecanismo tensor. • Alimentador. • Descargador. • Limpiadores.

Banda: Es uno de los elementos más importante porque le transmite el movimiento al producto a transportar. Puede ser de distintos materiales, como por ejemplo, tela, cuero, goma sintética, metal, etc. Rodillos: Son cilindros de metal que giran sobre rodamientos anti-fricción. Puede operar grandes distancias en horizontal y oblicuo hasta 25 grados. Transporta diversos materiales en trozos, tales como, minerales, rocas, carbón, clinker,etc.)

La capacidad de la cinta es función del ancho, velocidad, inclinación y características del material transportado. Para que las cintas trabajen correctamente es necesario tensarlas, ya que con el uso se van estirando.

23


Imagen 9 Esquema cinta transportadora Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Cinta-transportadora.gif . 24


3.3 Dimensionamiento de planta trituradora de piedra caliza


Caliz a Producción Estimada en Tonelada por 23210 Mes Días por mes promedio laborales

24

Producción Estimada en Toneladas por día

967

Horas Laborales por Día

14


69

Tabla 13 Estimación de producción Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

En el cuadro anterior se detalla la producción estimada a diez años, dicha producción se distribuye en un rango de tamaños según productos principales, buscando producir mayores volúmenes de los tamaños intermedios (aptos para hornos horizontales) siendo este sector del mercado en el que más nos interesa participar.

APTA PARA HORNOS VERTICALES

5” – 8”

APTA

PARA

HORNOS ½” – ¾”

APTA

PARA

HORNOS ¾”–1 ½”

APTA

PARA

HORNOS 1½” – 2”

Tabla 14 Tamaños comerciales Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

25


Tipo de material: Piedra caliza, con respecto a la dureza del material consideraremos queda comprendida dentro del rango de dureza media. La demanda estipulado es de 69 Tn / hs, sin embargo durante el proceso se produce entre un 15 y 16 % de arena de caliza, con tamaño menor a ½”, es un producto que se produce por el tipo de proceso, que será vendido pero que no está comprendido dentro de las 69 Tn/hs, por esta razón corregimos nuestro caudal inicial para poder cumplir con la demanda deseada:

Q = 1,16 * 69 Tn/hs =82,14 Tn/hs Este sería nuestro caudal inicial de trabajo, a partir del cual dimensionaremos y seleccionaremos nuestras maquinas trituradoras. Para comenzar con el dimensionamiento de la trituradora primaria, tomamos este Q y le restamos el 15% (anteriormente explicado, por condiciones de voladura ya cumple con el tamaño de salida de la trituradora primaria).

Q = 0,85 *82,14 = 69, 82 Tn/hs

3.3.1 Selección trituradora primaria A partir de los datos provenientes del desarrollo anterior buscaremos seleccionar la trituradora primaria que mejor se ajuste a nuestras necesidades, intentando optimizar tamaños y costo de la trituradora. Siendo el tamaño máximo de producto requerido de 8”a 5” utilizaremos una trituradora que nos otorgue a la salida toda la producción con un tamaño menor a 8”. A partir de esta condición y del caudal utilizado, consideramos dos trituradoras posibles:

a) Trituradora de mandíbula Telsmith 20x36 @ 5” Qmax: 115 Tn/hs b) Trituradora de mandíbulas Telsmith 15x38 @ 3 ½” Qmax: 76 Tn/hs 26


Descartaremos la primera opción, en primer lugar por que maneja un caudal mayor al necesario y en segundo lugar porque nos entrega un 38% de producto entre 8-5”, que no es en el cual buscamos volcar nuestra mayor producción. A partir de esto seleccionamos la opción b:

Trituradora de mandíbulas Telsmith 15x38 @ 3 ½” Qmax: 76 Tn/hs

Imagen 10 Trituradora de mandíbulas tipo Telsmith.

Curva granulométrica Trituradora Telsmith 15x38.

27


Gráfico 8 Curva granulométrica Trituradora Telsmith 15x38. Fuente: Tablas y Ábacos de la cátedra Industrias 1 UBA

Como la trituradora debe trabajar con el caudal máximo, o muy próximo a él, dimensionaremos el resto de las instalaciones en base a los caudales máximos de las trituradoras. Por lo anterior el caudal que deberá pasar por la trituradora primaria será: 76 Tn/hs, y como esto representa el 85% del caudal que ingresa a la planta, este caudal total es de: 76 Tn/hs/85% = 89,4Tn/hs

Granulometría: 5”- 6”

20 %

17,88 Tn/hs

2”-5”

60 %

53,64 /hs

Producto final tamaño 5”8”

Tn Caudal secundaria

1 ½”- 8 % 2”

7,152 Tn/hs

¾”-1 ½”

6%

5,364 Tn/hs

½”3/4”

3%

2,682 Tn/hs

<1/2”

3%

2,682 Tn/hs

trituradora

Tabla 15 Cantidad producida por la trituradora de mandíbulas por hora. Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

28


* Se tuvo en cuenta el 15 %, que no paso por la trituradora primaria pero sigue su granulometría. Cálculo realizado: % granulométrico * Q inicial

3.3.2 Selección trituradora secundaria La selección de la trituradora secundaria la realizaremos en base a dos condiciones principales: -

El caudal a utilizar es el correspondiente al tamaño 2”-5”, proveniente de la primaria, ya que es el que no corresponde a ninguno de nuestros productos y debe seguir triturándose.( Q = 53,64 Tn/hs)

- Toda la producción saliente debe tener un tamaño menor a 2”, que es el tamaño

máximo del resto de nuestros productos.

A partir de estas dos condiciones, preseleccionamos 4 posibles trituradoras cónicas: -

Nº 24 @ 1 ¼” Nº 36 @ 1 ¼” Nº 48 @ 1 ¼” Nº 66 @ 1 ¼”

- Se descarta debido a que L.abierto max < 5” (tamaño max. Q) - Q max = 89 Tn/ hs - Qmax =170 Tn/hs, se descarta por caudal innecesario. - Qmax = 320 Tn/hs, se descarta por caudal innecesario

Por lo tanto seleccionamos la Trituradora cónica Telsmith Nº 36 @ 1 ¼”, aún nos falta seleccionar el manto, de los tres posibles: Medium, Course y Extra Course, seleccionaremos el Course, ya que el Medium no tiene el tamaño de lado abierto necesario (4 ½” < 5), y el Extra Course es más costosa. Por lo tanto elegimos:

Trituradora cónica Telsmith Nº 36 @ 1 ¼” Course.

29


Imagen 11 Trituradora cónica Telsmith Nº 36. Fuente: http://www.aggregatepros.com/UsedEquipmentConeCrusherIndex.html

Curva Granulométrica Trituradora cónica Telsmith Nº 36

Gráfico 9 Curva granulométrica Trituradora Cónica Telsmith Nº36 Fuente: Tablas y Ábacos de la cátedra Industrias 1 UBA

Granulometría:

1 ½”-2”

25 %

30

22,25 Tn/hs


¾”-1 ½”

45 %

40,05 Tn/hs

½”-3/4”

10 %

8,9 Tn/hs

<1/2”

20 %

17,8 Tn/hs

Tabla 166 Cantidad producida por la trituradora cónica por hora. Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

Cálculo realizado: % granulométrico * Q Max trituradora secundaria

3.3.3 Granulometría final de la producción. Una vez realizada la selección de ambas trituradoras podemos calcular los volúmenes definitivos según tamaños de nuestra producción: 5”- 6”

14,28 %

Producción total :

17,8 Tn/hs

104.148 Tn/hs

1 ½”-2” 23,59 %

29,402

¾”-1 ½”

36,4 %

45,364

½”-3/4” 9,29 %

11,582

<1/2”

20,482

16,43 %

Producto proceso

sec.

del

Tabla 17 Producción total horaria Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

Como se puede observar se cumple con la demanda estipulada y se logran mayor producción de los productos intermedios, siendo este el sector del mercado al cual apuntamos. Igualmente se deberá reajustar los turnos de trabajo debido a la imposición impuesta por los caudales de trabajo de las trituradoras. Lo cual generara, probablemente, una mayor cantidad de horas de trabajo de la primaria que de la secundaria, ya que esta tiene una capacidad menor. Esto generara la necesidad de generar un pulmón delante de la trituradora secundaria para que esta pueda trabajar con pleno caudal.

31


3.3.4 Dimensionamiento de zarandas Debido a la cantidad de tamaños distintos de productos deseados, y al proceso de trituración vamos a necesitar dos zarandas vibratorias una triple y una doble

Esquema 1: Zaranda Triple. Cantidad en Tn/h

Esquema 2: Zaranda Doble. Cantidad en Tn/h

A partir del esquema anterior, y los caudales pre calculados pasaremos a dimensionar las zarandas (Q1 corresponde a la sumatoria del caudal inicial más el de la secundaria).

Área = (Alimentación – sobretamaño) / (a.b.c.d.e.f)

Por lo tanto debemos calcular los distintos factores para ambas zarandas:

Factor A: Tomamos como material piedra partida. A(5) = 4,07

A(0,75) = 1,8

32


A(2) = 3,1

A(0,5) = 1,4

A(1,5) = 2,68

Factor B: Porcentaje de sobre tamaño. B = (17,8 / 178,4)*100 = 9,98 % B = (53,64 / 160,6 )*100 = 33,4 % B = (29,402/106,96 )*100 = 27,49 % B = (45,364 / 77,558)*100 = 58,49 % B = (11,582 / 32,194)*100 = 35,98% Haciendo las interpolaciones correspondientes nos quedan:

B = 1,05

B = 0,866

B = 0,9698

B = 0,962

B = 0,9875

Factor C = Trabajamos con eficiencia Standard, C = 1

Factor D = Finos que pasan por mitad de tamaño. El cálculo se realizó utilizando las curvas granulométricas según la siguiente ecuación:

((% mitad de tamaño* secundaria)/alimentación)*100

Qinicial

D(5)=(0,28*89,4+89)/178,4 = 63,92 % D(2)=(0,38*89+0,08*89,4)/160,6 = 25,51% D(1,5) =(32,294/ 106,96) = 30,19 % D( 0,75) =(0,03*89,4+0,17*89)/77,558 = 22,96% D(0,5)=(0,015*89,4+0,12*89)/32,194= 37,34%

33

+

%

mitad

de

tamaño*Q


Haciendo las interpolaciones correspondientes nos quedan:

D = 1,557

D = 0,7296

D = 0,755

D = 0,947

D = 0,8

Factor E: Zarandeo seco, E=1

Factor F: Según posición del piso.

F= 1

F= 1

F= 0,9

F= 0,9

F= 0,75

Ya con todos los factores calculados, usamos la ecuación del principio para calcular el área teórica y luego elegimos entre las zarandas estandarizadas, las que poseen el valor inmediato superior al área de mayor tamaño.

A= 24,136 ft 2

A=52,359 ft 2

A= 28,31 ft 2 A= 17,84 ft 2

A= 48,843 ft 2

Por consiguiente seleccionamos las zarandas:

Zaranda Telsmith vibro King 4x14 T Zaranda Telsmith vibro King 3x10 D

3.4 Dimensionamiento de planta trituradora de materiales pétreos

34



Pétre os Producción Estimada en Tonelada por 61891 Mes Días por mes promedio laborales Producción Estimada en Toneladas por día

24 2579

Horas Laborales por Día

14


184

Tabla 18 Estimación de producción Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

En este caso presentamos el cuadro de resultado del análisis de la demanda a diez años de los materiales triturados pétreos, en este caso se divide solamente en dos rangos de tamaños (ver tabla 19), de los cuales buscaremos optimizar el volumen de los productos de mayor tamaño ya que a costos similares estos se venden a un precio mayor.

ARENA DE TRITURACIÓN PIEDRA PARTIDA

< 4,75mm <19mm

Tabla 19 Tamaños comerciales Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

Tipo de material: Triturados pétreos, con respecto a su dureza consideraremos que queda comprendida dentro del rango de dureza dura. La demanda estipulada es de 184 Tn/hs, en este caso por proceso se produce un producto de tamaño no deseado, pero debido a que existe demanda de este, por lo tanto será vendido , y a que solo se produce de este tamaño un 0,71 % del caudal estimado , no trasladaremos este pequeño porcentaje al caudal inicial. Al igual que con la planta de caliza se tendrá en cuenta el 15 % de material , que por características de la voladura , no necesita pasar por la trituradora primaria, por esta razón el caudal inicial es entonces: 35


Qo= 0,85*184 = 156,4 Tn / hs 3.4.1 Selección trituradora primaria A partir de los datos provenientes del desarrollo anterior buscaremos seleccionar la trituradora primaria que mejor se ajuste a nuestras necesidades, intentando optimizar tamaños y costo de la trituradora. En este caso buscaremos la trituradora primara que pueda trabajar con nuestro caudal, y que tenga el mínimo tamaño de salida, ya que en este caso lo tamaños de productos que necesitamos son muy pequeños. Con este criterio seleccionamos:

Trituradora de mandíbula Telsmith 30x42 @ 4” Qmax: 160 Tn/hs

Curva granulométrica Trituradora 30x42

Gráfico 10 Curva granulométrica Trituradora de mandíbula Telsmith 30x42

Entonces por el mismo motivo que en la planta de Caliza, trabajar con pleno caudal en las trituradoras, el caudal de entrada a la planta con el que trabajaremos será: 160 Tn/hs / 0,85 = 188 Tn/hs.

36


Granulometría:

> ¾”

93 % 174,84 Tn/hs

< ¾”

7%

13,16 Tn/hs

Tabla 20 Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

* Se tuvo en cuenta el 15 %, que no paso por la trituradora primaria pero sigue su granulometría. Cálculo realizado: % granulométrico * Q inicial

3.4.2 Selección trituradora secundaria La elección de la trituradora secundaria en este caso se basara en los siguientes criterios: -

-

Buscaremos optimizar la producción de triturados entre 4,75 mm y ¾”, ya que es el sector del mercado que más nos interesa, para esto buscaremos que alrededor de un 40 % del material a la salida de la secundaria tenga un tamaño mayor a ¾”, ya que este luego irá a una terciaria aumentando el volumen de triturados en nuestro rango deseado. El Qsecundario = 174,84 Tn/hs, que pertenece al caudal que está por encima del tamaño máximo de ¾”, buscaremos una trituradora que pueda manejar este caudal.

Con estas condiciones encontramos solamente una trituradora secundaria que nos sirve:

Trituradora cónica Telsmith Nº 66 @ ¾ ” Qmax=200 tn/hs.

En la selección del manto, en este caso en el que la trituradora primaria ya nos otorga un tamaño relativamente pequeño, el lado abierto de ambos mantos es mayor al

37


tamaño de salida; por lo tanto seleccionaremos al más económico, el médium, queda seleccionada entonces la trituradora secundaria:

Trituradora cónica Telsmith Nº 66 @ ¾ ” Medium

Imagen 12: trituradora telsmith n° 66 . Fuente: www.rockanddirt.com


Gráfico 11 Curva granulométrica Trituradora Telsmith Nº66 . Fuente: Tablas y Ábacos de la cátedra Industrias 1 UBA 38


Trabajando a pleno caudal, 200 Tn/hs, obtendremos la siguiente granulometría:

Granulometría:

1 ¼”- 38 % 3/4”

76 Tn/hs

¾”0,187”

50 %

100 Tn /hs

< 0,187”

12 %

24 Tn/hs

Caudal de terciaria

trituradora

Tabla 21 Cantidad producida por la trituradora cónica por hora Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

Cálculo realizado: % granulométrico * Q secundario

3.4.3 Selección Trituradora terciaria Para la elección de la trituradora terciaria debemos buscar una trituradora que maneje el caudal utilizado (Q = 76 Tn/hs), pero a su vez nos de toda la producción por debajo de los ¾ “. Debido al gran caudal manejado no se encuentra entre nuestras tablas una trituradora que cumpla ambas condiciones, pero si existe una que maneja ese caudal y nos da un 2% de tamaño mayor a ¾ “, el cual consideramos aceptable ya que es un producto ubicable en el mercado, y además el 2% del caudal terciario, trasladado al caudal inicial nos da tan solo un 0,7% del mismo. Por lo tanto seleccionamos la trituradora:

Trituradora cónica Telsmith Nº 48 @ ½ ” Medium (Qmax= 85 Tn/hs)

El manto se seleccionó siguiendo el criterio explicado en el punto 3.3.2.

39


Imagen 13 Trituradora Telsmith n°36. Fuente: www.marketbook.es


Gráfico 12 Curva granulométrica Trituradora Telsmith Nº48 . Fuente: Tablas y Ábacos de la cátedra Industrias 1 UBA

Obteniendo una granulometría (caudal de trabajo 85Tn/hs) de: 40


Granulometría:

1”-3/4”

2%

1,70 Tn/hs

¾”0,187”

68 %

57,8 Tn/hs

< 0,187”

30 %

25,5 Tn/hs

Tabla 22 Cantidad producida por la trituradora cónica por hora Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

Cálculo realizado: % granulométrico * Q terciario

3.4.4 Granulometría final de la producción. Una vez realizada la selección de ambas trituradoras podemos calcular los volúmenes definitivos según tamaños de nuestra producción:

1”-3/4”

0,76 %

1,70 Tn/hs

¾”0,187”

76,95 %

170,96 Tn/hs

< 0,187”

22,81 %

49,5 Tn/hs

Tabla 23 Cantidad total producida por hora Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

41


3.4.5 Dimensionamiento de zarandas Debido al alto caudal manejado se utilizaran dos zarandas, una intermedia entre la trituradora primaria y la secundaria, para disminuir el caudal entrante a la secundaria (los productos que ya cumple con los tamaños de salida de la trituradora secundaria van directamente a la segunda zaranda), y una segunda zaranda final. A la zaranda primaria ingresa un caudal mayor debido a que existe un pulmón, aguas arriba, de tal forma que a la trituradora secundaria le llegue un caudal constante. Este pulmón se colocó antes de la zaranda para disminuir el número de cintas de la instalación.

Esquema 3: Zaranda Simple. Cantidad en Tn/h

Esquema 4: Zaranda Doble. Cantidad en Tn/h

42


A partir del esquema anterior, y los caudales precalculados pasaremos a dimensionar las zarandas (Q1 corresponde a la sumatoria del caudal inicial más el de la terciaria).

Área = (Alimentación – sobretamaño) / (a.b.c.d.e.f)

Por lo tanto debemos calcular los distintos factores para ambas zarandas:

Factor A: Tomamos como material piedra partida para ¾” y arena para 0,187”

A(0,75) = 1,8

A(0,75) = 1,8 A( 0,187) = 0,9

Factor B: Porcentaje de sobre tamaño. B = (198,276 / 213,2)*100 = 93 % B = (77,7 / 298,16)*100 = 26,06 % B = (170,96/220,46)*100 = 77,54% Haciendo las interpolaciones correspondientes nos quedan:

B = 0,47

B = 0,992 B = 0,7246

Factor C = Trabajamos con eficiencia Standard, C = 1

Factor D = Finos que pasan por mitad de tamaño. El cálculo se realizó utilizando las curvas granulométricas según la siguiente ecuación: Para la primera zaranda:

((% mitad de tamaño* Qinicial)/alimentación)*100

43


Para la zaranda secundaria:

((% mitad de tamaño*Qpasa por la primera zaranda+% mitad de tamaño*Qsecundaria+ +% mitad de tamaño* Qterciaria)/alimentación)*100

D(3/4”)=((0,035*213,2)/213,2)*100 = 3,5 D(3/4” )=((0,035*13,16+0,56*200+0,30*85)/298,16)*100 = 46,27% D(0.187”) =((0.1*200+0,15*85)/220,46)*100 = 14,85% ; consideramos que el caudal que paso de la primera zaranda se encuentra todo entre 0,187 y ¾. Haciendo las interpolaciones correspondientes nos quedan:

D = 0,165

D = 1,1254 D = 0,623

Factor E: Zarandeo seco, E=1 Factor F: Según posición del piso. F= 1

F= 1 F= 0,9

Ya con todos los factores calculados, usamos la ecuación del principio para calcular el área teórica y luego elegimos entre las zarandas estandarizadas, las que poseen el valor inmediato superior al área de mayor tamaño.

A= 106,914 ft 2

A= 109,708 ft 2 A= 135,374 ft 2

Por consiguiente seleccionamos las zarandas:

Zaranda Telsmith vibro King 7x16 S Zaranda Telsmith vibro King 7x20 D

44


Imagen 15 zaranda de un piso Fuente: gloproyectos.blogspot.com

Imagen 14 esquema de montaje en altura de una zaranda vibratoria. Fuente: www.tecmaqsrl.com

45


3.5

Lay Out Planta de piedra caliza

Plano 1 Instalacion de piedra Caliza. Fuente: Elaboración Propia 46


3.5.1 Dimensionamiento de los stocks intermedios y finales de Caliza A partir de la distribución en la planta de los equipos debemos calcular el tamaño de los stocks que se encuentran en la planta. Al apilar el material este se apila en forma de cono. El cálculo para el volumen de un cono es el siguiente:

V= Volumen r = Radio h = Altura P = Peso Siendo α el ángulo de rozamiento interno del material y γ el peso específico. En caso de la piedra caliza α = 35° y γ = 2,75 tn/m 3. Tomamos el stock que se encuentra antes de la trituradora secundaria para dimensionar siendo los cálculos iguales para el resto de los stocks.

Peso = 580 tn

Por lo tanto el stock previo a la trituradora secundaria tendrá 13,2 metros de diámetro por 4,6 metros de altura. Realizando los mismos cálculos para los demás stocks obtenemos los siguientes resultados (ver tabla 24)

47


Tamaño de piedra

Cantidad (en Tn)

Diámetro

Altura

0’’ – 6 ’’ (salida primaria)

1000

15,8 metros

5,55 metros

2’’ – 5 ’’ (no a la venta)

580

13,2 metros

4,62 metros

5’’ – 6 ’’

200

4,63 metros

3,25 metros

1 1/2’’ – 2 ’’

220

4,81 metros

3,37 metros

3/4’’ – 1 1/2 ’’

320

5,41 metros

3,80 metros

1/2’’ – 3/4 ’’

90

3,55 metros

2,50 metros

< 1/2’’

145

4,16 metros

2,91 metros

Tabla 24 Tamaños de Stocks. Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

Cabe destacar que es preferible que las trituradoras funcionen a su máxima capacidad por un período menor de tiempo que hacerlas trabajar con un caudal menor por una mayor cantidad de tiempo. Esto es porque el motor de la trituradora tiene un mejor rendimiento a plena carga. Por eso es necesario indicar cuanto tiempo debe trabajar cada una. Decidimos que la trituradora primaria trabaje durante 11 horas, mientras que la secundaria durante 6,5 horas. De esta manera se cubre la demanda establecida por el estudio de mercado, dejando horas disponibles para aumentar la capacidad de la planta en caso de aumentar la demanda.

3.5.2 Dimensionamiento de las cintas transportadoras de Caliza Para dimensionar las cintas transportadoras de caliza vamos a seguir el procedimiento enseñado en clase. Vamos a seleccionar la cinta que va desde la primaria hacia el stock que se encuentra después de dicha trituradora. Su caudal máximo es de 89,4 Tn/h, suponemos que lo transporta a una distancia horizontal de 15 metros y 6,5 metros de altura.

48


Considero que en este caso el material es no uniforme y muy poco abrasivo. Por lo que selecciono la cinta de 18’’ de la tabla de máxima velocidad de la cinta. Con V = 400 rpm. Además el peso promedio de la caliza es de 100 lbs. / ft 3. Luego ingreso a la tabla de máxima capacidad y, conociendo el ángulo de sobrecarga de 25° de la caliza, selecciono el ángulo entre rodillos que en este caso es de 20°. Con estos datos obtengo el caudal máximo de 56 Tn US / hora. Este valor se encuentra a velocidad de 100 rpm y para un peso de 100 lbs. / ft3, por lo que necesito encontrar la verdadera capacidad.

Por lo que la cinta alcanza para transportar el caudal necesario.

D = distancia (ft) Para calcular la potencia necesaria para operar la cinta necesitamos obtener los factores X, Y y Z Potencia = (X + Y + Z) * 1,1 De las tablas obtengo X = 0,47 Y = 0,57 Z = 2,02 P = (0,47 + 0,57 + 2,02) * 1,1 = 3,36 HP



3,5 HP

Por último necesitamos conocer la cantidad y la distancia entre rodillos, por eso para una cinta de 18’’ y un peso específico de 100 lbs. / ft 3, la distancia entre rodillos de ida recomendada es de 5 ft y de regreso de 10 ft.

49


El procedimiento es similar para calcular las otras cintas que se encuentran en la instalación, en el siguiente cuadro quedan reflejados los resultados. Para obtener algunos valores fue necesario interpolar las tablas.

Cinta ° 1

Caudal

Ang entre

Vel (fpm)

Pot (HP)

100 Tn

20 °

400

3,5

2

100 Tn

20 °

400

2,5

3

60 Tn US/h

20 °

400

2

4

100 Tn

20 °

400

3,5

5

100 Tn

20 °

400

2,5

6

20 Tn US/h

20 °

400

1

7

33 Tn US/h

20 °

400

1,5

8

50 Tn US/h

20 °

400

2

9

13 Tn US/h

20 °

400

1

10

22 Tn US/h

20 °

400

1

Tabla 25 Características de las cintas. Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

Dimensiones

Cinta ° 1

Ancho Dist.

Altura

Cant.

Cant. rodillos

18’’

50

20

11 + 1 plano

4

2

18’’

50

10

11 + 1 plano

4

3

18’’

50

20

11 + 1 plano

4

4

18’’

50

20

11 + 1 plano

4

5

18’’

50

10

11 + 1 plano

4

6

18’’

50

15

11 + 1 plano

4

7

18’’

50

15

11 + 1 plano

4

8

18’’

50

15

11 + 1 plano

4

9

18’’

50

15

11 + 1 plano

4

10

18’’

50

15

11 + 1 plano

4

11

18’’

50

10

11 + 1 plano

4

50



51


Imagen 16 Instalacion de cintas transportadoras en una Planta trituradora de piedra caliza. Fuente: www.trituradora.net

52


53


3.6 Lay Out Planta trituradora de Pétreos Plano 2 Instalacion productora de Pétreos Fuente: Elaboración Propia

54


3.6.1 Dimensionamiento de los stocks intermedios y finales de Pétreos Para la instalación de pétreos las ecuaciones a utilizar son las mismas que las de caliza, cambiando los parámetros intrínsecos del material

V= Volumen r = Radio h = Altura P = Peso Siendo α el ángulo de rozamiento interno del material y γ el peso específico. En caso de la piedra caliza α = 20° y γ = 1,4 tn/m3. Tomamos el stock final del material que se encuentra en ¾ ‘’ y 0,187 ‘’ para dimensionar siendo los cálculos iguales para el resto de los stocks. Peso = 2800 tn

Por lo tanto el final del material entre ¾’’ y 0,187 ’’ tendrá 32 metros de diámetro por 5,9 metros de altura. Realizando los mismos cálculos para los demás stocks obtenemos los siguientes resultados.

55


Tamaño de piedra

Cantidad (en Tn)

Diámetro

Altura

0 ’’ – 7 ’’

2820

17,4 metros

6,35 metros

¾’’ – 1 ¼’’

1100

12,7 metros

4,65 metros

0,187’’ – ¾’’

2200

16

metros

5,85 metros

< - 0,187’’

650

10,8 metros

3,90 metros

Tabla 27 Tamaños de Stocks Fuente: Elaboración propia a partir de los cálculos

Cabe destacar que es preferible que las trituradoras funcionen a su máxima capacidad por un período menor de tiempo que hacerlas trabajar con un caudal menor por una mayor cantidad de tiempo. Esto es porque el motor de la trituradora tiene un mejor rendimiento a plena carga. Por eso es necesario indicar cuanto tiempo debe trabajar cada una. Decidimos que la trituradora primaria trabaje durante 15 horas, y que la secundaria y la terciaria trabajen durante 13,5 horas. De esta manera se cubre la demanda establecida por el estudio de mercado, dejando horas disponibles para aumentar la capacidad de la planta en caso de aumentar la demanda.

3.6.2 Dimensionamiento de las cintas transportadoras de Pétreos Para dimensionar las cintas transportadoras de caliza vamos a seguir el procedimiento enseñado en clase. Vamos a seleccionar la cinta que va desde la segunda zaranda hacia el stock final de piedras que están entre ¾’’ y 0,187’’. Su caudal máximo es de 171 Tn/h, suponemos que lo transporta a una distancia horizontal de 30 metros y 6,5 metros de altura.

Considero que en este caso el material es uniforme y semi-abrasivo. Por lo que selecciono la cinta de 24’’ de la tabla de máxima velocidad de la cinta. Con V = 350 rpm. Además el peso promedio de los pétreos es de 90 lbs. / ft 3. Luego ingreso a la tabla de máxima capacidad y, conociendo el ángulo de sobrecarga de 10° de la caliza, selecciono el ángulo entre rodillos que en este caso es de 35°. Con estos datos obtengo el caudal máximo de 102 Tn US / hora. Este valor se encuentra a velocidad de 100 rpm y para un peso de 100 lbs. / ft 3, por lo que necesito encontrar la verdadera capacidad. 56


Por lo que la cinta alcanza para transportar el caudal necesario.

D = Distancia Para calcular la potencia necesaria para operar la cinta necesitamos obtener los factores X, Y y Z Potencia = (X + Y + Z) * 1,1 De las tablas obtengo X = 0,63 Para obtener Y necesito interpolar entre el valor para una longitud de 100 pies los caudales entre 150 y 200 Tn US/h. La cuenta a realizar es la siguiente:

Por lo que Y = 1,32 Realizamos un interpolación similar para obtener Z = 3,83 P = (0,63 + 1,32 + 3,83) * 1,1 = 6,36 HP



6,5 HP

Por último necesitamos conocer la cantidad y la distancia entre rodillos, por eso para una cinta de 24’’ y un peso específico de 100 lbs. / ft 3, la distancia entre rodillos de ida recomendada es de 4 ft y de regreso de 10 ft.

El procedimiento es similar para calcular las otras cintas que se encuentran en la instalación, en el siguiente cuadro quedan reflejados los resultados. Para obtener algunos valores fue necesario interpolar las tablas.

57


Cinta ° 1

Caudal

Ang entre

Vel (fpm)

Pot (HP)

207 Tn

35 °

350

7

2

235 Tn

35 °

350

5

3

220 Tn

35 °

350

5

4

15 Tn US/h

20 °

300

1

5

15 Tn US/h

20 °

300

1

6

15 Tn US/h

20 °

300

1

7

305 Tn

35 °

350

3

8

305 Tn

35 °

350

6

9

85 Tn US/h

20 °

300

2,5

10

95 Tn US/h

20 °

300

2,5

11

55 Tn US/h

20 °

300

2

12

190 Tn

35°

350

6,5


Dimensiones

Cinta N° Ancho

Dist. (ft) Altura (ft) 100 20

Cant. rodillos ida 26 + 1 plano

Cant. rodillos 9

1

24’’

2

24 ‘’

50

10

14 + 1 plano

4

3

24 ‘’

35

10

10 + 1 plano

4

4

18 ‘’

50

10

11 + 1 plano

4

5

18’’

100

10

21 + 1 plano

9

6

18 ‘’

50

10

11 + 1 plano

4

7

24 ‘’

12,7

0

4 + 1 plano

2

8

24 ‘’

24,3

10

8 + 1 plano

3

9

18 ‘’

50

15

11 + 1 plano

4

10

18 ‘’

50

15

11 + 1 plano

4

58

Monografia - Produccion de Piedra Caliza

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