Molinos Impactores de eje horizontal y un solo rotor.Generalidades.

Estos molinos suponen el 65% del total de equipos de trituración instalados en canteras y graveras.

Se utilizan, en función del tamaño máximo de entrada, en las etapas I, II, III y IV de las instalaciones.

El fundamento del mismo consiste en un rotor, formado por un eje, recubierto por unos paladares de acero en forma de tambor, en los que van acopladas unas placas de desgaste reemplazables, llamadas barras batidoras.

El tambor está instalado en el interior de una carcasa, la cual lleva una serie de placas de impacto, regulables en distancia a los extremos exteriores de las barras batidoras.

El resto de la carcasa del molino, fuera de las zonas de impacto, está recubierto de placas de acero con tratamiento antidesgaste.

Las rocas entran en el molino a través de una rampa de alimentación en la cual hay un mecanismo llamado eje de regulación. Este eje tiene la función de variar el ángulo de entrada del material a la cámara de trituración.

Una vez dentro, las rocas caen sobre el rotor, este las lanza sobre las placas de impacto, produciéndose la rotura. Las rocas fragmentadas vuelven a caer sobre el rotor y estas de nuevo son lanzadas hasta que su tamaño les permite pasar por el espacio comprendido entre las placas de impacto y los extremos de las barras batidoras.

De esta forma y dependiendo del tamaño de la cámara, velocidad del rotor, tipo de roca, número de paladares colocados en el rotor, ángulo de entrada del material, etc. se obtienen unas elevadas relaciones de reducción de entre 20-35%.

En las figuras 1 y 2 se puede ver rotor con barras batidoras instaladas y esquema del interior del molino respectivamente.

Figura 1. – Rotor con barras batidoras instaladas.

Figura 2.- Esquema de la posición de placas de impacto y rotor.

Aplicaciones del molino impactor de eje horizontal.La velocidad del rotor va en función del tamaño de alimentación. A

mayor tamaño menor es la velocidad de giro del motor y en general mayor el número de paladares del rotor.

Los molinos impactores primarios suelen llevar de 3 a 6 paladares. Se utilizan con rocas friables (de rotura frágil) y poco abrasiva, con un porcentaje de sílice inferior al 10%. El tamaño máximo de alimentación será como máximo igual al diámetro del rotor del molino. Tienen una elevada aplicación en calizas. La granulometría típica de salida sería de un 10% el pasante por la malla de 4 mm, un 45% el pasante por la malla de 20 mm, 65% de pasante por la malla de 40 mm, 85% pasante por la malla de 80 mm y 95% pasante por la malla de 100 mm.

Los molinos impactores secundarios suelen llevar de 4 a 6 paladares. Suelen instalarse detrás de un impactor primario o una machacadora de mandíbulas, pero teniendo muy en cuenta las características de la roca, como en el caso de los primarios. La granulometría típica de salida sería de un 20% el pasante por la malla de 4 mm, un 60% el pasante por la malla de 20 mm, 80% de pasante por la malla de 40 mm y95% pasante por la malla de 80 mm. Admiten todo tipo de rocas, incluyendo las abrasivas.

Los Molinos impactores terciarios suelen llevar de 3 a 4 paladares. Es muy común la alimentación con tamaños de 20-40 mm para dar como producto final 0-20 mm. La cámara de trituración es simétrica y como en el caso anterior admiten todo tipo de roca.Velocidad del rotor del molino impactor de eje horizontal.

El cálculo de la velocidad del rotor lo determinan 4 parámetros: 1.- Tamaño de alimentación: A menor tamaño mayor velocidad. Hay que

tener mucho cuidado con granulometrías de alimentación que llevan pequeños porcentajes de tamaños superiores al valor fijado como máximo. Como ejemplo se puede ver el caso de un molino alimentado con un 40-120 mm con pequeños porcentajes mayores a los 120 mm. En ocasiones no se le da importancia por tratarse de pequeñas proporciones pero en la práctica puede ocasionar roturas de barras batidoras.

2.- Tamaño del producto de salida: A menor tamaño mayor velocidad. Va en relación con el coeficiente de reducción.

3.- Características de la roca: A mayor abrasividad del material, mayor será el desgaste de las piezas de fundición del molino, aumentando este a mayor velocidad.

4.- Tipo de alimentación: Si la alimentación es uniforme, la velocidad puede bajarse, de lo contrario debe incrementarse. Es aconsejable, alimentar desde un silo o tolva, regulado con un alimentador de banda o vibrante. No son recomendables los de vaivén y menos aun la alimentación directa a través de una cinta transportadora, con diferencias de caudal instantáneo.

La alimentación es muy importante. Se debe de hacer en combinación a la velocidad del rotor ya que es fundamental que el material llegue a la parte central libre de la barra batidora. La velocidad de alimentación se debe modificar en función de la altura de la alimentación.

En la alimentación juega un papel muy importante el eje de regulación ya que es el encargado de modificar el ángulo de descarga en la cámara de trituración.

Las velocidades habituales en función de los parámetros anteriores están comprendidas entre 300 y 2000 r. p.m.

Cualquier cambio de velocidad a realizar va en función de los diámetros de las poleas instaladas en motor y rotor respectivamente. Se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

Si se conoce la velocidad angular del rotor del molino, el cálculo de la velocidad lineal viene calculado a través de:

Granulometría de salida del molino impactor de eje horizontal.La curva granulométrica del material de salida se puede modificar en

función del espacio que hay entre las barras batidoras y las placas de impacto, velocidad del rotor y teniendo en cuenta los parámetros que afectan a esta, el coeficiente de reducción puede variar entre 10/1 a 20/1.

En función de los reglajes que se realicen y del tamaño máximo de alimentación, todas las curvas van a estar incluidas dentro del área, como se pueden ver en los gráficos 1 y 2 respectivamente.

0

10

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0 2,5 5 10 20 40 60 80 100 150 250 300Luz de malla (mm)

% P

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an

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Gráfico

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0 2,5 5 10 20 40 80

Luz de malla (mm)

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Gráfico

En el siguiente ejemplo se puede observar el ajuste de un molino Hazemag APK 40, donde se busca conseguir la mayor cantidad posible del producto 4-20 mm.

Las condiciones del molino son las siguientes:- Tamaño de alimentación: 40-120 mm con un 2% de tamaños de hasta 150 mm de grava silícea.- Potencia del motor 75 kW.- Diámetro del rotor con barras batidoras: 1.000 mm.- Velocidad del rotor de 8 barras batidoras: 900 r.p.m.- Aproximación 1er impacto: 80 mm.- Aproximación 2º impacto: 40 mm.- Producción: 90 t/h- Contenido en Sílice: 90%- Duración de las barras batidoras convencionales: 130 h.- Nº de placas de impacto y revestimiento sustituidas por cada juego de barras batidoras: 3 placas impacto y 6-7 revestimientos.

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0 4 20 40 80

Luz de malla (mm)

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te

GráficoA continuación se puede ver la curva granulométrica de salida

correspondiente a un molino Hazemag APK 50 con las siguientes condiciones:- Tamaño de alimentación: 40-150 mm con un 5% de tamaños de hasta 180 mm de grava silícea.- Potencia del motor 165 kW.- Diámetro del rotor con barras batidoras: 1.300 mm.- Velocidad del rotor de 12 barras batidoras: 40 m/s = 588 r.p.m.- Aproximación 1er impacto: 70 mm.- Aproximación 2º impacto: 30 mm.- Producción: 130 t/h- Contenido en Sílice: 98%- Duración de las barras batidoras convencionales: 100 h.- Nº de placas de impacto y revestimiento sustituidas por cada juego de barras batidoras: 3 placas impacto y 6-7 revestimientos.

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Luz de malla (mm)

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GráficoMantenimiento del molino impactor de eje horizontal

A continuación se van a ver algunas operaciones en el molino que servirán para optimizar el rendimiento y aumentar la efectividad de la máquina.

Como primera operación, conviene diariamente antes de la puesta en marcha del molino, abrirlo y verificar el correcto montaje de las placas. A veces se puede observar alguna placa de revestimiento descolgada o a punto de hacerlo. También hay que verificar el estado de las barras batidoras, desgaste, posible desplazamiento lateral, etc.

Las barras batidoras hay que aprovecharlas hasta reducir su peso a un 35% aproximadamente del original. Para ello se pueden ir cambiando de posición a medida que se vayan gastando los bordes de las mismas. A continuación en las figuras 1, 2, 3, 4 y 5 se pueden ver dichas posiciones colocadas en el rotor.

Figura 1.- Barra batidora nueva colocada en el rotor.

Figura 2.- Barra batidora colocada después de realizar la primera vuelta a la misma.

Figura 3.- Barra batidora colocada después de realizar la segunda vuelta a la misma.

Figura 4.- Barra batidora colocada después de realizar la tercera vuelta a la misma.

Figura 5.- Barra batidora colocada después de realizar la cuarta vuelta a la misma.

La duración de los cambios puede ser muy variable en función de la pericia del personal. Como ejemplo se puede ver el caso del Hazemag APK 40 del ejemplo anterior.

Con 2 personas bien entrenadas y conocedoras del molino la duración del cambio de barras es la siguiente:

- Reposición de barras nuevas: 1,5 a 2 horas.- 1ª Vuelta: 30 minutos.- 2ª Vuelta: 30 minutos.- 3ª Vuelta: 30 minutos.- 4ª Vuelta: 45 minutos (Suplementar tacón).El indicativo del cambio se realizará cuando el desgaste alcance 2 cm.

( 1 dedo) de distancia al borde de la canal, como se puede ver en la figura….

2 cm

Figura.-

Las placas de impacto se intercambiarán entre ellas en función del desgaste que vayan teniendo. El cambio se realizará tanto en posición del paladar como orientación de la propia placa. Normalmente los fabricantes las colocan en cascada, dejando la parte estrecha en posición superior. No hay que seguir esta regla, se dejará la parte más ancha en las zonas que se vaya observando mayor desgaste.

Respecto de las placas de revestimiento, se intercambiarán en el interior por las que tengan poco desgaste, prestando gran atención a los revestimientos con tacón situadas en los laterales del rotor ya que un desgaste de estas supone escape de piedras y aumento del rechazo en el molino.

Especial atención al desgaste de la placa del eje de regulación. Es conveniente fabricarla con aceros de muy alto antidesgaste. Siempre se debe comprobar la incidencia de la inclinación en la alimentación de la cámara, asegurándose que guía el material hasta la barra batidora. Un ángulo bajo supone escaparse el material sin ser triturado, aumentando el rechazo en el circuito.Parámetros de control del molino impactor de eje horizontal

Un molino sin control es una máquina ineficaz. A medida que se van gastando las barras batidoras, la separación entre las placas de impacto y estas es mas elevada, por lo que produce cada vez mas rechazo, llegando a saturar el circuito, bajando la producción del producto final y obteniendo un consumo elevado improductivo de energía eléctrica.

Para conseguir el mayor rendimiento posible a la máquina debemos contar con:

1.- Silo, tolva o prestock de alimentación de la mayor capacidad posible. Esto es necesario para garantizar una alimentación constante. Absorber la entrada de material de alimentación al molino sin parar el resto de la instalación en los tiempos de mantenimiento del mismo.

2.- Instalación de variador de frecuencia en el alimentador de entrada al molino, asociado con la lectura del amperímetro del motor del molino.

3.- Instalación de básculas en la entrada al molino y en la cinta de rechazo de retorno al molino. La diferencia de caudales nos dará la lectura de la producción real de la máquina.

4.- Instalación de un amperímetro digital para el control del consumo eléctrico del motor del molino.

5.- Variador de frecuencia para el motor del molino o en su defecto debido a la elevada inversión, tener 2-3 poleas de diferentes diámetros, cuyas curvas sean conocidas a través de pruebas que se hayan desarrollado anteriormente.

6.- Instalación de horómetro para el control del material de desgaste, tiempos de mantenimiento, etc.

7.- Instalación de transductores. El transductor es el elemento que transforma la vibración mecánica en una señal eléctrica analógica o digital para ser procesada, medida y analizada. Pueden ser de desplazamiento, de velocidad o de aceleración según la aplicación requerida.

Las posibles fuentes de vibración en el molino pueden ser: desequilibrios, desalineaciones, holguras, excentricidades, roces, resonancias, desgastes, pulsaciones, etc.

Todas estas fuentes de vibración pueden ser diagnosticadas a través del análisis de vibraciones.

Con todos los elementos anteriores o en su defecto con los 6 primeros, que deberán ser imprescindibles, se realizará la reconstrucción de gráficas donde se pueda sacar información de producción, granulometría por productos y consumos eléctricos. Para ello se debe de operar de la siguiente forma:

Una vez revestido el molino y con las barras batidoras nuevas, máxima cámara, se aproximarán las placas de impacto para obtener los tamaños máximos que se pretendan producir. El eje de regulación se orientará hasta que la piedra sea depositada en el filo de la barra batidora. Se irán tomando datos de caudales, granulometrías y consumos eléctricos. Con estos primeros datos y en función de los productos requeridos se irá ajustando la aproximación de los paladares de placas de impacto. En función de los productos que se quieran obtener, cuando se ha probado con la aproximación y esta no es suficiente habrá que recurrir al cambio de poleas del motor y probar con otras velocidades.Una vez obtenidas las gráficas para la posición de barras batidoras nuevas se procederá a realizar la misma operación anterior mediante la toma de datos a medida que la cámara se va reduciendo a través de ir realizando aproximaciones con las diferentes posiciones del cambio de las barras batidoras.

De cara al operador-controlador del molino, puede tener una buena referencia con los valores del amperímetro y lecturas de básculas para controlar el estado de las barras y los momentos que debería aproximar el molino para obtener la máxima eficacia y eficiencia del mismo.Material de desgaste

Actualmente en el mercado de las fundiciones existen 2 tipos de material de desgaste en las barras batidoras: Barras convencionales de aleaciones con cromo y molibdeno y las barras con tratamiento cerámico en el borde de la misma.

Las barras batidoras convencionales Cr/Mo suelen llevar un 27% de Cr y 1% de Mo. Una mayor proporción de estos elementos aumenta la dureza y el precio y al mismo tiempo puede producir roturas en las mismas. Con esta proporción del 27/1 en Cr/Mo el ensayo de dureza se suele situar en 60-62 RC.

Las placas de impacto, no suelen llevar Mo y la proporción de Cr está en torno al 22%.

Los revestimientos se suelen hacer exclusivamente con chatarra de fundición. Aparece el Cr y Mo de forma residual, no se le añade posteriormente estos elementos. Si es muy importante, para aumentar la vida de las mismas hacerle un tratamiento térmico posterior, aunque hoy día como práctica de reducción de costes pocas fundiciones lo realizan.

En la foto .. Se puede ver una partida de placas de revestimiento de un molino impactor.

Foto..- Placas de revestimiento con tacón

Como ejemplo de estimación de costes de fabricación de barras batidoras y utilizando precios medios del año 2010 en España, se puede ver una simulación de cálculo de algunos costes de fabricación de una barra batidora de un APK 50 con un peso de 142 Kg. Los datos de proporciones de Cr y Mo corresponden a ensayos realizados con barras gastadas:Carbono: 3,5 a 3,7%Cromo: 26 a 28% y 2,8 €/KgMolibdeno: 0,9 a 1% y 39 €/KgChatarra de fundición: 0,35 €/KgArenas para fundición (4 Kg arena / 1 Kg acero): 0,06 €/KgEnergía + tratamiento térmico: 0,75 €/KgCon los datos anteriores, para una barra de 142 Kg de peso el coste estaría en 339 €/u. Sin incluir costes fijos y generales de la fundición, transporte, etc.

Este ejercicio se puede hacer para el caso de placas de impacto y revestimientos, donde el lector podrá estimar el cálculo de costes para futuras negociaciones de precios de compra con diferentes fundiciones.

Aplicando estos porcentajes en la aleación de las barras batidoras convencionales, placas de impacto y revestimientos, teniendo en cuenta que el molino esté muy controlado en los parámetros antes mencionados, debería tener un consumo por cada juego de barras batidoras de 3 placas de impacto y 6-7 revestimientos, en la molienda de gravas silíceas don un porcentaje de Si en torno al 97%.Ejemplo práctico barras batidoras convencionales vs cerámicas.

Se trata de un molino Hazemag APK 50 de 12 barras batidoras, instalado en una gravera del curso bajo del río Jarama en Madrid (España) con un árido con contenido en sílice del 97%. Los datos corresponden a la producción obtenida para el material pasante por la malla de 27 mm.

Convencional CerámicoDuración del juego de barras batidoras (h)

95 170

€/barra batidora 400 600Nº barras batidoras 12 12

€/juego barras batidoras 4.800 7200t/h 132 132€/h 50,5 42,4€/t 0,38 0,32

A primera vista se puede ver la mejora que existe en la utilización de barras con tratamiento cerámico en lugar de las convencionales. A pesar de ello, las cerámicas exigen un mayor control del estado del molino, sobre todo teniendo en cuenta que el desgaste es mayor en los extremos de la barra.

Este mayor desgaste en los extremos provoca llegar antes a la zona de acero convencional. Una vez alcanzada esta zona, el desgaste será mucho mayor y más rápido que en el resto de la barra que mantiene el revestimiento

cerámico, con el peligro, si hay falta de atención del personal de mantenimiento, de llegar a afectar a los paladares del rotor.

En cualquier caso, el cálculo de rendimientos y análisis de costes exigen un control del consumo del resto de piezas de desgaste del molino.