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Esquema de circulación y flujo de una instalación de tratamiento de áridos

El esquema de circulación es un dibujo que representa los movimientos de los áridos durante los diferentes procesos de trituración, clasificación y almacenamiento, incluyendo los retornos y reciclajes. Estos esquemas se elaboran antes de diseñar la instalación y deben analizarse detalladamente, considerando todas las opciones necesarias para lograr los resultados deseados y sus variantes. Requieren varias iteraciones y ajustes para encontrar la solución más adecuada al problema.

En el esquema, es importante incluir números que indiquen el tamaño de la entrada y la configuración de apertura de salida asignados a cada trituradora. En el caso de las cribas, además de su identificación, deben aparecer las aperturas de malla correspondientes a cada nivel de cribado. Asimismo, en los alimentadores, es necesario indicar su identificación junto con el tamaño máximo de alimentación permitido.

Las líneas que representan las circulaciones deben incluir el caudal horario y el tamaño del árido, indicando sus límites inferior y superior en milímetros. El caudal debe expresarse en toneladas por hora.

Es importante tener en cuenta que las posiciones relativas de las máquinas en el esquema de circulación no reflejan necesariamente las que se adoptarán en el proyecto final. Los acopios representados son simbólicos y podrán ser realizados en forma de montón, depósito de fábrica o tolvas metálicas, pudiendo ser abiertos, cubiertos o cerrados.

El esquema definitivo, que se adopta como solución, se obtiene mediante un proceso iterativo que comienza con una hipótesis de maquinaria con la capacidad adecuada. Se efectúan modificaciones en las variables hasta lograr la proporción de áridos deseada dentro de una tolerancia establecida. Las variables incluyen:

Ajuste de la apertura de salida de los trituradores.
Control de la abertura de las parrillas de los molinos.
Determinación del porcentaje de material pretriturado y clasificado que se someterá a trituración secundaria.
Selección del tipo de máquina utilizada en la trituración secundaria.
Evaluación de la opción de reciclar el material empleando la misma máquina, ya sea con o sin clasificación previa.
Consideración de la posibilidad de efectuar trituraciones terciarias en una o varias fracciones del material clasificado.

A continuación recojo un problema resuelto donde se puede apreciar las características básicas de un ejemplo de circulación y flujos para una instalación de tratamiento de áridos. Espero que sea de vuestro interés.

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Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia, 74 pp.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Teoría probabilista del cribado

Figura 1. Relación entre los parámetros de una criba.

Sea una partícula esférica de diámetro d que cae perpendicularmente a la superficie de cribado. La probabilidad P de que pase a través de la malla, sin considerar los roces o rebotes en los hilos de la malla, puede expresarse como la relación entre el área libre en la que la partícula puede pasar libremente y el área total de la malla, incluida la porción del hilo.

Siendo a la abertura cuadrada de la criba y b el diámetro de los alambres, tal y como se puede ver en la Figura 1, la expresión sería la siguiente:

En la expresión anterior, el primer término se refiere a la proporción del área de paso efectiva, que depende de la relación entre el tamaño de la partícula y la abertura de la malla. El segundo término representa la proporción de la superficie de cribado libre de obstáculos, lo que permite el paso de la partícula.

La probabilidad de ser cribado para un grano de tamaño d<a, cuando se da un número n de rebotes encima de la criba será:

Prob (1) Probabilidad de pasar en un salto

Prob (0) = 1 – Prob (1) Probabilidad de no pasar en un salto

Por tanto, la probabilidad de no pasar en n rebotes será:

Como la suma de la probabilidad de paso más la de no paso es igual a uno, tenemos por diferencia que la probabilidad de paso de una partícula de tamaño d<a, para el total de n rebotes encima de la criba, se obtiene de la siguiente expresión general:

Y, por tanto,

Esta expresión no considera la interacción entre las partículas ni otros factores presentes durante el proceso de cribado; sin embargo, permite deducir propiedades esenciales del funcionamiento de una criba.

A continuación, comparto un par de problemas resueltos que espero os resulten útiles. Se puede ver que las partículas con un tamaño menor que la mitad de la malla de la criba pasan inmediatamente al caer y prácticamente no afectan el cálculo de su capacidad, siempre que su proporción sea baja. Por tanto, en los cálculos de la capacidad de una criba, se consideran los tamaños comprendidos entre 0,5 y 1 vez el tamaño de la malla. Se ha determinado que los granos con tamaños entre 0,5 y 1,5 veces el tamaño de la malla son los que más intervienen en el cribado, causando cierta obstrucción. Estos granos se conocen como tamaños críticos. En general, la criba directa, tanto en seco como en húmedo, se limita a tamaños de hasta 0,5 mm, salvo algunos casos específicos que pueden alcanzar 0,1 o 0,2 mm.

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Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

WILLS, B.A.; NAPIER-MUNN, T. (2006). Mineral Processing Technology. An Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral Recovery. Elsevier Science & Technology Books, 7^th edition.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Velocidad crítica de giro de un molino de bolas

Figura 1. Molino de bolas. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ball_mill.gif

La velocidad crítica es aquella a la que una partícula infinitesimal en la periferia interna del molino se centrifugaría (se puede ver en las Figuras 1 y 2). Cuando se alcanza esta velocidad, el molino pierde su capacidad de molienda, ya que una parte de la carga de materiales molturadores deja de funcionar.

Siguiendo la recomendación de Wills y Napier-Munn (2006), se recomienda que el molino opere entre el 50% y el 90% de su velocidad crítica, según factores económicos. Sin embargo, el punto de máxima eficiencia, medido por la potencia requerida para accionar el molino, se sitúa cerca del 75%. Por lo tanto, se suelen utilizar velocidades de rotación del 65-70% en los molinos de bolas y del 50-70% en los molinos de barras.

Figura 2. Equilibrio entre el peso de una partícula y la fuerza centrífuga dentro de un molino de bolas

A continuación, os presento la demostración de dicha velocidad crítica y un problema de aplicación. Podéis observar que esta velocidad crítica es independiente del tipo de material molido. Espero que os sea de interés.

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Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

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Trómeles: cribas dinámicas y cilindros lavadores

Figura 1. Trómel lavador de áridos. https://minerales-maquinaria.com/tromer-lavador-de-aridos-y-minerales/

Las cribadoras tipo trómel son tambores giratorios constituidos por chapas perforadas curvadas o paneles de malla ensamblados en un cilindro que gira alrededor de su eje central o a través de un tren de neumáticos, con entre 4 y 24 ruedas, de las cuales la mitad son motrices. Trabajan tanto en vía seca como en húmeda, aunque es común que sean trómeles lavadores.

La rotación favorece la disgregación del material, desempeñando así un papel de lavado. El rechazo se transporta por el tambor hasta que se descarga por el extremo del equipo. Para facilitar el movimiento del material en su interior, están inclinados entre 5° y 7° respecto a la horizontal y están equipados con deflectores internos que empujan y voltean el material. La limpieza de los orificios se realiza facilitando la caída del grano atascado a su paso por la parte superior de su recorrido, donde la gravedad hace que las partículas caigan con la ayuda de las vibraciones que acompañan el movimiento.

Los tambores giran entre un 30 % y un 45 % de su velocidad crítica, evitando el centrifugado, con una velocidad periférica de 40 a 50 r.p.m. La capacidad de transporte se puede estimar como 32·D_i² (m³/h), donde D_i es el diámetro interno del tambor expresado en metros. Estas cribas suministran el material clasificado por tamaños, empezando por la fracción más fina y terminando con la más gruesa. Es por ello que los diámetros de las cribas van de menor a mayor (Figura 2). Los finos se descargan a través de las paredes del cilindro.

Figura 2. Trómel de cribado. https://en.wikipedia.org/wiki/Trommel_screen

Las dimensiones habituales del diámetro interno de estos trómeles varían entre 1,5 y 3 m, con longitudes aproximadas de tres veces este diámetro y potencias entre 22 y 130 kW. Sus capacidades de lavado oscilan entre 50 y 450 t/h cuando la densidad aparente del material es de 1,6 t/m³, admitiendo tamaños máximos de entrada de 150 a 300 mm.

Los trómeles lavadores reciben agua y áridos por la boca más alta, permitiendo el volteo, una atrición que libera las tierras y arcilla que acompañan a los áridos, saliendo limpios por la boca opuesta. Pueden ser de dos tipos: de simple corriente, para áridos de tamaños entre 180 y 400 mm, y a contracorriente, para tamaños entre 90 y 260 mm. El consumo de agua varía entre los 150 y los 2.000 m³/h, dependiendo del tamaño y de si el flujo va en la misma dirección que el material. A contracorriente se emplea menos, aunque su consumo de agua es menor.

El tiempo de permanencia del árido en el cilindro determina el efecto de lavado deseado. Este periodo, para áridos fáciles de lavar, está en torno a un minuto y medio, pero puede más que duplicarse en el caso de que los materiales arcillosos o de aglomerados sean elevados, reduciéndose la capacidad entre un 30 % y un 50 %. A mayor tiempo de permanencia, mayor es el índice de llenado, lo que aumenta la potencia empleada para mover el cilindro con una carga mayor.

Figura 3. Trómel de lavado. https://www.thprocess.com/es/productos/tromel-de-lavado-tl

Las ventajas del trómel son la ausencia de vibraciones, una construcción sencilla y barata, facilidad de separación con una instalación única. Entre los inconvenientes, destacan su capacidad relativamente pequeña y la dificultad de mantenimiento de las superficies de criba. La capacidad de lavado es baja, de 0,1 a 1,5 t/h/m² por mm de abertura, debido a la proporción reducida de la superficie del tamiz que se utiliza durante su giro. Hoy en día se están sustituyendo por una combinación de trómel desenlodador y tamices vibrantes inclinados. Sin embargo, siguen montándose en grupos móviles de machaqueo y clasificación, con pequeña producción (hasta 35 t/h). Aún se conservan en el tratamiento de áridos para producir arenas sin finos y también a la salida del producto de molinos de bolas o barras. Se emplean en plantas de lavado de arenas e instalaciones de clasificación y de reciclado. Otra aplicación es colocarlo en la salida de los molinos de bolas o de barras, evitando que las piezas molturantes desgastadas pasen a las siguientes etapas. En los molinos autógenos y semiautógenos, el trómel retira los guijarros (pebbles) para su posterior trituración.

Se construyen dos tipos de trómeles. Los de construcción ligera, que no presentan revestimiento interior y tienen un gran diámetro de boca, lo que supone un bajo nivel de llenado y una baja potencia de accionamiento, con un bajo efecto de lavado. Los de construcción pesada tienen un revestimiento interior desmontable, un diámetro de boca reducido y una potencia elevada. Estos últimos operan con un alto porcentaje de llenado y un alto efecto de lavado.

He grabado un vídeo explicativo sobre este tema que, espero, os sea útil.

Os dejo algunos vídeos explicativos que espero sean de vuestro interés.

Referencias:

FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación. Tecnología, diseño y aplicación. Ed. Rocas y Minerales, Madrid, 360 pp.

MARFANY, A. (2004). Tecnología de canteras y graveras. Fueyo Editores, Madrid, 525 pp.

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos — ANEFA, Madrid, 1328 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

La molienda en las instalaciones de tratamiento de áridos

Figura 1. Molino de bolas. https://carbosystem.com/como-funciona-un-molino-de-bolas/

El proceso de molienda es el último paso en la fragmentación del material tras la trituración. Se logra la fragmentación al combinar fuerzas de compresión, corte, percusión y abrasión. Se estima que la molienda consume la mitad de la energía total utilizada en los molinos.

El tamaño de salida en esta etapa de molienda puede variar entre milímetros y micras. La molienda gruesa produce tamaños de 1 a 2 mm; la molienda media, de 200 a 500 micras; la molienda fina, de 50 a 100 micras; y la molienda ultrafina, de 10 micras.

Los molinos de rodamiento de carga, también conocidos simplemente como molinos, realizan este proceso tanto en seco como en húmedo. Estos incluyen cuerpos molturantes como barras, bolas, guijarros de sílex o incluso fragmentos gruesos del material para ayudar en la fragmentación. Por lo tanto, una primera clasificación de los molinos se puede hacer según el tipo de cuerpos molturantes utilizados:

Molinos de barras: se emplean para moliendas más gruesas. Las barras se fabrican en acero de alto contenido en carbono y límite elástico.
Molinos de bolas: se emplean en molienda fina. Las bolas se fabrican en acero de fundición o en acero forjado aleado al Cr-Mo para ser resistentes al desgaste por impacto, o en acero forjado aleado al Ni para ser resistentes a la abrasión. A veces tienen formas cilíndricas o troncocónicas.
Molinos autógenos o semiautógenos: Los cuerpos de molienda pueden ser el propio mineral (AG) o un porcentaje de mineral y otro de bolas u otro tipo (SAG).
Molinos de pebbles: se utilizan cuerpos no metálicos, ya sean naturales o fabricados. Es el caso de guijarros de silex o de porcelana para evitar la contaminación del mineral por el desgaste del acero.

La molienda se puede realizar por volcamiento, por agitación o por vibración, tal y como se puede observar en la Figura 2.

La molienda por vía seca no debería tener un contenido de agua superior al 2%, ya que si el nivel de humedad supera el 8 % al 9 %, la pasta pegajosa resultante impedirá los choques y la abrasión, lo que disminuirá el rendimiento del proceso. El mejor rendimiento se logra con una humedad baja (1 %), lo que favorece la rotura de los granos. La vía seca es necesaria cuando se trata de sustancias que reaccionan con el agua, como el clinker del cemento. Sin embargo, requiere una gran extensión de terreno para incluir un clasificador, transportadores, captadores de polvo, etc. Si la humedad es alta, es necesario realizar un secado previo. Además, la molienda por vía seca aumenta la temperatura, por lo que no se pueden usar revestimientos de goma.

La molienda por vía húmeda presenta ventajas sobre la molienda en seco, siempre y cuando se cuente con agua y un adecuado tratamiento de esta tras el proceso de molienda. Además, requiere menos energía (1,3 veces menos), ya que el agua reduce la resistencia de los fragmentos. Sin embargo, la molienda por vía húmeda requiere un mayor consumo de revestimientos y cuerpos moledores debido a los ataques químicos de corrosión causados por los minerales con sulfuro (un desgaste hasta 6 – 8 veces superior a la vía seca por la corrosión). La molienda por vía semi-húmeda requiere un contenido de agua en el producto de entre un 2% y un 20%, mientras que la vía húmeda requiere un contenido de agua de entre un 30% y un 300%.

Los molinos pueden operar de forma discontinua o continua. En el modo intermitente, después de cargar material y cerrar el molino para que gire, se abre para separar el material de los cuerpos molturantes. Este enfoque requiere máquinas pequeñas y una gran cantidad de manipulación de materiales. Por lo tanto, es más común operar de manera continua, descargando el material y los cuerpos molturantes simultáneamente, deteniendo la operación solo para reabastecer los cuerpos molturantes o para mantenimiento. En la producción de áridos, se trabaja siempre de forma continua.

La molienda en circuito abierto tiene menos control sobre la distribución de tamaños de partículas en el producto, lo que se traduce en una distribución más amplia. La velocidad de alimentación debe ser más baja y el tiempo de permanencia de las partículas debe ser más largo para garantizar una molienda adecuada. Esto conduce a un mayor porcentaje de partículas sobremolidas y a un mayor consumo de energía (1,5 veces más que en el circuito cerrado).

Por otro lado, la molienda en circuito cerrado es la opción predominante en la industria minera. El producto se clasifica después de ser descargado del molino, lo que se traduce en un menor consumo de energía en comparación con el circuito abierto, un mayor control sobre el tamaño máximo del producto y la capacidad de usar tanto la vía seca como la vía húmeda. Los molinos de bolas y los autógenos son los tipos más comúnmente utilizados en el circuito cerrado.

El revestimiento o blindaje del interior del tambor de los molinos se diseña para proteger la carcasa del molino contra la abrasión, la corrosión y el desgaste. Está compuesto por piezas intercambiables y debe ser resistente a impactos y tener la capacidad de minimizar el deslizamiento entre los cuerpos molturantes y el tambor. Los diseños con resaltes o nervios mejoran el movimiento de carga y se fabrican en acero fundido o laminado por su alta resistencia, pero también pueden ser de cerámica. En el caso de molinos que traten materiales muy duros, es recomendable emplear caucho como revestimiento, siempre que la temperatura no supere los 80 °C y no haya contacto con reactivos de flotación.

Os dejo un vídeo en el que os explico este tema. Espero que os sea de interés.

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Plantas de áridos por vía seca

Figura 1. Planta de áridos. https://www.sotecma.es/maquinaria-planta-aridos/

Una instalación de procesado de áridos es una planta encargada de producir las distintas fracciones granulométricas necesarias para la construcción civil y otros sectores, como la cerámica, el vidrio y las fundiciones (Figura 1).

Existen dos tipos de plantas de procesamiento de áridos: de vía seca y de vía húmeda. Las plantas de vía húmeda suelen mejorar la finura y la calidad del material, mientras que las de vía seca son más económicas y se utilizan en aplicaciones que no requieren una calidad excesiva de las materias primas. En este artículo nos centramos en las plantas de áridos por vía seca.

Las plantas de áridos por vía seca tienen la ventaja de ser sencillas y flexibles, de tener un bajo costo de inversión y de operación, una alta productividad y un ritmo de trabajo elevado. Además, no requieren agua para su funcionamiento, lo que las hace fáciles de ubicar en cualquier terreno, y ocupan poco espacio. Sin embargo, su desventaja es la falta de capacidad para producir materiales finos bien clasificados y la escasa eficiencia en la limpieza de los materiales más finos. Por lo tanto, deben tratar materiales secos con poca arcilla (como canteras).

En este tipo de plantas se pueden distinguir tres procesos básicos: trituración, clasificación y otras operaciones auxiliares, como la alimentación, el transporte y el almacenamiento.

Se pueden distinguir varios tipos de plantas de áridos por vía seca (Vázquez García, 1998):

Tipo 1: Planta de clasificación.
Tipo 2: Trituración primaria y clasificación.
Tipo 3: Trituración primaria y secundaria, y clasificación.
Tipo 4: Trituración primaria, secundaria, terciaria y clasificación.

A continuación, veremos algunos ejemplos de este tipo de plantas. No obstante, los procesos requeridos pueden hacer que estos esquemas varíen según el tipo de necesidades.

Tipo 1. Planta de clasificación.

Este tipo de planta se utiliza fundamentalmente para producir áridos para hormigones de obra, zahorras para subbases de carreteras y gravas para rellenos. Se alimenta con materiales procedentes de canteras que presentan una baja proporción de arcilla y material suelto. Los materiales de mayor tamaño (superiores a 100 mm) generalmente se descartan como estériles. Las Figuras 2 y 3 muestran los correspondientes esquemas y diagramas de flujo.

Figura 2. Esquema de una planta de clasificación por vía seca. Elaboración propia, basada en Vázquez García (1998).

Figura 3. Esquema de flujos de una planta de clasificación en seco. Elaboración propia, basada en Vázquez García (1998).

Tipo 2. Planta de trituración primaria y clasificación.

Las aplicaciones de este tipo de planta son similares a las del tipo 1, pero incorporan trituración, siempre que sea rentable. Se utilizan en zahorras para subbases y bases de carreteras, así como en suelos cementados y en gravas cementadas. Las Figuras 4 y 5 muestran los esquemas de esta planta en circuito abierto. No obstante, la trituración podría diseñarse en circuito cerrado, interponiendo una criba mediante cintas transportadoras.

Figura 4. Esquema de una planta de trituración primaria y de clasificación en seco (circuito abierto). Elaboración propia, basada en Vázquez García (1998).

Figura 5. Esquema de flujos de una planta de trituración primaria y de clasificación en seco (circuito abierto). Elaboración propia, basada en Vázquez García (1998).

Tipo 3. Planta de trituración primaria, secundaria y de clasificación.

Se trata del sistema más utilizado en la producción de áridos. Sus aplicaciones habituales son subbases y bases para carreteras, grava-cemento y suelo-cemento, aglomerados asfálticos y hormigones. Consiste en someter la planta tipo 2 a una trituración secundaria. Esta trituración adicional permite aprovechar bloques de gran tamaño y obtener fracciones de gravilla (30/40 mm) con un triturador de cono. Suelen intercalarse silos o depósitos intermedios, ya que la producción de la trituración primaria suele ser mayor que la de la secundaria. La trituración primaria se realiza en circuito abierto y la secundaria, en circuito cerrado (Figuras 6 y 7).

Figura 6. Esquema de una planta de trituración primaria, secundaria y clasificación en seco (circuito cerrado). Elaboración propia, basada en Vázquez García (1998).

Figura 7. Esquema de flujos de una planta de trituración primaria, secundaria y clasificación en seco (circuito cerrado). Elaboración propia, basada en Vázquez García (1998).

Tipo 4. Planta de trituración primaria, secundaria, terciaria y clasificación.

Se trata de una planta similar al tipo 3, en la que se realiza una trituración terciaria con conos, molinos de impacto o martillos para la producción de arenas. Es útil para la producción de materiales de granulometría fina. La trituración secundaria y terciaria se realiza en circuito cerrado.

Os he grabado un vídeo sobre este tema que espero que sea de vuestro interés.

Referencias:

VÁZQUEZ GARCÍA, A. (1998). Plantas fijas para el tratamiento de áridos, en LÓPEZ JIMENO (ed.): Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3.ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, pp. 313-331.

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Trituradoras de cilindros

Figura 1. Trituradora de cilindros. https://m.spanish.alibaba.com/p-detail/2015-Baichy-hot-selling-double-roller-60189900655.html

Las trituradoras de cilindros son equipos que fragmentan materiales mediante compresión entre dos cilindros paralelos y de igual diámetro, con una pequeña separación que permite ajustar la máquina. Antes de la aparición de las trituradoras de cono, estas eran muy comunes, pero presentaban dos desventajas importantes: una baja capacidad y un rápido desgaste de la superficie del cilindro al triturar rocas abrasivas.

Los cilindros giran en direcciones opuestas, lo que facilita el transporte del material hacia la zona de trituración. Están controlados por motores eléctricos independientes para cada cilindro, conectados entre sí mediante una rueda dentada. Uno de los cilindros está montado sobre un buje fijo y el otro sobre un buje deslizante ajustable. Por lo general, este bloque deslizante utiliza muelles de compresión, lo que proporciona un sistema de seguridad contra sobrecargas o materiales intriturables. Los cilindros pueden ser lisos, estriados o dentados.

El tamaño de la salida está limitado por la separación entre los cilindros, mientras que la intensidad de la fragmentación depende principalmente del diámetro y la velocidad de giro de estos. Al igual que todas las trituradoras que funcionan de manera continua, las trituradoras de cilindros ofrecen un buen rendimiento y pueden alcanzar fácilmente una producción de 1000 t/h, aunque suelen tener bajas relaciones de reducción, generalmente de 5:1. Si los cilindros tienen dientes, son eficaces con rocas blandas y pegajosas.

Trituradoras de cilindros dentados

Los dientes de los cilindros provocan un corte en el material, lo que contribuye a su fragmentación junto con la compresión. Estas trituradoras se utilizan comúnmente en canteras a cielo abierto para la trituración primaria de «todo-uno», pero también se emplean en etapas secundarias o terciarias. En estas últimas, producen tamaños de producto inferiores a 50 mm. Tienen una capacidad de producción de entre 50 y 5000 t/h y pueden procesar bloques de hasta 1700 mm en los equipos más grandes. La relación de reducción varía entre 3:1 y 6:1. Normalmente, entre el 80 % y el 85 % de la producción pasa a través de una criba con un tamaño de abertura igual al reglaje.

Figura 2. Trituradora de rodillos dentados. https://litech-eu.com/es/roll-crusher/

Las trituradoras de cilindros dentados destacan por su robustez, simplicidad y facilidad de mantenimiento. Son más económicas que las trituradoras de mandíbulas y pueden procesar materiales húmedos, pegajosos y frágiles, sin problemas. Además, son equipos de altura reducida y cuentan con un dispositivo de seguridad eficaz. Proporcionan granulometrías regulares y generan muy poco polvo.

No obstante, no se recomiendan para materiales muy duros o abrasivos. La baja razón de reducción (aproximadamente 4:1) requiere varias etapas de trituración, y el sistema de alimentación no permite que se acumule material sobre los cilindros, lo que puede provocar problemas de ahogamiento y dificultar la producción de material fino. Para obtener buenas razones de reducción, se requieren cilindros de mayor diámetro en relación con el tamaño de las partículas de alimentación.

Trituradoras de cilindros lisos

La trituradora de rodillos presenta una estructura similar a la de la trituradora de cilindros dentados. A veces, el cilindro presenta acanaladuras que aumentan la fricción y facilitan el desplazamiento del material hacia la zona de compresión y trituración. La alimentación puede ser a tragante lleno, de modo que siempre quede material sobre los rodillos. De esta forma, el equipo trabaja a su máxima capacidad, con el inconveniente de generar una mayor cantidad de finos. Si se alimenta en una capa (Figura 3), la compresión del material es casi pura entre los cilindros y se reduce la cantidad de finos, aunque entonces la producción es menor.

Figura 3. Alimentación en una capa. https://ocw.bib.upct.es/course/view.php?id=178&topic=3

Los trituradores de rodillos son eficientes en la reducción de materiales blandos o de dureza media, con una razón de reducción de 5:1 y una capacidad de hasta 250 t/h. Se utilizan en etapas secundarias y terciarias, así como en la molienda gruesa (2-3 mm). Compiten con los molinos de martillos en materiales blandos y con los conos en materiales duros y abrasivos. Normalmente, el paso del producto obtenido será del 85 % por la criba de abertura igual al reglaje.

Sin embargo, debido a su razón de reducción de aproximadamente 6:1 al trabajar a tragante lleno, estos equipos generan una cantidad excesiva de partículas finas, por lo que no se recomiendan para materiales muy duros o abrasivos. No obstante, ofrecen granulometrías regulares y sin fragmentos grandes ni finos si la alimentación es a una sola capa y en circuito cerrado.

Para los que estéis interesados, os dejo un problema resuelto sobre el tamaño máximo del material que puede alimentar a una trituradora de cilindros lisos: https://victoryepes.blogs.upv.es/2022/11/29/tamano-maximo-del-material-que-puede-alimentar-a-una-trituradora-de-cilindros-lisos/

Os dejo un par de vídeos que creo que os pueden dar una visión de este tipo de trituradoras. Espero que os gusten.

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Cálculo de la eficiencia de una criba de materiales

Criba vibratoria. http://procesosmetalurgicos1.blogspot.com/2014/02/cribado.html

Una criba perfecta solo dejaría pasar las partículas de tamaño igual o inferior a la apertura de la malla. Sin embargo, este proceso de separación se ve entorpecido por la probabilidad de que el movimiento de una partícula la lleve finalmente a enfrentarse a la apertura de la criba sin verse afectada por otras partículas en su trayectoria. Por tanto, se hace necesario definir la eficiencia de una criba.

Para determinar la eficiencia de una criba, se deben conocer las características del material que alimenta la criba, del material pasante y del rechazo. Considerando el material de rechazo, la eficiencia de cribado (η_r) sería la relación entre el peso de material total presente en la alimentación que debería recuperarse en el rechazo y el peso del material que es rechazado a la salida de la criba. Pero si tenemos en cuenta el material pasante, entonces la eficiencia de cribado (η_p) sería el cociente entre el peso del material total presente en la alimentación que debería recuperarse como pasante y el peso del material que finalmente se obtiene como pasante a la salida de la criba.

Además, las cribas no son perfectas. Pueden estar deformadas o rotas, por lo que podrían obtenerse partículas gruesas en el pasante. Por tanto, para obtener la eficiencia del cribado, se debe hacer un balance de materia.

A continuación os paso un problema resuelto sobre la eficiencia de una criba. Espero que os resulte interesante.

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Referencias:

FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación: tecnología, diseño y aplicación. Editorial Rocas y Minerales. 1ª edición. Fueyo Editores. Madrid, 371 pp. ISBN: 84-923128-2-3.

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia.

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Capacidad de producción de una machacadora de mandíbulas. Fórmula de Gieskieng

Figura 1. Animación del funcionamiento de una machacadora de mandíbulas. https://www.pinterest.es/pin/858639485203690372/

Las machacadoras de mandíbulas están diseñadas para satisfacer las necesidades de trituración primaria de los clientes de los sectores de canteras, minería y reciclaje (Figura 1). Se utiliza principalmente para triturar materiales con una resistencia a la compresión de hasta 320 MPa, caracterizados por su alta relación de reducción, alta producción, granulometría homogénea, estructura sencilla, funcionamiento fiable, fácil mantenimiento y bajo coste de operación, entre otras ventajas.

Para estimar su capacidad de producción, se pueden consultar los datos de los fabricantes o bien utilizar fórmulas empíricas. Entre dichas fórmulas, cabe mencionar la propuesta de Gieskieng en 1950.

En la Figura 2 se presenta un esquema de una machacadora de mandíbulas, elaborado por el profesor Pedro Martínez Pagán (Universidad Politécnica de Cartagena).

Figura 2. Esquema de machacadora de mandíbulas (Martínez, 2010)

Os adjunto un problema resuelto sobre el cálculo de la capacidad de una trituradora mediante la fórmula empírica de Gieseking. Espero que os resulte interesante.

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Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

¿Qué son los áridos?

http://www.traysho.es/servicios/distribucion-de-aridos-para-construccion/

Se denomina árido al material granulado que se utiliza principalmente como materia prima en la construcción. El árido se diferencia de otros materiales por su estabilidad química y su resistencia mecánica y se caracteriza por su tamaño. Según su origen, el árido puede ser natural, artificial o reciclado.

Si queréis ampliar información al respecto, os dejo el siguiente post sobre producción de áridos. También os aconsejo visitar la página web de la Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos (ANEFA) para obtener información adicional.

Veamos un vídeo de Canal Sur 2 en el que nos explican qué son los áridos, para qué sirven y su importancia para la economía andaluza.

También podemos ver el siguiente vídeo, producido por ANEFA y Holcim, grabado en la gravera El Puente. En él se explica, de manera humorística, el proceso de extracción de los áridos, sus usos y la restauración del medio ambiente. Espero que os guste.

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