Guia Sistemas Tratamiento Materiales

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Guía de Asis encia Técnica de EE en Sistemas de Tratamientos de Materiales Chanc do, Molienda, Agitación y Seca o

 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

INDICE 1.  INTRODUCCIÓN ......................................................................................... 7  2.  OBJETIVO DE LA GUÍA ............................................................................... 8  3.  TIPOLOGÍA DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE MATERIALES ............ 9  3.1  CHANCADO .............................................................................................. 9  3.2  MOLIENDA ............................................................................................. 10  3.3  AGITACIÓN ............................................................................................ 11  3.4  SECADO ................................................................................................ 12  4.  IDENTIFICACIÓN DE OPORTUNIDADES DE EFICIENCIA ENERGÉTICA ..... 15  4.1  REGISTRO DEL SISTEMA ............................................................................. 15  4.2  MOTOR ELÉCTRICO ................................................................................... 15  4.3  SISTEMA DE TRATAMIENTO DE MATERIALES ...................................................... 15  5.  MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA ................................................... 17  5.1  PARA TODOS LOS SISTEMAS ......................................................................... 17  5.1.1  De operación ................................................................................. 17   5.1.2  De mantención............................................................................... 17  5.1.3  De diseño ...................................................................................... 17  5.2  CHANCADO ............................................................................................ 18  5.2.1  De Operación ................................................................................. 18  5.2.2  De Mantención ............................................................................... 18  5.2.3  De Diseño ..................................................................................... 18  5.3  MOLIENDA ............................................................................................. 18      5.3.1 ................................................................................. 5.3.2  De De Operación Mantención ............................................................................... 18 18  5.3.3  De Diseño ..................................................................................... 18  5.4  AGITACIÓN ............................................................................................ 19  5.4.1  De Operación ................................................................................. 19  5.4.2  De Mantención ............................................................................... 19  5.4.3  De Diseño ..................................................................................... 19  5.5  SECADO ................................................................................................ 19  5.5.1  De Operación ................................................................................. 19  5.5.2  De Mantención ............................................................................... 20  5.5.3  De Diseño ..................................................................................... 20  5.6  POR NIVEL DE INVERSIÓN ........................................................................... 20 

6.  CASOS PRÁCTICOS .................................................................................. 23  6.1  MEDIDA 1: REDUCCIÓN DEL TAMAÑO DEL MOTOR EN UNA CHANCADORA PRIMARIA DE PIEDRA CALIZA................................................................................................. 23  6.2  MEDIDA 2: SEPARACIÓN DE PARTÍCULAS DE MATERIA PRIMA E INSTALACIÓN DE UNA CHANCADORA DE MANDÍBULAS PARA PARTÍCULAS GRANDES PARA INCREMENTAR SU RENDIMIENTO 24  6.3  MEDIDA 3: REDUCCIÓN DE FUNCIONAMIENTO DE UNA CHANCADORA CÓNICA EN UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE MATERIA PRIMA....................................................................... 26  6.4  MEDIDA 4: INCREMENTO DE LA ALTURA Y ÁNGULO DEL ELEVADOR DE LA CÁMARA DEL MOLINO DE SECADO DE CARBÓN ....................................................................................... 28  6.5  MEDIDA 5: MEJORA DEL PROCESO DE SECADO DE CARBÓN A TRAVÉS DEL AISLAMIENTO Y LA ADICIÓN DE UN DUCTO DE AIRE CALIENTE .................................................................. 29 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 6.6 

MEDIDA 6: RECUPERACIÓN DEL CALOR DE LOS GASES DE ESCAPE DE UN HORNO PARA RE UTILIZARLO EN SECADO ....................................................................................... 34  6.7  MEDIDA 7: REVISAR HORARIOS PARA REDUCIR EL TIEMPO DE FUNCIONAMIENTO DE EQUIPOS. 6.8 

  35 MEDIDA 8: INSTALAR CIERRES AUTOMÁTICOS .................................................... 36 

7.  RELACIÓN DE TÉRMINOS TÉCNICOS ........................................................ 37  8.  BIBLIOGRAFIA ........................................................................................ 39  9.  ANEXOS ................................................................................................... 41  9.1  DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE MATERIALES........................... 41  9.1.1  Chancado ...................................................................................... 41  9.1.2  Molienda ....................................................................................... 50  9.1.3  Agitación ....................................................................................... 71  9.1.4  Secado ......................................................................................... 77  9.2  PROCEDIMIENTOS DE REDIMENSIONAMIENTO ..................................................... 89  9.2.1  Chancado ...................................................................................... 89  9.2.2  Molienda ....................................................................................... 89  9.2.3  Agitación ....................................................................................... 91  9.2.4  Secado ......................................................................................... 93  9.3  PARTES DE UN AGITADOR ........................................................................... 95  9.4 .............................................................................................................. 96  9.5  PAUTAS PARA EL MONTAJE Y DESMONTAJE DE UN AGITADOR ................................... 97  9.6  RECUPERADORES DE CALOR RECOMENDADOS PARA SECADORES ............................... 98  9.6.1  Instalación de un Lecho fluidificado con tubos térmicos ....................... 98  9.6.2  Instalación de Sistemas Bi-Transfer .................................................. 99  9.6.3  Instalación de Intercambiadores de Tubos de Aletas ......................... 100  9.6.4  Instalación de Bombas de Calor ..................................................... 100  9.6.5 dedel Secadores .......................................... 102 101   9.6.6   Instalación Reconversión proceso Regenerativos de Secado ............................................... 9.7  CÁLCULO DEL NIVEL DE LLENADO DE UN MOLINO .............................................. 105  9.7.1  Molino Cilíndrico ........................................................................... 105  9.7.2  Molino Cilíndrico Cónico................................................................. 107  9.8  VALORES DEL ÍNDICE DE TRABAJO DEL MINERAL ............................................... 110  9.9  CÁLCULO DE DENSIDAD DE LA CARGA EN MOLIENDA SAG ................................... 110  9.10  CÁLCULO DE LA POTENCIA DE UN MOLINO ................................................... 112  9.11  MÉTODO DE DIMENSIONAMIENTO DE MOLINOS DE BOLAS DE BOND .................... 114 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales INDICE DE FIGURAS FIGURA 1 SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE MATERIALES A) CHANCADO, B) MOLIENDA, C) AGITACIÓN Y D) SECADO. ................................................................................................... 8  FIGURA 2 PREPARACIÓN DEL MATERIAL (ANTES DEL ARREGLO) ........................................... 25  FIGURA 3 PREPARACIÓN DEL MATERIAL (DESPUÉS DEL ARREGLO) ........................................ 25   FIGURA 4 VISTA AÉREA DE LA PLANTA DE COROMANDEL CEMENTS LTDA. ................................ 30  FIGURA 5 PROCESO DE MOLIENDA DE CARBÓN ANTES DE LA APLICACIÓN DE LAS MEDIDAS PROPUESTAS ................................................................................................................ 31  FIGURA 6 PROCESO DE MOLIENDA DE CARBÓN DESPUÉS DE LA APLICACIÓN DE LAS MEDIDAS PROPUESTAS ................................................................................................. 31  FIGURA 7 VISTA EN CORTE DE UNA CHANCADORA DE MANDÍBULAS ........................................ 42  FIGURA 8 TIPOS DE CHANCADORAS DE MANDÍBULA .......................................................... 42  FIGURA 9 PARTES DE UNA CHANCADORA DE MANDÍBULA BLAKE DE DOBLE EFECTO ...................... 43  FIGURA 10 VISTA EN CORTE DE UN CHANCADOR GIRATORIO............................................... 44  DE CHANCADORAS GIRATORIAS FIGURA ........................................................... IGURA 11 12  T GIPOS EOMETRÍA DE UN CHANCADOR GIRATORIO ..................................................... 44 45   FIGURA 13 VISTA EN CORTE DE UN CHANCADOR CÓNICO ................................................... 46  FIGURA 14 FUNCIONAMIENTO DE UN CHANCADOR DE RODILLOS LISOS . .................................. 47   FIGURA 15FUNCIONAMIENTO DE UN CHANCADOR DE UN SOLO RODILLO DENTADO. ..................... 47  FIGURA 16 CHANCADORA DE IMPACTO ........................................................................ 48  FIGURA 17 ESQUEMA DE UN CHANCADOR DE MARTILLOS.................................................... 49  FIGURA 18 CHANCADOR DE MARTILLOS ....................................................................... 49  FIGURA 19 PARTES DE UN MOLINO ............................................................................. 52  FIGURA 20 MOLINO DE BARRAS ................................................................................ 53  FIGURA 21  MOLINO DE BARRAS DE DESCARGA PERIFÉRICA CENTRAL ..................................... 54  FIGURA 22 MOLINO DE BARRAS DE DESCARGA PERIFÉRICA EXTERNA ...................................... 54  FIGURA 23 MOLINO DE BARRAS DE DESCARGA REBALSE .................................................... 55  FIGURA 24 MOLINO DE BOLAS.................................................................................. 55  FIGURA 25 MOLINO DE BOLAS EN OPERACIÓN ............................................................... 56  FIGURA 26 MOLINO DE RODILLOS ............................................................................. 57  FIGURA 27 MOLIENDA AG CON CHANCADO DE PEBBLES .................................................... 59  FIGURA 28 MOLIENDA AG CON MOLIENDA DE BOLAS EN SERIE ............................................ 59  FIGURA 29 MOVIMIENTOS DE LA CARGA EN UN MOLINO HORIZONTAL ..................................... 60  FIGURA 30 REPRESENTACIÓN DEL NIVEL DE LLENADO DE UN MOLINO HORIZONTAL ..................... 61  FIGURA 31 REPRESENTACIÓN DE H Y D EN UN MOLINO HORIZONTAL ..................................... 62  FIGURA 32 ESQUEMA DE ÁNGULO DE LEVANTAMIENTO DE LA CARGA ...................................... 64  FIGURA 33 ESQUEMA DE LA ROTACIÓN DE UN MOLINO ...................................................... 65  FIGURA 34 DEMANDA DE POTENCIA DE UN MOLINO SEMIAUTÓGENO EN FUNCIÓN DEL LLENADO (J) PARA DISTINTOS NIVELES DE CARGA DE BOLAS (JB) .......................................................... 66  DE FTÍPICOS UNCIONAMIENTO DE UN AGITADO FIGURA AGITADOR ............................................ 71 IGURA 35 36  PCRINCIPIO OMPONENTES DE UN TANQUE ............................................... 72   FIGURA 37 AGITADOR DE MOTOR ELÉCTRICO ................................................................ 72  FIGURA 38 AGITADOR DE MOTOR NEUMÁTICO ............................................................... 73  FIGURA 39 AGITADOR PORTÁTIL ............................................................................... 73  FIGURA 40 AGITADOR DE MONTAJE FIJO...................................................................... 74  FIGURA 41 AGITADOR DE MONTAJE LATERAL ................................................................. 74  FIGURA 42 CAMPOS DE VELOCIDAD EN EL DEPÓSITO DE AGITACIÓN CON (A) AGITACIÓN AXIAL Y (B)  AGITACIÓN RADIAL.......................................................................................... 75  FIGURA 43 TIPOS DE AGITADORES DE PALA .................................................................. 75  FIGURA 44 TIPOS DE AGITADORES DE TURBINA ............................................................. 76  FIGURA 45 TIPOS DE AGITADORES DE HÉLICE ............................................................... 77  FIGURA 46 FUNCIONAMIENTO DE UN SECADOR DE BANDEJAS O SECADOR DE ANAQUELES ............ 78 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales FIGURA 47 SECADOR DE BAGAZO POR TRANSPORTE NEUMÁTICO ......................................... 78  FIGURA 48 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UN SECADOR ROTATORIO CON CALENTAMIENTO DIRECTO .. 79  FIGURA 49 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UN SECADOR POR ASPERSIÓN ................................. 80  DE SECADO A TRAVÉS DE UN SECADOR HORIZONTAL ............................... 81  FFIGURA IGURA 50 51  S SISTEMA ECADOR VERTICAL ................................................................................ 81  FIGURA 52 SECADORES CONTINUOS DE TÚNEL: A) SECADOR DE CARRETILLAS CON FLUJO DE AIRE A CONTRACORRIENTE, B) SECADOR DE BANDA TRANSPORTADORA CON CIRCULACIÓN CRUZADA ... 82  FIGURA 53 PROCESO DE SECADO A TRAVÉS DE UN LECHO FLUIDIZADO .................................. 83  FIGURA 54 SECADOR DE BANDEJAS............................................................................ 84  FIGURA 55 SECADOR DE CILINDRO ............................................................................ 85  FIGURA 56 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UN SECADOR DE TAMBOR....................................... 85  FIGURA 57 SECADOR ROTATORIO DE TUBO DE VAPOR ...................................................... 86  FIGURA 58 SECADOR POR CONGELACIÓN ..................................................................... 87  FIGURA 59 REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE UN SECADOR ROTATORIO AL VACÍO CON ALIMENTACIÓN A CORRIENTE Y CONTRA-CORRIENTE. ..................................................................... 88  FIGURA 60 SECADOR DE BANDEJAS AL VACÍO ................................................................ 88  FIGURA 61 RECIPIENTE AGITADO MECÁNICAMENTE CON UN TUBO DE ASPIRACIÓN ..................... 91  FIGURA 62 DISCO CON ALETAS ................................................................................. 93  FIGURA 63 PARTES DE UN AGITADOR.......................................................................... 95  FIGURA 64 PARTES DEL MOTO-REDUCTOR DE UN AGITADOR .............................................. 96  FIGURA 65 FORMA CORRECTA DE COLOCAR EL V-RING ...................................................... 97  FIGURA 66 SECADERO DE LECHO FLUIDIFICADO PARA RECUPERAR CALOR ................................ 98  FIGURA 67 UTILIZACIÓN DE TUBOS TÉRMICOS PARA RECUPERAR CALOR EN UN SECADERO DE LECHO FLUIDIFICADO ............................................................................................... 99  FIGURA 68 SISTEMA BI-TRANSFER CON FLUIDO TÉRMICO EN UN SECADERO CONTINUO  ................. 99  FIGURA 69 INTERCAMBIADOR DE TUBOS DE ALETAS. ESQUEMA DE DISPOSICIÓN EN UN SECADERO ROTATIVO .................................................................................................. 100  FIGURA 70 DISPOSICIÓN DE BOMBA DE CALOR PARA RECUPERAR CALOR DE VAHOS DE UN SECADERO

.............................................................................................................. FIGURA 71 SECADERO REGENERATIVO ...................................................................... 100 101   FIGURA 72 REPRESENTACIÓN DE LA CARGA DE UN MOLINO ............................................... 105  FIGURA 73 REPRESENTACIÓN DEL ÁREA DEL SECTOR Y EL TRIÁNGULO DE UN MOLINO ................ 105  FIGURA 74 REPRESENTACIÓN DE LA CARGA DE UN MOLINO CÓNICO ..................................... 107  FIGURA 75 NIVEL DE LLENADO DE UN MOLINO.............................................................. 108  FIGURA 76 COMPORTAMIENTO DE LA DENSIDAD APARENTE DE LA CARGA VERSUS EL NIVEL DE LLENADO .............................................................................................................. 111  FIGURA 77 CIRCUITO DE MOLIENDA ......................................................................... 114 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales INDICE DE TABLAS TABLA 1 TIPOS DE CHANCADORAS ............................................................................... 9  OLINOS .................................................................................... TABLA ABLA 2 3  TIPOS IPOS DE DE M AGITADORES ................................................................................ 10 11   TABLA 4 TIPOS DE SECADORES ................................................................................. 12  TABLA 5 MEDIDAS DE EE PARA TODOS LOS SISTEMAS ...................................................... 21  TABLA 6 MEDIDAS DE EE PARA SISTEMAS DE CHANCADO .................................................. 21  TABLA 7 MEDIDAS DE EE PARA SISTEMAS DE MOLIENDA ................................................... 22  TABLA 8 MEDIDAS DE EE PARA SISTEMAS DE AGITACIÓN .................................................. 22  TABLA 9 MEDIDAS DE EE PARA SISTEMAS DE SECADO ...................................................... 22  TABLA 14 FACTORES RELACIONADOS CON EL AISLAMIENTO DEL DUCTO DE AIRE CALIENTE ............ 33  TABLA 15 RESULTADOS DESPUÉS DEL AISLAMIENTO DEL DUCTO DE AIRE CALIENTE ..................... 34  TABLA 16 RESUMEN DE LOS RESULTADOS TRAS LA APLICACIÓN DE LAS MEDIDAS PROPUESTAS ....... 34  TABLA 17 RESULTADOS OBTENIDOS LUEGO DE IMPLEMENTAR LAS MEDIDAS PROPUESTAS .............. 35  TABLA 16 FUNCIÓN DE LLENADO EN FUNCIÓN DE LA ALTURA Y RADIO DEL MOLINO . ................... 106  TABLA 17 NIVEL DE LLENADO EN UN MOLINO SAG ........................................................ 108  TABLA 18 VALORES TÍPICOS DEL ÍNDICE DE TRABAJO PARA DISTINTOS MATERIALES. ................ 110  TABLA 19 DENSIDAD APARENTE DE LA CARGA PARA DIFERENTES NIVELES DE LLENADO.............. 111 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 1.  Introducción1  El tratamiento de materiales es, hoy en día, una etapa esencial en la industria de todo tipo. Para realizarlalos diferentes que requiere auna previamente necesita procesar materia prima procesos para así acondicionarla sus industria, requerimientos. Entre todos los procesos existentes para procesar la materia prima, esta Guía de Asistencia Técnica se centra en 4 de ellos, que son: Chancado, Molienda, Agitación y Secado. Los dos primeros forman parte de la conminución, que consiste en reducir el tamaño de las partículas de un material para su posterior procesamiento. El chancado y molienda hacen a la vez de procesos complementarios, ya que éstos se aplican para distintos tamaños de partículas. Su aplicación industrial viene desde tiempos antiguos, en los que se usaba molinos para moler granos y generar harina de cualquier cereal, hasta las industrias refrigeración, etc. más sofisticadas como son las del cemento, plásticos, químicos, El siguiente proceso es el de Agitación, que consiste en mezclar distintos tipos de materiales para su posterior procesado. La aplicación a nivel industrial de la agitación puede observarse en las siguientes industrias: Productos químicos refinados, agroquímicos y productos farmacéuticos, Petroquímica, Biotecnología, Procesamiento de Polímeros, Pinturas, Cosméticos, Alimentación, Agua potable y tratamiento de aguas residuales, pulpa y papel, procesamiento de minerales, etc. El último proceso que presenta esta Guía de Asistencia Técnica es el de Secado, proceso que consiste en disminuir el porcentaje de humedad de un material dado. Su aplicación a nivel industrial se da en las siguientesMateriales industrias: Industria papelera, Agroalimentaria, Textil, Química, Cemento, de Construcción, Electrometalurgia, Minería, etc.

1

"Estas guías pertenecen al proyecto de licitación ID 5685-59-LE09, desarrolladas por Servicios de Ingeniería Deuman Limitada".

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 2.  Objetivo de la guía La presente Guía de Asistencia Técnica en Sistemas de Tratamiento de Materiales, ha sido elaborada el fin de entregar a los ausuarios conceptos necesarios, teóricos y prácticos para con comprender los procesos los quelos puede ser sometido todo tipo de material para posteriores usos, priorizando en el incremento de la eficiencia energética de los procesos relacionados como son: Chancado, Molienda, Agitación y Secado, mediante la aplicación de distintas medidas propuestas para el sector industrial. En la Figura 1 se muestra los distintos procesos que abarca la presente Guía de Asistencia Técnica.

Figura 1 Sistemas de Tratamiento de Materiales a) Chancado, b) Molienda, c) Agitación y d) Secado.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

3.  Tipología de los Sistemas de Tratamiento de Materiales En esta se presenta un breve de los tipos de equipos usados en cada etapa desección un sistema de tratamiento deresumen materiales. 3.1  Chancado En la Tabla 1 se muestran los tipos de chancadoras, para mayor detalle, ver la Sección 9.1. Tabla 1 Tipos de Chancadoras

Tipo

Imagen

Chancador de Mandíbulas

Chancador Giratorio

Chancador Cónico

Chancador de Rodillos

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

Chancador de Impacto

Chancador de Martillos

3.2  Molienda En la Tabla 2 se muestran los tipos de molinos, para mayor detalle ver Sección 9.1.2. Tabla 2 Tipos de Molinos 

Tipo

Imagen

Molino de Barras

Molino de Bolas

Molino de Rodillos

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 3.3  Agitación

En la Tabla 3 se muestran los tipos de agitadores, para mayor detalle ver Sección 9.1.3. Tabla 3 Tipos de Agitadores

Tipo

 

Imagen

Por el tipo de Motor De motor eléctrico   De motor neumático  

 

Por el tipo de Montaje Portátiles

     

 

De De Montaje Montaje fijo lateral

Por el tipo de flujo que generan De Flujo Axial   De Flujo Radial  

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

 

Por el tipo de Rodete De Palas   De Turbina   De Hélice  

3.4  Secado En la Tabla 4 se muestran los tipos de secadores, para mayor detalle ver Sección 9.1.4. Tabla 4 Tipos de Secadores

Tipo Secadores Directos

Imagen

a.  Continuos   Secadores Bandeja   Secadores de Transportador Neumático   Secadores Rotatorios   Secadores por Aspersión   Secadores Horizontales   Secadores Verticales   Secadores de Túnel   Lecho Fluidizado

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

b.  Por lotes  

Secadores lotes de circulación por directa   Secadores de bandejas y compartimientos

Secadores Indirectos

c.  Continuos   Secadores de cilindro   Secadores de tambor   Secadores de transportador de tornillo   Secadores rotatorios de tubo de vapor   Secadores de bandejas vibratorias

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

d.  Por lotes   Secadores de artesas agitadas   Secadores por congelación   Secadores rotatorios al vacío   Secadores de bandejas al vacío

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 4.  Identificación de Oportunidades de Eficiencia Energética En esta sección se presenta el procedimiento general a tenerse en cuenta al momento de realizar oportunidades un diagnosticodeo medidas auto-diagnóstico del sistema motriz objetivo de identificar de eficiencia energética quecon se elconcreten en ahorros efectivos en la correcta operación de los sistemas. 4.1  Registro del Sistema a.  Registrar las características del sistema motriz y comparar con los datos de la placa del fabricante. 4.2  Motor Eléctrico a.  Verificar la operación del motor eléctrico en condiciones de operación respecto de sus condiciones nominales. Tener en cuenta, especialmente, los siguientes parámetros eléctricos: amperaje, voltaje de alimentación y factor de potencia. b.  Inspeccionar del tipo de arranque. c.  Identificar fugas de corriente con el uso de un medidor de voltaje, detectando diferencias de potencial entre el neutro y tierra. d.  Verificar el estado de los acoplamientos entre el motor eléctrico y la carga impulsada (chancador, molino, agitador, ventilador del secador). e.  Verificar si los sistemas funcionan en determinados momentos en vacío. f.  Verificar que el motor eléctrico se encuentre ventilado y lejos de fuentes de calor. 4.3  Sistema de Tratamiento de Materiales a.  Contrastar el nivel de producción del sistema (chancado,nominal. molienda, agitación o secado) durante la operación, con respecto a su capacidad b.  Verificar que el sistema se encuentre correctamente instalado de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. c.  Revisar si el sistema ha sufrido alguna modificación en el tiempo y si ésta ha sido considerada en el redimensionamiento del motor. d.  Inspeccionar la limpieza del sistema en zonas que pueden perjudicar su correcto funcionamiento, zonas con lubricación, dispositivos de control, etc. e.  Verificar si el sistema tiene los sistemas de control necesarios para su funcionamiento, es decir, si detecta las partidas y detenciones, variaciones de carga o velocidad. f.  Inspeccionar el tablero de control, dispositivos y automatismos con los que cuenta el sistema. g.  Inspeccionar los revestimientos en las chancadoras, su mal estado afecta en el rendimiento del sistema. h.  Verificar la existencia de fugas en tuberías o ductos para el caso de un sistema de secado. i.  Verificar el estado del sistema de transmisión (correas, cadenas, engranajes, reductores de velocidad, etc.)  j.  Verificar el nivel de lubricante en aquellos sistemas que lo emplean (chancado, molienda y agitación). k.  Verificar el estado del aislamiento térmico de los equipos en un sistema de secado (intercambiadores de calor, etc.) l.  Verificar el estado de los filtros de los sistemas de lubricación y demás componentes.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales m.  Realizar las mediciones de consumo eléctrico para establecer la línea de base. n.  Verificar el sub o sobre dimensionamiento del sistema, como por ejemplo las dimensiones de barras o bolas en los molinos, capacidad de producción de o.  p.  q. 

chancadoras, del tanque de agitación, etc. sea eficiente. Verificar que eldimensiones zarandeo previo al chancado y/o molienda Verificar la ausencia de remolinos en el tanque de agitación. Verificar el estado de los quemadores para los sistemas de secado.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 5.  Medidas de Eficiencia Energética En esta sección, se proponen medidas para mejorar la eficiencia energética de los sistemas de tratamiento de materiales. inicio se plantean medidas aplicables a todos los sistemas, para posteriormente entrarAlen detalle a cada sistema. 5.1  Para todos los sistemas 5.1.1  De operación a.  Adquirir los equipos de acuerdo a los requerimientos de produción. El ahorro de energía conseguido por esta medida oscila entre el 5% al 20%. b.  Apagar los equipos cuando no se requiera que estén funcionando o estén trabajando en vacío ya que consumen energía innecesariamente. El ahorro de energía conseguido por esta medida fluctúa entre un 10% a un 20%. c.  Corregir la caída de tensión en los alimentadores del motor eléctrico. Una tensión reducida en los terminales del motor genera un incremento de la corriente, sobrecalentamiento y disminución de su eficiencia. d.  Balancear la tensión de alimentación en los motores trifásicos de corriente alterna, ya que mientras menor sea el desbalance, los motores operarán con mayor eficiencia. e.  Utilizar arrancadores a tensión reducida en aquellos motores que realizan un número elevado de arranques. Con esta medida se evita un calentamiento excesivo en los conductores y se logrará disminuir las pérdidas durante la aceleración. 5.1.2  De mantención a.  Verificar la alineación dellasmotor con por la carga impulsada. Una alineaciónperiódicamente defectuosa puede incrementar pérdidas rozamiento y en caso extremo ocasionar daños mayores en el motor y en la carga. b.  Realizar limpiezas periódicas de todos los equipos, ya que la suciedad en ciertos equipos podría provocar fallas en su funcionamiento a largo plazo y una progresiva disminución de su eficiencia. c.  Verificar los parámetros de lubricación, tales como presión y temperatura para no generar un incremento en las pérdidas por fricción. Además de realizar una constante limpieza del óleo, las mallas o filtros y del radiador para evitar obstrucciones. d.  Verificar el estado de la transmisión (correas, engranajes, reductores, etc.) para evitar posibles paradas de emergencia y llevar un control de las pérdidas existentes por fricción. 5.1.3  De diseño a.  Reemplazar los motores sobredimensionados o verificar que estén correctamente dimensionados para así evitar gastos innecesarios de energía. b.  Instalar un sistema de gestión para el control y correcta administración de la energía entregada a cada equipo. c.  Instalar variadores de frecuencia para poder regular la velocidad de giro del motor eléctrico y así regular la energía consumida por éste.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 5.2  Chancado 5.2.1  De Operación a.  Verificar el chancador tengaaluna adecuadaa alimentación, carga reducida que podría hacer trabajar chancador un porcentajeyadeque su una capacidad nominal, implicando un gasto de energía innecesario. b.  Verificar que el zarandeo previo a la alimentación del chancador sea el adecuado en amplitud, velocidad de zarandeo, las mallas y el espesor de la carnada. Con esto se evitaría que la chancadora trabaje en períodos con baja carga. Por otra parte si la carnada presenta un espesor mayor a lo establecido, la chancadora requerirá mayor energía para procesar el material. 5.2.2  De Mantención a.  Verificar el desgaste de los revestimientos, ya que si esto no es controlado podría generar una mala operación en consumo la chancadora y disminuir su rendimiento, lo que se reflejará en un mayor de energía. 5.2.3  De Diseño a.  Verificar que el chancador trabaje dentro de los límites de volumen, potencia y fuerza para los que fue diseñado. De lo contrario el chancador podría estar sub o sobre dimensionado, debiendo evaluarse la posibilidad de cambiarlo por uno que se adecue a las necesidades requeridas. b.  Reemplazar el chancador por uno más adecuado al proceso. 5.3  Molienda 5.3.1  De Operación a.  Verificar que el molino tenga una adecuada alimentación, ya que una carga reducida podría hacer trabajar al molino a un porcentaje de su capacidad nominal, lo cual implicaría un gasto de energía innecesario. b.  Verificar que el zarandeo previo a la alimentación del molino sea el adecuado a amplitud, velocidad de zarandeo, las mallas y el espesor de la carnada. Con esto se evitaría que el molino trabaje en períodos con baja carga. Por otra parte si la carnada presenta un espesor mayor a lo establecido el molino requerirá mayor energía para procesar el material. 5.3.2  De Mantención a.  Realizar la descarga del contenido del molino para una limpieza interna y así  evitar acumulaciones de material en las paredes del molino, ya que esto podría ocasionar una disminución en su capacidad y por ende requeriría más tiempo para procesar, gastando así mayor energía. 5.3.3  De Diseño a.  Verificar que la carga sea la correcta en un molino de bolas para que el rendimiento de la molienda sea el adecuado. Esto se logra distribuyendo de manera adecuada las bolas, alternando los tamaños para una molienda eficiente y económica.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales b.  Verificar la velocidad de operación del molino de barras, ya que esto podría llevar a un desgaste excesivo de las barras y así disminuir el rendimiento de la molienda, lo que incidirá en un mayor consumo de energía. c.  Reemplazar el equipo. molino por uno más adecuado al proceso, de acuerdo a la antigüedad del 5.4  Agitación 5.4.1  De Operación a.  Inspeccionar el eje de agitación y realizar su limpieza regularmente, ya que la acumulación de material en el eje podría ocasionar que la agitación no sea uniforme. Además, de requerir mayor energía para realizar el proceso por la presencia de material acumulado en el eje. 5.4.2  De Mantención a.  Verificar el ajuste del sello mecánico (anillo V-ring), ya que un ajuste inadecuado podría ocasionar un rápido desgaste en la junta, aumentando la fricción entre los componentes. 5.4.3  De Diseño a.  Verificar que la geometría del tanque de agitación sea la correcta. Los tanques de agitación deben tener un fondo redondeado, ya que si fueran rectos, el fluido no podría penetrar. Esto provocaría una agitación insuficiente, requiriéndose más tiempo de operación para obtener un mezclado uniforme, con el consiguiente gasto adicional de energía. b.  Cuando se emplean agitadores de aspas un para agitar La fluidos de baja en tanques sin deflectores, se generara vórtice. eficiencia del viscosidad mezclado en un sistema con vórtice es generalmente menor que la correspondiente sin vórtice, requiriendo más tiempo de operación para obtener un mezclado uniforme. Evitar la formación de remolinos y vórtices en el tanque de agitación mediante la instalación de placas deflectoras o bafles, su ancho no debe ser mayor que 1/12 del diámetro del tanque. Para líquidos de alta velocidad su resistencia natural a fluir amortiguará la formación del vórtice, al grado que el ancho de los bafles se reduce a 1/20 del diámetro del tanque. Para fluidos viscosos se recomienda colocar los deflectores a una distancia de la pared igual al ancho del deflector para evitar zonas estancadas detrás de estos. c.  Usar agitadores sumergibles para mantener sólidos en suspensión, resuspensión, mezcla, circulación del líquido o des-estratificación, ya que estos ofrecen mayor flexibilidad y ahorros considerables de energía. 5.5  Secado 5.5.1  De Operación a.  Revolver, a intervalos predeterminados, el producto que se desea secar para evitar la irregularidad en la humedad final del producto. Para esto se debe desconectar el ventilador y mover el producto con una pala, con lo cual se logrará que el secado sea más eficiente.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 5.5.2  De Mantención a.  Verificar el estado de aislamientos de conductos y tuberías, para evitar pérdidas excesivas de energía al mediode ambiente. en el consumo de combustible un 0.5% Esta hastamedida un 2%.puede lograr un ahorro 5.5.3  De Diseño a.  Instalar recuperadores de calor (ver Sección 9.6), para así reutilizar el calor de los gases que salen del secador. b.  Sustituir los secadores eléctricos por otros que consuman combustibles alternativos. Esta medida debe realizarse después de hacer un análisis económico entre el precio del combustible y el precio de la energía eléctrica. c.  Instalar equipos que optimicen la combustión. 5.6  Por Nivel de Inversión Las medidas de EE presentadas anteriormente se pueden dividir, a su vez, según el nivel de inversión. Tal como se puede apreciar en la Tabla 5, se tienen las medidas sin inversión o baja inversión, medidas de mediana inversión y medidas de alta inversión. El criterio usado para efectuar esta clasificación fue el siguiente: Medidas Sin Inversión o de Baja Inversión Comúnmente llamadas de "housekeeping", estas medidas están relacionadas con los modos operativos, seguimiento y control, y pueden representar aproximadamente hasta el 15% del costo del sistema. Medidas de Mediana Inversión Comúnmente llamadas de "retrofitting", estas medidas generalmente tienen un tiempo de retorno cercano a un año o un costo aproximado entre el 16 y 85% del costo del sistema. Medidas de Alta Inversión Estas medidas se refieren a cambios de tecnologías o procesos con largos tiempo de retorno y representan un costo aproximado mayor al 86% del costo del sistema.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Tabla 5 Medidas de EE para todos los Sistemas

Nivel de Inversión

Mediana Inversión

Medida Apagar los equipos cuando trabajen en vacío. Corregir caídas de tensión en los alimentadores. Balancear la tensión de alimentación en motores trifásicos AC. Programar los procedimientos para que sean oportunos. Verificar la alineación y el estado de la transmisión del motor con la carga impulsada. Realizar limpiezas periódicas de todos los equipos. Verificar los parámetros de lubricación. Instalar un sistema de gestión para el control de energía. Instalar variadores de frecuencia. Reemplazar los motores sobredimensionados por motores adecuados.

Alta Inversión

Tabla 6 Medidas de EE para Sistemas de Chancado

Nivel de Inversión Medida Ninguna o Baja Verificar que la alimentación sea adecuada. Inversión Verificar que el zarandeo previo sea suficiente para la carga. Verificar el desgaste de los revestimientos. Verificar el estado de la Transmisión. Mediana Inversión

Verificar que el chancador trabaje dentro de los límites de volumen, potencia y fuerza para los que fue diseñado.

Alta Inversión

Reemplazar el chancador por uno más adecuado al proceso.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Tabla 7 Medidas de EE para Sistemas de Molienda

Nivel de Inversión

Ninguna o Baja Inversión

Mediana Inversión Alta Inversión

Medida Verificar que la alimentación sea adecuada. Verificar que el zarandeo previo sea el suficiente para la carga. Verificar que la carga de molino sea la correcta. Verificar la velocidad de operación del molino. Realizar la descarga del contenido del molino para limpiarlo internamente. Alternar los tamaños de las bolas para los molinos de bolas. Cambiar las barras del molino a tiempo, para evitar sobre trabajo y gasto de energía. Reemplazar el molino por uno más adecuado al proceso.

Tabla 8 Medidas de EE para Sistemas de Agitación

Nivel de Inversión Ninguna o Baja Inversión Mediana Inversión Alta Inversión

Medida Inspeccionar el eje de agitación y limpiarlo regularmente. Verificar el ajuste del sello mecánico (anillo V-ring). Verificar que la geometría del tanque sea la correcta. Instalar placas deflectoras o bafles para evitar la formación de remolinos y vórtices, evitando gasto excesivo de energía. Usar agitadores sumergibles para mantener sólidos en suspensión, re-suspensión, mezcla, circulación del líquido o des-estratificación.

Tabla 9 Medidas de EE para Sistemas de Secado

Nivel de Inversión

Medida Permitir que los productos ingresen al secador lo más caliente posible y realizar un adecuado control de la humedad del aire durante el proceso. Ninguna o Baja Inversión Revolver el producto que se desea secar para evitar irregularidades en la humedad final del producto. Mediana Inversión Alta Inversión

Verificar el estadoque de optimicen aislamientos de conductosevitando y tuberías. Instalar equipos la combustión, gasto innecesario de energía. Además, adecuar el flujo de aire (caudal) del secado a los requerimientos del proceso Sustituir los secadores eléctricos por otros que consuman combustibles alternativos. Instalar recuperadores de calor.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 6.  Casos Prácticos A continuación, se presenta la estimación del ahorro de energía mediante distintos ejemplos aplicación. El consumo, valor del se costo de mediante energía, para el cálculo del delcálculo valor económicode asociado a dicho obtuvo la metodología del precio monómico de la energía para una planta tipo. Este valor será utilizado en todos los ejemplos de la presente guía y su valor es 64 $/kWh. 6.1  Medida 1: Reducción del Tamaño del Motor en una Chancadora Primaria de Piedra Caliza Coromandel Cementos Ltd., es un fabricante de cemento OPC (Ordinary Portland Cement) al sur de India, que actualmente produce alrededor de 460 toneladas por día de cemento OPC. La piedray caliza desde la cantera en lademina por volquetes forma dea bloques piedrasllega de alrededor de 300 mm tamaño. Estas son en sometidas una reducción de tamaño primaria por una chancadora primaria (de martillos) operando a una capacidad de 50 – 60 TPH2 (nominal 100 TPH). El tamaño de entrada especificado a la chancadora es de (-) 300 mm. El motor principal de la chancadora primaria de piedra caliza de 220 KW fue reemplazado por otro motor de 165 KW con el fin de reducir el consumo de potencia. Esta medida resulto en un beneficio monetario anual de USD 2354 por año y la inversión de USD 2326 fue recuperada en menos de un año. Observaciones: Reducción del consumo motor de menor tamaño.de la chancadora de piedra caliza por la operación con un Antes de la Modificación: Capacidad del Motor Principal de la Chancadora Primaria de Piedra Caliza: 220 KW.   Consumo correspondiente de Potencia por la Chancadora: 118 KW.  

•

•

Después de la Modificación: •

 

Capacidad 165 KW del Motor Principal de la Chancadora Primaria de Piedra Caliza:   Variación en consumo correspondiente de potencia por la chancadora: 8 KW.

•

2

Toneladas por Hora

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Los resultados del cambio del motor se reflejan en la Tabla : Tabla 10 Resultados de la reducción del tamaño del motor de una chancadora primaria Reducción del Tamaño del Motor en una Chancadora Primaria Potencia del chancador Potencia reducida del chancador Costo de energía eléctrica Tiempo de operación Inversión Ahorro anual Tiempo de Recuperación

Wchr Wchr c t I A tr

En India 118 110 42.89 3410 1224210 1169973.728 12.56

En Chile 118 110 64 3410 1224210 1745920 8.41

Unidades KW KW $/kWh h $ $ meses

Fuente: Energy Efficiency Guide for Industry in Asia, Cases Studies

6.2  Medida 2: Separación de Partículas de Materia Prima e Instalación de una Chancadora de Mandíbulas para partículas grandes para incrementar su rendimiento Lanka Tiles una fábrica de cerámica a base de baldosas en Sri Lanka. Se observaron picos regulares en el consumo de electricidad combinados con interferencias regulares del chancador de mandíbulas con partículas de gran tamaño. resolver este problema, partículas grandes rompen de en pequeñas Para partículas antes de entrar en lalas tolva de material y unasetrituradora mandíbula adicional fue instalada para reducir aún más el tamaño de las partículas. Estas modificaciones costaron USD 5.000. El consumo de energía específica se redujo de $693.6 a $450.8 por tonelada de producto, lo que equivale a 36.000 kWh ó USD 3.600 para el año 2004. El período de recuperación fue de 14 meses. Las emisiones de gases de efecto invernadero se redujeron a 7 toneladas de CO2 al año. Además, el rendimiento de materiales aumentó de 3 a 5,5 toneladas por hora y por lo tanto se aumentó la producción de baldosas. Observaciones: El equipo observó peaks regulares en el consumo de energía del sistema de chancado y un bajo rendimiento de material de 3 toneladas por hora. A causa de la investigación se encontró atascos frecuentes de partículas de gran tamaño en los chancadores de mandíbulas. Opciones: Las siguientes opciones fueron seleccionadas e implementadas después de la finalización de un análisis de factibilidad financiera y técnica:

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Sistemas de Tratamiento de Materiales La segregación de partículas de material de gran tamaño y ruptura en pedazos más pequeños antes de la alimentación en la tolva de material.   La instalación de una chancadora de mandíbulas adicional para romper las  

•

•

partículas grandes en pedazos más pequeños. En la Figura 2 se muestra la preparación del material antes de la instalación de la chancadora de mandíbulas, y en la Figura 3 después de su instalación.

Figura 2 Preparación del Material (Antes del Arreglo)

Fuente: Lanka Tiles Limited. Separation of Large Raw Material Particles and Installation of Additional Jaw Crusher for Large Particles to Increase Crusher throughput. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia.

Figura 3 Preparación del Material (Después del Arreglo)

Fuente: Lanka Tiles Limited. Separation of Large Raw Material Particles and Installation of Additional Jaw Crusher for Large Particles to Increase Crusher throughput. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Resultados: Como resultado de las modificaciones, el rendimiento del material se incrementó y el consumo específico de energía se redujo: Rendimiento del Material (ton/h) Costo específico de electricidad ($/ton producto)

Antes 3 693.6

Después 5.5 450.8

Beneficios Económicos: Inversión: US$ 5.000 Ahorro de Costos Anuales: US$ 3.600 (de ahorro de energía, excluyendo incrementos en la producción)   Periodo de Recuperación: 14 meses.    

• •

•

Otros Beneficios: Reducción del ruido debido a la entrada de partículas de menor tamaño a la chancadora, contribuyendo a un mejor entorno de trabajo.   El equipo identificó que la segregación de partículas podría también ser implementado en el nivel de alimentación del proceso.  

•

•

6.3  Medida 3: Reducción de Funcionamiento de una Chancadora Cónica en una Planta de Tratamiento de Materia Prima Rashtriya Ispat Nigam Limited (RINL) es la entidad corporativa de Visakhapatnam Steel Plant. La planta de acero se encuentra a 26 km al sur de la ciudad de Visakhapatnam. La planta tiene capacidad para producir 2.656 MMT 3  (millones de toneladas) por año de acero para la venta, de los cuales 2,410 MMT es acero terminado. El mineral de hierro es traído por volquetes y cargado en dos grandes bunkers que mantienen un llenado simultáneamente. Los trozos de hierro se obtienen en extrañas formas y tamaños y deben estar preparados para adaptarse a las exigencias de los altos hornos. Por lo tanto, el mineral necesita ser chancado para tener el tamaño adecuado. Los dos bunkers proveen de trozos de mineral a tres chancadoras de cono para la reducción del tamaño necesario. De los tres trituradoras de cono, normalmente se necesita dos en operación y uno en espera. Sin embargo, es necesario mantener los tres trituradoras de cono en la operación, principalmente porque el proceso de llenado es un proceso aleatorio y las condiciones de llenado son también imprevisibles. Muy a menudo sucede que, mientras un bunker está lleno, el otro puede estar sólo medio o vacío. Teniendo en cuenta esta característica impredecible, las tres trituradoras de cono se mantienen operativas, para garantizar que el chancado de la materia prima sea cuidadoso, incluso en situaciones en que un bunker puede estar vacío. Sin embargo, en este escenario, el funcionamiento de una trituradora de cono es en 3

 Millones de Toneladas  

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Sistemas de Tratamiento de Materiales exceso. Para la carga dada, dos trituradoras de cono son más que suficientes (cada una se carga a menos de 50%). Así, para el período de chancado una chancadora extra (la tercera) de cono está operando en vacío y consumiendo electricidad. Observaciones:              

• • • • • • •

•

 

Numero de Chancadoras de Cono disponibles: 3 Numero de Chancadoras de Cono en operación: 3 Chancadoras de Cono cargadas: 2 (cualquiera de las 3) Chancadoras operando en vacío: 1 Carga de las chancadoras: aproximadamente 50% cada una. Potencia nominal de cada motor de las chancadoras: 200 KW. Potencia de entrada actual del motor de cada una de las chancadoras (promedio): 100 KW. Horas hrs/día.de operación de la planta de chancado de materia prima: 16

Opciones: Una simple modificación fue incorporada a la lógica en el controlador programable (ya forma parte del paquete) mediante la adición de relés periféricos de bajo costo. Por ello, sólo dos chancadoras de cono (de las tres) podían operar y la tercera se mantenía en espera, así se ahorró energía eléctrica. Resultados: Beneficios Económicos:   Inversión: Insignificante.   Ahorro de Costos Anuales: $ (=480000 kWh x $23.12)   Periodo de Recuperación: De inmediato. • • •

Beneficios Ambientales:  

•

Ahorro anual de electricidad: 480.000 kWh (1600 kWh/día x 300 días/año)   Mediante la interfaz con el PLC y apagado de una chancadora de cono se redujo el consumo de potencia en: 100 KW 

  

Ahorro energía por año: día: 1600 kWh/día (100 KW x 16 horas) Días dede operación 300 días/año.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales En la Tabla se muestra un resumen de los beneficios obtenidos, además de los resultados luego de aplicar el caso en Chile. Tabla 11 Resultados luego de reducir el funcionamiento de una Chancadora Cónica Reducción de Funcionamiento de una Chancadora Cónica En India En Chile Unidades Potencia de la chancadora a Wch 100 100 KW quitar Horas por día en operación h 16 16 hr/día Tiempo de Operación t 300 300 Días Costo de Energía c 23.12 64 $/kwh Inversión I 0 0 $ Ahorro anual Tiempo de Recuperación

A tr

11097611.52 De Inmediato

30720000 De Inmediato

$ meses

Fuente: Energy Efficiency Guide for Industry in Asia, Cases Studies 6.4  Medida 4: Incremento de la altura y ángulo del elevador de la cámara del molino de secado de carbón Coromandel Cements Ltd, una pequeña productora de cemento en el Sur de India, ver Figura 4, actualmente produce alrededor de 460 toneladas por día de OPC (Ordinary Portland Cement). Los planes para modificar y expandir su planta ymodificaciones capacidad de equipos graduales y se dividen 2 fases. La primera fase de que fueson planeada y que se estáendesarrollando comprende la instalación de torres de acondicionamiento de gas y un precipitador electroestático, lo que resultaría en un menor consumo energético. En la segunda fase, la modificación del pre-calcinador, ciclones y molinos de cemento llevaría la capacidad de la planta hasta 900 TPD 4. Como parte del diseño existente para facilitar el secado del carbón en la cámara del molino de secado, están provistos de elevadores, sobre todo durante los cuatro meses de lluvia (el molino de carbón es usado para la molienda de carbón). Estos elevadores están soldados por placas a la superficie interna de la cámara del molino de secado y dispuestas a lo largo de una porción fija para levantar el carbón desde el fondo y arrojarlo para que caigan como un aerosol cuando estos alcanzan la parte superior durante la rotación del molino. Estos elevadores se incrementaron en altura, inclinación y número para garantizar la elevación de grandes cantidades de carbón. El aumento en el ángulo garantizó que la pulverización del carbón sea desde el punto más alto en la rotación del molino. Esto resultó en un secado más rápido y una mejor eficiencia del molino de carbón. Y así, el ahorro de energía anual (cuatro meses agregados) es de 20,003 kWh/año con una reducción de emisión de gases de efecto invernadero de 17.8 toneladas de CO2  /año. La inversión fue insignificante y toda la modificación se hizo haciendo uso de recursos propios de la empresa.

4

 Toneladas por Día. 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Hubo reserva inicial por parte del departamento de producción durante la ejecución de esta medida, ya que temían un aumento de la carga muerta (el peso total del molino de carbón podría incrementarse debido a que se estaba agregando más elevadores) además de largos tiempos inactividady yelpérdidas de producción. Gradualmente, sin embargo, toda la de producción equipo aseguraron una exitosa implementación. Esto fue gratificante para el departamento de operaciones, quienes siempre encontraron como un reto seguir el ritmo de la demanda del horno de carbón durante los molestos meses de lluvia. Los principales beneficios de esta medida se aprecian en la Tabla . Tabla 12 Beneficios Económicos obtenidos tras la aplicación de la medida propuesta Incremento de la altura e inclinación elevador de la cámara del molino de secado del de carbón En India En Chile Unidades Disminución de la Producción P 0.3 0.3 TPH Consumo de Energía E 25 25 kWh/ton Tiempo de Operación t 2667 2667 hrs/año Costo de Energía c 41.32 64 $/kwh Inversión I 0 0 $ Ahorro anual A 826503.3 1280160 $ Tiempo de Recuperación tr De Inmediato De Inmediato De Inmediato Fuente: Energy Efficiency Guide for Industry in Asia, Cases Studies 6.5  Medida 5: Mejora del proceso de secado de carbón a través del aislamiento y la adición de un ducto de aire caliente Coromandel Cements Ltda., una pequeña productora de cemento en el Sur de India, ver Figura 4, ha previsto un ducto adicional de aire caliente desde el horno de carbón hasta la parte inferior de la alimentación del molino de carbón y el aislamiento de los ductos de aire caliente que se encuentren desnudos. Los planes para modificar y expandir su planta y capacidad de equipos son graduales y se dividen en 2 fases. La primera fase de modificaciones que fue planeada y que se está desarrollando son: la instalación de torres de acondicionamiento de gas y un precipitador electroestático, lo que resultaría en un menor consumo energético. En la segunda fase, la modificación del precalcinador, ciclones y molinos de cemento llevaría la capacidad de la planta hasta 900 TPD.

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Figura 4 Vista Aérea de la Planta de Coromandel Cements Ltda.

Se observóque queafecta la eficiencia se reduce el incremento de de la humedad el flujo de del molienda carbón. Además, la con eficiencia del molino carbón se ve afectada por el ingreso de aire frío. Las opciones para resolver este problema incluían el suministro de nuevos conductos de gases calientes de combustión provenientes del horno de carbón para ayudar al secado de carbón, mientras cae por la tabla de alimentación al molino (ver Figura 6). También ayuda a crear una zona de mayor presión, reduciendo la abertura en la tabla de alimentación, lo que ayuda a minimizar la entrada de aire frio en el molino de carbón, resultando en una reducción del consumo de combustible del horno. Además de lo anterior, el conducto de gas caliente del horno hacia el molino de carbón, fue aislado por hojas de lana mineral para una mejor operación del horno y reducción del consumo de combustible. Esta medida ha resultado en 214 x 10 6  Kcal/año de ahorro equivalente a 48 toneladas de carbón anuales con un valor de USD 2.218. La modificación entera fue diseñada con recursos y capacidades internas con ninguna inversión adicional. Observaciones: El aire caliente proveniente de la combustión en el horno fue suministrado al molino para el secado del carbón posterior a la molienda, lo que dio lugar a graves problemas con el flujo del carbón debido a la humedad, especialmente durante la temporada de lluvias. El rendimiento de los molinos de carbón se vio afectado debido a la entrada de aire frío que ocurre a partir de las aberturas cerca de la tabla de alimentación en la tolva de alimentación de carbón. Se hicieron las siguientes observaciones:   Altas pérdidas de calor en ductos desnudos de transporte de gases calientes.   Frecuente sofocación de la entrada del molino de carbón en la tabla de alimentación debido a la humedad, ver Figura 5.   Ingreso de aire frío en el molino de carbón a través de grandes huecos.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

Figura 5 Proceso de Molienda de Carbón antes de la aplicación de las medidas propuestas

Fuente: Improved Drying of Coal through Insulation and Additional Hot Air Duct from the Coal Mill Furnace. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia.

Luego de las observaciones, se implementaron tres medidas: Provisión de ductos adicionales de gas caliente desde la combustión de carbón en el horno para secar el carbón mientras va cayendo en la tabla de alimentación.   La reducción de las aperturas para minimizar el ingreso de aire frío al molino  

de carbón en ha el generado como consecuencia un menor consumo de combustible horno.   El ducto de gas caliente desde el horno hacia el molino de carbón fue aislado para una mejor operación del horno de carbón y una reducción del consumo de combustible en el horno.

Figura 6 Proceso de Molienda de Carbón después de la aplicación de las medidas propuestas

Fuente: Improved Drying of Coal through Insulation and Additional Hot Air Duct from the Coal Mill Furnace. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Resultados: Medida 1: Provisión de un ducto adicional de aire caliente Con un rendimiento del carbón de 7 toneladas por hora y con la provisión del ducto adicional de aire caliente, resultó en una reducción del porcentaje de humedad en 0.2% con un total de reducción de humedad de 14 kg/hr, lo que redunda en un ahorro de energía de 35 000 Kcal/hr. En la Tabla se presenta un resumen de los resultados obtenidos tras la implementación de esta medida: Tabla 13 Resultados después de la provisión de un ducto adicional de aire caliente Mejora de Secado de Carbón a través del y adición de un ducto de aire caliente desde el aislamiento horno de carbón Medida 1: Provisión de un Ducto Adicional de aire caliente En India En Chile Unidades Reducción de Humedad %h 0.2 0.2 % Producción de Carbón rc 7 7 ton/hr Reducción de Humedad total h 14 14 kg/hr Poder Calorífico Agua Pcagua 2500 2500 KJ/Kg Tiempo de Operación t 4000 4000 hrs/año Ahorro de Energía Térmica Anual Et 140000000 140000000 KJ Poder Calorífico Carbón Pccarbon 18840 18840 KJ/Kg Ahorro de Carbón Anual Wc1 7.431 7.431 Ton Precio del Carbón c 2430.00 57780 $/ton Ahorro anual Inversión Tiempo de Recuperación

A1 I1 tr1

18057.325 Ninguna Inmediato

429363.0573 Ninguna Inmediato

$ meses

Fuente: Energy Efficiency Guide for Industry in Asia, Cases Studies

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Medida 2: Aislamiento del ducto de aire caliente En la Tabla 10 se muestran los factores relacionados con el aislamiento del ducto de aire caliente antes y después de aplicar las medidas propuestas: Tabla 10 Factores Relacionados con el Aislamiento del ducto de aire caliente Parámetro Tasa de producción de Clinker5 Área de la superficie expuesta del ducto caliente Temperatura promedio de la superficie desnuda Temperatura Ambiente Pérdidas por Radiación Pérdidas por Convección Pérdidas Totales Convección)

(Radiación

+

Antes 440 ton/día

Después 450 ton/día

21.03 m2

23.81 m2

219 ºC

123 ºC

30 ºC 5.74 KJ/Kg Clinker 2.64 KJ/Kg Clinker

30 ºC 2.09 KJ/Kg Clinker 1.29 KJ/Kg Clinker

8.38 KJ/Kg Clinker

3.38 KJ/Kg Clinker

Fuente: Energy Efficiency Guide for Industry in Asia, Cases Studies

Las pérdidas fueron calculadas con las siguientes ecuaciones:

  .      . . 

(1) (2)

 

Donde:

   

:

Pérdidas por Radiación (KJ/Kg)

:

Pérdidas por Convección (KJ/Kg)

:

Temperatura de la Superficie del ducto (K)

:

Temperatura ambiental (K)

:

Área de la superficie desnuda del ducto (m )

2

 

5

 Caliza cocida, principal materia prima de la que se obtiene el cemento.  

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Sistemas de Tratamiento de Materiales En la Tabla 11 se aprecia un resumen de los resultados obtenidos tras la implementación de esta medida: Tabla 11 Resultados después del aislamiento del ducto de aire caliente Mejora de Secado de Carbón a través del aislamiento y adición de un ducto de aire caliente desde el horno de carbón Medida 2: Aislamiento del ducto de Aire Caliente En India En Chile Unidades Pérdidas de Calor antes Pa 8.38 8.38 KJ/Kg Clinker Pérdidas de Calor después Pd 3.38 3.38 KJ/Kg Clinker Reducción de Pérdidas ∆P 5 5 KJ/Kg Clinker Producción de Clinker rcc 450 450 ton Clinker/día Tiempo de Operación t 336 336 días/año Reducción Anual de Pérdidas P 756000000 756000000 KJ Poder Calorífico Carbón Pccarbon 18840 18840 KJ/Kg Ahorro de Carbón Anual Wc2 40.127 40.127 ton Precio del Carbón c 2430 57780 $/ton Ahorro anual A2 97509.554 2318560.510 $ Inversión I2 Ninguna Ninguna $ Tiempo de Recuperación tr2 Inmediato Inmediato meses Fuente: Energy Efficiency Guide for Industry in Asia, Cases Studies

A manera de resumen, se presenta la Tabla 12 donde se aprecia el ahorro anual obtenido tras la aplicación de todas las medidas propuestas. Tabla 12 Resumen de los Resultados tras la aplicación de las medidas propuestas Resultado Total con las 2 medidas En India En Chile Unidades Ahorro anual A 115566.879 2747923.567 $ Inversión I Ninguna Ninguna $ Tiempo de Recuperación tr Inmediato Inmediato meses Fuente: Energy Efficiency Guide for Industry in Asia, Cases Studies

6.6  Medida 6: Recuperación del Calor de los gases de escape de un horno para re-utilizarlo en secado Bengal Fine Ceramics Ltda. (BFCL) es un productor de vajilla de cerámica de tamaño medio en Bhagalpur, cerca de Dhaka, Bangladesh. El calor de los gases de escape de los hornos es usado parcialmente para el secado de loza verde, pero la mayoría es descargado a la atmosfera, resultando en una pérdida significativa de calor. Como la temperatura de los gases de escape ventilados es alta, la empresa decidió instalar una tubería para recuperar el calor del escape de uno de los hornos y usar este calor en un secador nuevo instalado en el proceso de secado de loza verde. Los costos de inversión fueron de USD 833, y los ahorros anuales fueron de USD 1.874 y el tiempo de recuperación fue de aproximadamente 5 meses. Guía de Asistencia Técnica de EE en Sistemas de Tratamiento de Materiales

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Además, se obtuvo un ahorro de gas natural para el secado de 19,800 m 3 por año, lo que equivale a una reducción de 43 toneladas en las emisiones de CO2. Cuando la compañía instaló un de recuperación calor total, varios de los quemadores del secador desistema loza verde pudieron serdesacados de operación, resultando en un ahorro significativo de gas natural y en los costos. Una elevada inversión y la necesidad de parar el proceso de producción son actualmente las barreras para aplicar esta opción. Resultados: En la Tabla 13 se observa un resumen de los resultados obtenidos tras la implementación de las medidas propuestas: Tabla 13 Resultados obtenidos luego de implementar las medidas propuestas Recuperación del Calor de los gases de escape de un horno para re-utilizarlo en secado En India En Chile Unidades Ahorro de Gas Natural G 5 5 m3/hr Días de operación d 330 330 días/año Tiempo de Operación t 12 12 hr/día Volumen de Gas Natural ahorrado V 19800 19800 m3 Precio del Gas Natural Pgas 51.099 70.490 $/m3 Ahorros Anuales A 1011760.2 1395702 $ Inversión I 430142 430142 $ Tiempo de Recuperación tr1 5.1 3.7 meses Fuente: Energy Efficiency Guide for Industry in Asia, Cases Studies

6.7  Medida 7: Revisar horarios para reducir el tiempo de funcionamiento de equipos. Un recipiente tiene un agitador que puede tener una capacidad máxima de 2000 kg. de material, sin embargo solo 1000 kg. son mezclados. Si el requerimiento de material mezclado es fijo, y el tiempo de mezcla para 1000 kg. es igual a ¾ de el tiempo para mezclar 2000 kg. Considerando un establecimiento con requerimientos de 10000 kg./día de material mezclado. El tiempo de mezcla para 2000 kg. es una hora mientras para 1000 kg. es 45 díasminutos. al año. La mezcladora tiene un motor de 10 kW. El establecimiento opera 250 Tiempo anual de mezcla para 2000 kg. = (10000 kg/día / 2000 kg.) x 250 días /año x 1h Tiempo anual de mezcla para 2000 kg.= 1250 h/año Tiempo anual de mezcla para 1000 kg. = (10000 kg./día / 1000 kg.) x 250 días /año x 0.75h Tiempo anual de mezcla para 1000 kg.= 1875 h/año

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

Potencia anual requerida para 2000 kg. = 1250 h/año x 10kW   Potencia anual requerida para 2000 kg. = 12500 kWh./año Potencia anual requerida para 1000 kg = 1875 h/año x 10kW   Potencia anual requerida para 1000 kg = 18750 kWh./año Ahorros de potencia anual = 18750 - 12500   Ahorros de potencia anual = 6250 kWh./año Asumiendo el costo de la energía: $ 64.00/kWh (0.1216 US$/kWh)

Ahorro económico anual = 6250 kWh./año x 0.1216 US$/kWh.   Ahorro económico anual = 760 US$/año 6.8  Medida 8: Instalar cierres automáticos En una instalación un agitador eléctrico de 10 kW. de potencia opera cuando el tanque de mezcla está vacío. El agitador opera 16 h/dia, 50 semanas/año. El tanque de mezcla está vacío 8 h/día de lunes a viernes y 24 h/día los fines de semana.

Total  horas de operación= 16 x 7 x 50    Total  horas de  operación= 5600 h/anual Reducción de horas de funcionamiento del agitador Reducción = (16-8) x 5 x 50 + (16-0) x 2x 50 Reducción= 2000 (lunes a viernes) + 1600 (fin de semana)

Reducción 3600 h   =

Ahorros de potencia = 3600h/anua l x 10 kW.   Ahorros de potencia = 36000 kWh/anual

Ahorros económicos = 36000 kWh./anual x 0.1216 US$/kWh.   Ahorros económicos = $2,304,000.00/anual  (4377.6 US$/anual) El costo de instalar controladores de nivel y de cierre automático: $1,052,632.00 (US$2000.00) 6 

Tiempo de retorno simple = US$ 2000US$4377.6 

 

Tiempo de retorno simple = 6 meses

6

 Materials Handling and On-site transportation equipment. Pág 30 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 7.  Relación de Términos Técnicos  

•

Agitación: Proceso por el cual se fuerza a un fluido por medios mecánicos para

que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente.   Conminución: Proceso a través del cual se produce una reducción de tamaño de las partículas de mineral, mediante trituración y/o molienda, con el fin de: liberar las especies diseminadas, facilitar el manejo de los sólidos y obtener un material de tamaño apropiado y controlado. 

•

 

Desecación: Consiste en eliminar total o parcialmente los líquidos que lo impregnan. Aunque normalmente se refiere al agua, es extensible a otros líquidos, como alcohol y éter. 

 

F80: Este término representa el tamaño pasante de la alimentación (feed), por lo general se trabaja con el 80% acumulado pasante. 

 

Fluidización: Proceso por el cual una corriente ascendente de fluido se utiliza para suspender partículas sólidas. 

 

Ganga: Suele ser una fracción de silicatos o de otros minerales sin interés económico. Es la materia rocosa que acompaña a la mena. 

 

Gravedad Específica del Mineral ( ): La gravedad específica de un mineral se define como la razón entre el peso del material y el peso de una cantidad igual de agua. 

 

Índice Mineral ( ): Constante adimensional. constante dependededeTrabajo tipo dedel material (resistencia a la conminución) y Esta del equipo de conminución utilizado. Este parámetro nos representa la dureza del material y la eficiencia mecánica del equipo. Se determina a través de ensayos de laboratorio, que son específicos para cada etapa (chancado, molienda de barras, molienda de bolas). Para mayor información sobre valores de  ver el Anexo

•

•

•

•

•

•







 

Lama: Impurezas presentes en el mineral. 

 

Mena: Mineral del que se puede extraer un elemento, un metal por lo general, por contenerlo en cantidad suficiente como para ser aprovechado. Así, se dice que un mineral es mena de un metal cuando mediante minería es posible extraer ese mineral de un yacimiento y luego mediante metalurgia obtener el metal de ese mineral. 

 

Molienda: Operación de reducción de tamaño de rocas y minerales de manera similar a la trituración. Los productos salidos de molienda son más pequeños y de formas más regular que los salidos de la trituración. Se utiliza fundamentalmente en la fabricación de cemento Portland y en la construcción de minerales ferrosos y no ferrosos. En cada uno de estos casos, se procesan en el mundo, alrededor de 2000 millones de toneladas por año. 

 

P80: Este término representa el tamaño pasante del producto (product), por lo general se trabaja con el 80% acumulado pasante. 

•

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•

•

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Sistemas de Tratamiento de Materiales  

Porosidad: Propiedad de un material definido como la relación entre la masa de agua absorbida por un material luego de ser sumergido en agua y la masa del material seco. 

 

Pulpa: En minería se entiende por pulpa, a la mezcla del mineral, el cual se va a reducir de tamaño, con una solución de agua y cal. 

 

Relación de Reducción (RR): Este parámetro sirve para medir el resultado de la conminución. Está definido como la relación entre el tamaño de la alimentación y el tamaño del producto final. Por ejemplo, durante una operación de molienda fina se puede lograr un RR de 10:1 y en las trituradoras primarias solo se alcanza un RR de 8:1.  

 

Tamaño Pebbles: Este término se utiliza para hacer referencia a un tamaño tan pequeño como para seguir siendo un medio de moliendo pero muy grande como para ser fracturado por otras rocas. 

 

Trituración:  Proceso de reducción de materiales comprendido entre los tamaños de entrada de 1 metro a 1 centímetro (0.01 m), diferenciándose en trituración primaria (de 1 m a 10 cm) y trituración secundaria (de 10 cm a 1 cm) y en algunos casos hasta trituración terciaria. 

 

Vaho: Vapor que despiden los cuerpos en determinadas circunstancias. 

•

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 8.  Bibliografia [1]  Alcalá E., Flores A. y Beltrán A. s. f. Manual de Entrenamiento en Concentración de Minerales. Proyecto “Capacitación de Mineros en Escuela Minera Chinpujio”  (cap. 2, pp. 6-25), Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas – SERGEOTECMIN, La Paz, Bolivia.  [2]  Centro de Despacho Económico de Carga / Sistema Interconectado Central CDEC-SIC. Estadísticas de Operación 1999/2008.  [3]  Coromandel Cements Limited. Reduction of Motor Size in Limestone Primary Crusher. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia . (pp. 1-2)  [4]  E. Paul, V. Atlemo-Obeng, S. Kresta. Handbook of Industrial Mixing – Science and Practice (cap. 10 págs. 577-578). [5]  E. Vásquez. Manual de Mantenimiento Preventivo del Área de Preparación de la Fábrica de Alimentos KERN de Guatemala. Trabajo de Graduación Universidad de San Carlos de Guatemala.  [6]  Holcim Bulacan Plant. Improvement of Power Factor at Crusher through Reduction of Medium Voltage and Load-based Regulation of Capacitor Operation. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia . (pp. 1-2)  [7]  HP

Operating Guidelines. VII Seminario Reunsa-Metso “Operación, Mantenimiento y Reparación de Chancadoras Nordberg Serie HP” (pp. 2-24) 

[8]  HP

Periodic

Maintenance.

VII

Seminario

Reunsa-Metso

“Operación,

Mantenimiento y Reparación de Chancadoras Nordberg Serie HP” (pp. 2-39) 

[9]  L. Alfonso, G. Molina. Manual de Eficiencia Energética Térmica en la Industria (cap. 4 págs. 240-272), Manuales de Eficiencia Energética CADEM .  [10]  Lanka Tiles Limited. Separation of Large Raw Material Particles and Installation of Additional Jaw Crusher for Large Particles to Increase Crusher throughput. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia . (pp. 1-3)  [11]  M. Calva. Comparación de Eficiencia Energética entre Sistemas de Secado Horizontal y Vertical (cap. 2 págs. 31-60) D.F. México.  [12]  M. Sánchez, J. Cahuñac. Mezclado de Liquido de Baja o Moderada Viscosidad. Instituto Tecnológico Superior de Calkini en el Estado de Campeche.  [13]  METROGAS S.A. Listado de Tipos de Gas y Servicios Afines prestados por METROGAS S.A. Tarifas para Gas Natural Tarifado Industrial.  [14]  Molienda s. f.   Apuntes de Clase del Curso: Industrias I. (cap. 3, pp. 8-13), Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina.  [15]  Rashtriya Ispat Nigam Limited. Reduction of Running Cone Crushers at Raw Material Handing Plant. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia . (pp. 1-2) 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales [16]  SIGA Consultores S.A. Diagnostico y Propuestas de Uso Eficiente de la Energía en la Pequeña y Mediana Minería. (pp. 56-57). Ministerio de Minería, Santiago, Chile.  [17]  Tapia J. s. f. Elementos y Técnicas de Chancado.  Apuntes de Clase del Curso: Preparación Mecánica de Minerales. (cap. 5: Elementos y Técnicas de Chancado), Universidad Arturo Prat, Iquique, Chile.  [18]  Tapia J. s. f. Método de Dimensionamiento de Molinos de Bolas de Bond.   Apuntes de Clase del Curso: Preparación Mecánica de Minerales. (pp. 1-4), Universidad Arturo Prat, Iquique, Chile.  [19]  Tapia J. s. f. Teoría y Técnicas de Molienda.   Apuntes de Clase del Curso: Preparación Mecánica de Minerales. (cap. 6: Teoría y Técnicas de Molienda), Universidad Arturo Prat, Iquique, Chile.  [20]  Trituración s. f.   Apuntes de Clase del Curso: Industrias I. (cap. 2, p. 17), Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina.  [21]  Coromandel Cements Limited. Improved Drying of Coal through Insulation and Additional Hot Air Duct from the Coal Mill Furnace. Energy Efficiency Guide for  Industry in Asia. (pp. 1-3) 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 9.  Anexos 9.1  Descripción de los Sistemas de Tratamiento de Materiales  

9.1.1 Chancado El termino chancado se aplica a las reducciones subsecuentes de tamaño hasta alrededor de 25mm., considerándose las reducciones a tamaño más finos como molienda. Tanto el chancado como la molienda pueden subdividirse aún más en etapas primarias, secundarias, terciarias, y a veces hasta cuaternaria. Como estas etapas se relacionan con la maquinaria que se emplea, los límites de las divisiones entre etapas no son rígidos, y en cualquier operación dada pueden no requerirse todas estas etapas. La decisión cuanto aque quésetipo de chancador utilizar, dependerá del tiposon de material y en aplicación quiera dar al material. Las chancadoras clasificadas de acuerdo al tamaño del material tratado, con subdivisiones en cada tamaño y de acuerdo a las formas de aplicación de fuerzas. En general, el chancado puede dividirse en chancado grueso y fino:    

• •

Chancado Grueso Chancado Fino

: Chancador primario. : Chancador secundario, terciario, cuaternario, etc.

El chancador primario fractura el material de alimentación proveniente de la mina, desde 60" hasta bajo 8" ó 6" de producto. El chancador secundario toma el producto del chancador primario y lo reduce, en una pasada hasta 3" ó 2" de producto. El chancador terciario toma el producto del chancador secundario o chancadoras intermedios y reduce el material hasta 1/2" ó 3/8". Entre los tipos de chancadoras conocidas, están los siguientes: 9.1.1.1 

Chancadora de Mandíbulas Consta de dos placas de hierro instaladas de tal manera que una de ellas se mantiene fija y la otra tiene un movimiento de vaivén de acercamiento y alejamiento a la placa fija, durante el cual se logra fragmentar el material que entra al espacio comprendido entre las dos placas (cámara de trituración). El nombre de estas trituradoras viene del hecho de que la ubicación y el movimiento de las placas se asemeja a las mandíbulas de un animal, por eso, la placa fija suele llamarse mandíbula fija y la otra placa, mandíbula móvil. En la Figura 7 se tiene una vista en corte de este tipo de chancadora.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

Figura 7 Vista en corte de una chancadora de m andíbulas

Las chancadoras mandíbulas se subdividen en tres ti pos, en función de la ubicación el de punto de balanceo de la mandíbula móvil, que son: Chancadoras de mandíbulas tipo Blake, Dodge y Universal (ver Figura 8).

Figura 8 Tipos de chancadoras de mandíbula

Fuente: Manual de Entrenamiento en Concentración de Minerales. En la práctica, la chancadora más empleado es la de tipo Blake, que fue patentada en 1858 por E. W. Blake y desde entonce ha sufrido varias modificaciones. El tamaño de stas chancadoras se designa indicando la dimensiones de la abertura de alimentación (gap) y el ancho de la boc a de alimentación (width), medidas en pulgadas o milímetros. En la Figura 9 se muestra las partes más importantes e una chancadora tipo Blake de oble efecto (double toggle). El movimient de vaivén de la mandíbula móvil es accionado por el movimiento v rtical (ascendente y descendente) de un biela (pitman) la que está arti ulada a un eje excéntrico por su parte superior y a dos riostras7 por la parte inferior, estando la riostra trasera articulada a un punto de apo o ubicado en la parte trasera de la m quina y la riostra delantera arti ulada a la parte inferior de la mandíbulla móvil, en estas 7

Pieza que se coloca atravesada en un armazón para que no ceda hacia los lados.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales condiciones, esta última pieza tiene un recorrido (amplitud de golpe) desde un punto de máxima abertura de descarga (open side setting) hasta un punto de mínima abertura de descarga (close setting).

Figura 9 Partes de una chancadora de mandíbula Blake de doble efecto

Debido a este movimiento de vaivén de la mandíbula móvil, las partículas que entran al espacio comprendido entre ambas mandíbulas se fragmentan debido, principalmente, a las fuerzas de compresión. Estas máquinas trabajan en condiciones extremadamente duras y por tanto son de construcción robusta. El marco o bastidor principal está hecho de hierro fundido o acero, las chancadoras grandes, pueden estar construidas en partes y unidas a través de pernos. Las mandíbulas están hechas de acero fundido y están recubiertos por placas (forros o soleras), reemplazables de acero al manganeso u otras aleaciones, fijadas a las mandíbulas través de pernos. La superficie de estos forros puede ser lisa, corrugada o acanalada longitudinalmente, esta última es bastante utilizada para tratar materiales duros. Las otras paredes internas de la cámara de trituración también pueden estar revestidas de forros de acero al manganeso, para evitar el desgaste de ellas. El ángulo formado entre las mandíbulas, normalmente es menor a 26º, a objeto de aprisionar a las partículas y no dejar que estas resbalen a la parte superior. 9.1.1.2 

Chancador Giratorio Básicamente consiste en un eje vertical largo articulado por la parte superior a un punto (spider) y por la parte inferior a un excéntrico. Este eje lleva consigo un cono triturador. Todo este conjunto se halla ubicado dentro del cóncavo o cono fijo exterior. El conjunto, eje y cono triturador se halla suspendido del spider y puede girar libremente (85 – 150 rpm), de manera que en su movimiento rotatorio va aprisionando a las partículas que entran a la cámara de trituración (espacio comprendido entre el cono triturador y el cóncavo) fragmentándolas continuamente por compresión. La acción de esta chancadora puede compararse con la acción de varias chancadoras de

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Sistemas de Tratamiento de Materiales mandíbulas colocadas en círculo. En la Figura 10 se muestra una vista en corte de un chancador giratorio.

Figura 10 Vista en corte de un chancador giratorio

A continuación, en la Figura 11 se muestra esquemáticamente los tipos de chancadoras giratorias:

Figura 11 Tipos de chancadoras giratorias

Fuente: Manual de Entrenamiento en Concentración de Minerales.

El tamaño de estas máquinas se designa por las dimensiones de las abertura de alimentación (gap) y el diámetro de la cabeza (Head diameter).

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

Figura 12 Geometría de un chancador giratorio

Fuente: Manual de Entrenamiento en Concentración de Minerales.

El perfil vertical del cono triturador tiene forma de una campana. Todas las chancadoras tienen un mecanismo de seguridad o protección, para el caso en que el material más duro entre a la cámara de trituración y dañe alguna pieza del mismo. Este mecanismo consiste en una válvula que cede cuando existe un sobre-esfuerzo, haciendo que el conjunto, eje y cono triturador descienda permitiendo la descarga del material duro (generalmente herramientas o piezas de hierro). Este mismo mecanismo permite la regulación de la abertura de descarga del triturador. El tamaño de estas trituradoras puede variar desde 760 x 1400 mm a 21326 x 3300 mm, con capacidades de hasta 3000 Toneladas por Hora (TPH); la relación de reducción (RR, ver Relación de Términos Técnicos) promedio es de 8:1. 9.1.1.3 

Chancador Cónico La trituradora cónica, es una trituradora giratoria modificada. La diferencia principal es que el eje y cono triturador no están suspendidos del spider, sino que están soportados por un descanso universal ubicado por debajo, tal como puede observarse en la Figura 13. Además, como ya no es necesario una gran abertura de alimentación el cono exterior ya no es abierto en la parte superior. El ángulo entre las superficies de trituración es el mismo para ambas trituradoras, esto proporciona a las trituradoras cónicas una mayor capacidad. 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

Figura 13 Vista en corte de un chancador cónico

Donde: A : B : C :

Cuerpo Superior. Cuerpo Principal. Muñón de Asiento (Head Center).

D E F G H I J K

Forro (Mantle). Forro Móvil Fijo (Bowl liner). Eje Principal (Main Shaft). Polea Conducida. Chumacera de Contra-eje. Corona Cónica. Piñón de ataque cónico. Zona de lubricación.

:: : : : : : :

El tipo de chancador o trituradora cónica más conocida es la Symons, la cual se fabrica en dos formas: •

   

•

Trituradora secundario. cónica Symons Standard, normalmente en el chancado Trituradora cónica Symons de cabeza corta, utilizada en la trituración fina o terciaria.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 9.1.1.4 

Chancador de Rodillos Estas trituradoras siguen siendo utilizadas en algunas plantas, aunque en otras hanConsiste sido reemplazadas por lashorizontales cónicas. El modo de operación es muy simple. en dos rodillos que giran en direcciones opuestas. El eje de uno de ellos está sujeto a un sistema de resortes que permite la ampliación de la apertura de descarga en caso de ingreso de partículas duras. La superficie de ambos rodillos está cubierta por forros cilíndricos de acero al manganeso, para evitar el excesivo desgaste localizado. La superficie puede ser lisa, para trituración fina y corrugada o dentada para trituración gruesa. A continuación en la Figura 14 se muestra el funcionamiento de un chancador de rodillos lisos.

Figura 14 Funcionamiento de un chancador de rodillos lisos.  

Este tipo de chancadoras, también pueden ser de un solo rodillo tal como se muestra en la Figura 15, En estos casos el rodillo suele ser dentado y no liso como el caso anterior.

Figura 15Funcionamiento de un Chancador de un solo rodillo dentado. 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 9.1.1.5 

Chancador de Impacto Esta máquina tritura materiales por medio de fuerza de impacto. Cuando los materiales entran en velocidad el área dedelalabarra debido al impacto de alta barra del del calefactor, calefactor yson sontriturados lanzados hacia la placa de impacto en el rotor para una trituración secundaria. Luego los materiales serán devueltos nuevamente a la barra del calefactor para una tercera trituración. Este proceso se repite hasta que los materiales son triturados en el tamaño requerido y descargados desde la parte más baja de la máquina. El tamaño y la forma del polvo final pueden ser cambiados ajustando el espacio entre el estante de impacto y el soporte del rotor. La máquina emplea un dispositivo de seguridad de auto-peso en la parte trasera de la estructura. Cuando otros objetos entran en la cavidad de impacto, éstos van a ser forzados salir de de la máquina por medio estante en la parte frontal y atrasera la máquina. En la del Figura 16 de se impacto puede apreciar un chancador de impacto.

Figura 16 Chancadora de impacto

9.1.1.6 

Chancador de Martillos Las trituradoras de martillos (percusión o impacto) actúan por efecto de impacto sobre el material a desintegrar. Suelen utilizarse para trituración secundaria, aunque los grandes trituradores de impacto también se usan para trituración primaria. Existen dos tipos de trituradoras de martillo, la de martillos fijos (o rígidos) y la de martillos locos (o articulados). En la Figura 17, se puede ver un esquema de la trituradora, que cuenta con una cámara de desintegración (3), con una boca de entrada del material en la parte superior (5) y una boca de descarga cerrada por una rejilla (4). En el interior de la cámara hay un eje (1), que gira a gran velocidad y perpendicularmente a él, van montados rígidamente los elementos de percusión (martillos) (2).

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

Figura 17 Esquema de un chancador de martillos

El material a triturar ingresa por la boca de entrada (5) y por gravedad cae al interior de la cámara de desintegración, donde es golpeado por los martillos, choca contra la cámara de desintegración, nuevamente es golpeado por los martillos y así sucesivamente hasta que alcanza un tamaño tal que puede pasar por la rejilla de la descarga (4). Este es el caso de la trituradora de martillos fijos. En el caso de los martillos locos, los mismos se encuentran unidos al eje mediante una articulación y, por la fuerza centrifuga que se genera al girar el eje, se posicionan perpendicularmente en posición de trabajo. El tamaño de salida de los materiales triturados puede variarse cambiando la rejilla de salida. En la Figura 18 se puede apreciar un chancador de martillos instalado en una industria.

Figura 18 Chancador de Martillos

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Sistemas de Tratamiento de Materiales 9.1.1.7 

Parámetros de los Sistemas de Chancado

A.  Grado de Desintegración El coeficiente de reducción que se obtiene en las máquinas de chancado (chancadoras) se denomina grado de desintegración y se define como la relación entre los tamaños de las partículas a la entrada y salida de la máquina. El grado de desintegración se expresa de la siguiente manera: (3)

∑     

El grado de desintegración en chancado se encuentra acotado entre 2 y 15. (4)

  ∑  

 

Con frecuencia, la capacidad de reducción de una trituradora no será suficiente para asegurar la desintegración total deseada, será necesario efectuarla en dos o más etapas (chancado primario, secundario, terciario, cuaternario, etc.) 9.1.2  Molienda Los procesos de chancado entregan un tamaño partículas de 3/8", las cuales deben reducirse aún más de tamaño hasta de alcanzar aproximadamente los 100[µm]. Los aspectos o razones que hacen necesaria esta etapa son:    

• •

Para alcanzar la adecuada liberación del mineral útil. Incrementar el área superficial por unidad de masa, de tal forma de acelerar algunos procesos físico-químicos.

Dependiendo de la fineza del producto final, la molienda se dividirá a su vez en sub-etapas llamadas primaria, secundaria y terciaria. El equipo más utilizado en molienda es elenmolino los cuales se especifican en función del Diámetro y Largo pies (Drotatorio, x L). Los molinos primarios utilizan como medio de molienda barras de acero y se denominan "MOLINOS DE BARRAS". La molienda secundaria y terciaria utiliza bolas de acero como medio de molienda y se denominan "MOLINOS DE BOLAS". Las razones de reducción son más altas en molinos que en chancadoras. En efecto, en los molinos primarios son del orden de 5:1; mientras que en molinos secundarios y terciarios aumenta a valores de hasta 30:1.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales La molienda puede, en general, realizarse en seco o en húmedo. Molienda en Seco Genera granos más finos. Produce un menor desgaste de los revestimientos y medios de molienda.   Adecuada cuando no se quiere alterar el mineral (ejemplo: sal).    

• •

•

Molienda en Húmedo        

• • • •

Generalmente se muele en húmedo debido a que: Tiene menor consumo de energía por tonelada de mineral tratado. Logra una mejor capacidad del equipo. Elimina el problema del polvo y del ruido.

 

Hace posible el uso de ciclones, espirales, harneros para clasificar por tamaño y lograr un adecuado control del proceso.   Hace posible el uso de técnicas simples de manejo y transporte de la corriente de interés en equipos como bombas, cañerías, canaletas, etc.

•

•

La pulpa (para mayor información ver Sección 6 , Relación de Términos Técnicos) trabaja en un porcentaje de sólidos entre un 60% - 70% y trabaja a una velocidad entre 80% - 90% de la velocidad crítica. La molienda es un proceso continuo, el material se alimenta a una velocidad controlada desde las tolvas de almacenamiento hacia un extremo del molino y se desborda por el otro después de un tiempo de permanencia apropiado. El control deldetamaño deldel producto realiza pordeellatipo de medio que usa, velocidad rotación molino,senaturaleza alimentación de lasemena (ver Relación de Términos Técnicos) y tipo de circuito que se utiliza.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales En la Figura 19 se describen, en general, las partes de un molino convencional.

Figura 19 Partes de un molino

Fuente: Manual de Entrenamiento en Concentración de Minerales. Donde: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9.1.2.1 

: : : : : : : : : : :

Cilindro Coraza (Empernado) Tapas de forma cónica (Empernado) Muñón y descansos Piñón Revestimiento Sistemas de Alimentación Descarga (cedazo) Catalina Fundamentos Tapa de la Coraza Motor eléctrico

Molino de Barras Este tipo de molino tiene un casco cilíndrico cuya longitud fluctúa entre 11/3 a 3 veces su diámetro. Se utiliza por lo general cuando se desea un producto grueso con muy poco de lama (impurezas). Para tener una adecuada carga de las barras, éste contendrá barras de diversos diámetros, desde diámetros grandes hasta aquellas barras que se desgastaron lo suficiente como para ser reemplazadas. Lo usual es cargar inicialmente un molino con barras de diámetros seleccionados. La mayoría de las cargas iníciales contiene barras de 1 ½" a 4" (3,8 a 10,2 cm.) de

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Sistemas de Tratamiento de Materiales diámetro, en proporción aproximada a las cantidades estimadas de las partículas más gruesas de la alimentación. En la Figura 20 se aprecia una vista en corte de un molino de barras, donde además se detalla cada parte de éste.

Figura 20 Molino de barras

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Según el tipo de descarga, los molinos de barras se clasifican en:  

•

Descarga Periférica Central (ver Figura 21) 

Figura 21 Molino de barras de descarga periférica central

Fuente: Preparación Mecánica de Minerales. (cap. 6: Teoría y Técnicas de Molienda)

 

•

Descarga Periférica Extrema (ver Figura 22)

Figura 22 Molino de barras de descarga periférica externa

Fuente: Preparación Mecánica de Minerales. (cap. 6: Teoría y Técnicas de Molienda)

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Sistemas de Tratamiento de Materiales  

•

Descarga por Rebalse (ver Figura 23) 

Figura 23 Molino de barras de descarga rebalse

Fuente: Preparación Mecánica de Minerales. (cap. 6: Teoría y Técnicas de Molienda)

9.1.2.2 

Molino de Bolas El molino de bolas (ver Figura 24), análogamente al de barras, está formado por un cuerpo cilíndrico de eje horizontal, que en su interior tiene bolas libres. El cuerpo gira merced al accionamiento de un motor, el cual mueve un piñón que engrana con una corona que tiene el cuerpo cilíndrico.

Figura 24 Molino de Bolas

Las bolas se mueven haciendo el efecto “de cascada”  (para mayor  información ver la Sección 9.1.2.5, Movimiento de la Carga de los Medios de Molienda en un Molino Horizontal) rompiendo el material que se

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Sistemas de Tratamiento de Materiales encuentra en la cámara de molienda mediante fricción y percusión. El material a moler ingresa por un extremo y sale por el opuesto. Existen dos formas de descarga: por rebalse (se utiliza para molienda húmeda) y por diafragma (se utiliza para molienda húmeda y molienda seca). La relación longitud/diámetro se encuentra acotada entre 1/1 y 5/1, los diámetros mayores oscilan entre 3 y 4 metros. La velocidad usual se encuentra entre el 65% y 75% de la crítica, la máxima puede alcanzar hasta el 90%. El tamaño del material de alimentación (a moler) es función de la dureza del mismo; para material duro, el 80% de la alimentación debe ser menor a 1”. El tamaño de salida es inferior a 35 mallas. En lo que respecta a los materiales de recubrimiento interior de la cámara de molienda, las bolas, corresponden análogas consideraciones a las de los molinosydedebarras. En la Figura 27 se puede ver un molino de bolas instalado y en operación en una industria.

Figura 25 Molino de Bolas en Operación

9.1.2.3 

Molino de Rodillos Este tipo de molino, ver Figura 26, es muy utilizado en las plantas de molienda de cemento (vía seca). El molino consta de tres rodillos moledores grandes, que son mantenidos a presión por medio de cilindros hidráulicos, sobre un mecanismo condeforma de huella. El material a moler introduce a través degiratorio una boca alimentación ubicada al costado de se la estructura principal, y cae directamente en las huellas de molido (pistas).

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

Figura 26 Molino de Rodillos

A medida que el material es molido, se va desplazando por fuerza centrífuga, hacia los bordes del sistema giratorio, ubicándose en el perímetro. Simultáneamente, una corriente lateral de gas caliente entra fuertemente a la zona de molido a través de un anillo que la rodea; por su acción, el material molido es levantado hacia la zona superior de la caja y el producto de medida aceptable pasa a través de un clasificador hacia una puerta de descarga. El material con medida superior, cae nuevamente a la zona de molido para un molido “adicional” y así lograr la reducción requerida. Este molino admite materiales de alimentación de hasta 50 mm (2”). Tiene una capacidad de molienda entre 50 y 100 ton/hora; sin embargo, existen unidades que admiten tamaños de alimentación mayores y por ende tienen mayores capacidades de producción. El consumo de energía es de alrededor del 50% de la energía consumida por un molino de bolas que realice un trabajo equivalente. 9.1.2.4 

Molienda Autógena (AG) y Semi-Autógena (SAG) Molienda AG o Autógena Es la molienda de la mena por sí misma. En minas adecuadas, esta técnica elimina los costosos medios de molienda y puede producir menor porcentaje de finos que la molienda convencional.

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Molienda SAG o Semi-Autógena Es una combinación de Molienda AG más una carga reducida de bolas (de 6% a 11% del volumen interno del molino). Ambas operan generalmente en húmedo, lo que evita los problemas de moler en seco entre los que se tienen:    

• •

Proceso difícil de controlar. Generación de problemas ambientales (polvo, ruido, etc.)

En el caso de la molienda AG, la alimentación debe estar compuesta de una suficiente cantidad de rocas grandes que se muelan a lo menos con igual velocidad que las partículas pequeñas. Ventajas de la Molienda AG Reduce en gran forma el consumo de acero ya que se produce el desgaste sólo del revestimiento.   Reduce las etapas de chancado y molienda con respecto a los circuitos convencionales.  

•

•

En la molienda AG se presenta un tamaño que es demasiado pequeño para ser medio de molienda pero muy grande para ser fracturado por otras rocas. Este es el llamado tamaño crítico y normalmente varía entre 3/4" a 2". A este tamaño se le lama Pebbles (mayor detalle en la Sección 6  Relación de Términos Técnicos). Si este rango de tamaño, es decir; si este material es difícil de fracturar, se empezará a acumular en el interior del molino disminuyendo la capacidad de molienda del equipo. Alternativas de Tratamiento a este tamaño  

•

Clasificar en un harnero la corriente producto obteniendo este tamaño crítico o pebble con el fino, chancarlo a -3/4" y retornarlo al molino (ver Figura 27). 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

Figura 27 Molienda AG con chancado de Pebbles

Fuente: Preparación Mecánica de Minerales. (cap. 6: Teoría y Técnicas de Molienda)

 

•

Realizar una molienda al producto del molino. Por ejemplo, a través de un molino de bolas en serie con el AG (ver Figura 28).

Figura 28 Molienda AG con molienda de bolas en serie

Fuente: Preparación Mecánica de Minerales. (cap. 6: Teoría y Técnicas de Molienda)

 

•

Agregar algún medio de molienda externo (bolas) con el fin de ayudar o asistir a la eliminación de este tamaño crítico. La fracción del llenado de bolas varía entre el 6% a 11% de volumen interno del molino. El volumen total aceptado por la mezcla de agua, partículas y bolas varía entre un 20% y un 30%. En este caso se tiene un paso de molienda AG a molienda SAG.

Los molinos SAG pueden alcanzar una relación de reducción (RR) dado por  de 25 cm hasta  de 0.1 mm (para mayor explicación de estos términos, ver la Sección 6 Relación de Términos Técnicos) es decir, RR2500. En el interior del molino se usan barras elevadoras con el fin de disminuir el deslizamiento de la carga del molino, lo que se traduce en un rápido desgaste de los revestimientos.





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Sistemas de Tratamiento de Materiales 9.1.2.5 

Parámetros de los Sistemas de Molienda

A.  Movimiento de la Carga de los Medios de Molienda en un Molino Horizontal Al girar el molino la carga de mineral y medios de molienda son elevados hasta que se logra un equilibrio desde el cual los medios de molienda caen en cascada y catarata sobre la superficie libre de los otros cuerpos (ver  Figura 29). Los medios de molienda tienen 3 tipos de movimientos:    

Rotación alrededor de su propio eje. Caída en catarata en donde los medios de molienda caen rodando por la superficie de los otros cuerpos.

 

Caída en la cascada el pie de carga. que es la caída libre de los medios de molienda sobre

• •

•

Figura 29 Movimientos de la carga en un molino horizontal

Fuente: Preparación Mecánica de Minerales. (cap. 6: Teoría y Técnicas de Molienda) B.  Velocidad Crítica (NC) La velocidad crítica es la velocidad mínima a la cual los medios de molienda y la carga centrifugan, es decir, no tienen un movimiento relativo entre sí. La velocidad crítica (NC) se determina con la siguiente ecuación: (5) 

.   √ 

 

Donde:

 d’

: : :

Velocidad Crítica (RPM) Diámetro Interno del Molino (mm) Diámetro del medio de molienda (mm)

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Sistemas de Tratamiento de Materiales A nivel industrial, los molinos operan a una fracción de la velocidad crítica. Esta fracción se denota por ϕ C  y se escribe como: (6) 

   

 

El rango común de ϕ C  a nivel operacional varía entre un 60% y 80%. Normalmente el efecto de los tamaños de los medios de molienda se puede despreciar para efectos de cálculo de la velocidad crítica. C.  Nivel de Llenado del Molino (J) A nivel operacional el grado en que se alimenta la carga de los medios de molienda y de mineral, está definida por el nivel de llenado (J). Este se entiende como: la fracción de volumen interno útil del molino ocupado por el lecho de bolas y mineral (ver Figura 30).

Figura 30 Representación del nivel de llenado de un molino horizontal

Fuente: Preparación Mecánica de Minerales. (cap. 6: Teoría y Técnicas de Molienda) El nivel de llenado J se determina a través de la siguiente ecuación: (7)

   ..

 

Donde: H : D :

Altura por llenar del molino, ver Figura 31 (mm)  Diámetro interno de Molino (mm)

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

Figura 31 Representación de H y D en un molino horizontal

Fuente: Preparación Mecánica de Minerales. (cap. 6: Teoría y Técnicas de Molienda)

Comúnmente a nivel industrial, J varía entre 0,25 – 0,45. A nivel operacional en molienda convencional las densidades de pulpa varían entre un 50% a un 70% de sólidos en peso. Para ver algunos cálculos de nivel de llenado para ciertos tipos de molinos ir a la Sección 9.6. D.  Tamaño apropiado de Medios de Molienda (B) El tamaño del medio de molienda es una variable importante para asegurar un rompimiento de las partículas más grandes. En general, el tamaño de los medios de molienda debe ser estrictamente necesario para realizar la fractura, es decir, mientras mayor sea la partícula, mayor será el tamaño del medio de molienda. Para el caso en que el medio de molienda sea bolas, el tamaño se determina a través de la siguiente ecuación:

(8)

          .    √    

Donde:

      8

 Ver

:

Diámetro del medio de molienda (bolas) (mm)

:

Gravedad Específica del Mineral8 (adimensional)

:

Índice de Trabajo del Mineral (kwh/ton)

:

Fracción de la velocidad crítica (%)

:

Diámetro del Molino (mm)

relación de términos técnicos. 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales

 

: Tamaño en Micrones del 80% acumulado pasante en la alimentación (µm) :

Constante empírica (adimensional): 350 para molino con descarga por rebalse 330 para molino con descarga por rejilla 335 para molienda seca y descarga por rejilla

El tamaño óptimo en la alimentación a un molino de bolas se puede calcular desde la siguiente ecuación: (9)  Donde:

   .

 

F

:

Tamaño optimo de la alimentación (mm)

WI

:

Índice de trabajo del mineral (kwh/ton)

Después de un período largo de operación, la distribución de tamaño de los medios de molienda abarcará un amplio rango desde el tamaño máximo al tamaño más pequeño. A esta distribución de tamaño se le denomina Carga en Equilibrio, en la práctica esto se encuentra tabulado. Para el caso de molienda de barras se tiene una ecuación similar que entrega el diámetro máximo de la carga de barras que se carga al molino:

(10)

     √    

  .  

Donde: :

Diámetro del medio de molienda (bolas) (mm)

 : Gravedad Específica del Mineral (adimensional)  : Índice de Trabajo del Mineral (kwh/ton)  : Fracción de la velocidad crítica (%)  : Diámetro del Molino (mm)  : Tamaño en Micrones del 80% acumulado pasante en la alimentación (µm) Guía de Asistencia Técnica de EE en Sistemas de Tratamiento de Materiales

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Sistemas de Tratamiento de Materiales En el caso de molienda de barras se tiene que para un RR 20’, se aconseja instalar más de un molino. En el caso en que se eligen “n” molinos en paralelo, se debe calcular primero la potencia eléctrica que requiere cada molino (  ) y recalcar el diámetro para cada molino usando la ecuación anterior.

 /

Paso 9: Una vez que se tiene D, se calcula L a partir de la razón (L/D). En el caso que  . D≠8’, se debe re calcular el valor   y repetir todo el proceso, desde el Paso 4 hasta el Paso 9, hasta que el proceso iterativo tienda a una diferencia de 1 a 2% entre los valores calculados de D de las dos últimas iteraciones.

  

Paso 10: Una vez calculados los valores teóricos de L y D, se eligen desde catálogos los equipos que tengan los valores de L y D más cercanos a los obtenidos. Esto

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Sistemas de Tratamiento de Materiales



implica re calcular la potencia  (HP) desde la ecuación del diámetro usando los valores de L y D seleccionados. Finalmente debido a que losmotor fabricantes utilizan especificaciones de potencia estándar se ydebe elegir aquel inmediatamente superior a la calculado en las ecuaciones finalizando el proceso. Ejemplo de Aplicación Diseñar un circuito múltiple de molienda de (barras/bolas) que sea capaz de tratar 216 (ton corta/hora) de sólidos, desde un  hasta un  . Los datos para cada una de las etapas son los siguientes:

  34 "

  195

Molienda de Barras          

  14.5 /  Molienda Húmeda y en Circuito Abierto.   34 "  Alimentación  96%  = Descarga del chancador terciario que opera en circuito

           

cerrad con harneros. Tipo de Descarga = Por Rebalse. F = 216 (Tc/hora) = Capacidad de Sólidos del Molino. L/D = 1.3    J = 35%  

• • • • •

• • • • • •

  65%

  3.5910 Molienda   14.5 /  Húmeda y en Circuito Cerrado.  96%195     Alimentación = Descarga del Molino de Barras.

Molienda de Bolas                  

• • • • • • • • •

   

• •

Tipo de Descarga = Por Rebalse. F = 216 (Tc/hora) L/D = 1.25  

  70% 4.36510  J = 45%

Solución: Se tiene una relación de reducción total de: (47)

    /"   .

 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Para el Molino de Barras: (48)

       .

Para el Molino de Bolas: (49)

      .

 

Molino de Barras Factores de Corrección:  

•

   

• •

 

•

!  1, por ser Molienda Húmeda. , tomando un 80% pasante. comenzar a iterar.   11.,2para      

 



   

 

  16000 13/  Reemplazando:   15149.826,   1.203    11,, alto para   75 . RR.  Donde:

   

• •

Hallando el Índice de Trabajo del Material Corregido:

        

(50)

 

  18.399  Consumo Específico de Energía: (51)

       

 

  11.843  Ahora hallando la Potencia Mecánica y la Eléctrica: (52)

     .      (53)

 

 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Reemplazando: ,

 

  3430.317    3573.246 

Calculamos el Diámetro:

(54)

    . .

 .

 

  18.606 

Por ser un valor muy alto, se decide usar 2 Molinos en Paralelo:

 /  2  1332.28   Re calculando:

  15.835,   20.585  Iterando: Iteración D L % de Variación 1 15.835 20.585 2 15.229 19.798 3.827 3 15.263 19.842 -0.2232 (Cumple) Entonces, se tendrán 2 Molinos de Barras con las siguientes dimensiones:

  15.2,   20  Molino de Bolas Factores de Corrección:  

• •

  

•

 

•

!  1, por ser Molienda Húmeda. , tomando un 80% pasante. comenzar a iterar.   11.,2para           Donde:

  4000 13/ 

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Reemplazando:

  3787.457,   3.947     

• •

para   75 .   11,, alto RR. 

Hallando el Índice de Trabajo del Material Corregido:

(55)

            59.093 

Consumo Específico de Energía:

(56)

          38.036

 

 

Ahora hallando la Potencia Mecánica y la Eléctrica: (57)

     .      (58)

 

 

Reemplazando:

  11017.272 ,   11476.325   Calculamos el Diámetro:

(59)

    . .

 .

 

  23.272

  Por ser un valor muy alto, se decide usar 3 Molinos en Paralelo:

 /  3  3825.44   Re calculando:

  17.748,   22.185  Guía de Asistencia Técnica de EE en Sistemas de Tratamiento de Materiales

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Sistemas de Tratamiento de Materiales Iterando: Iteración D L % de Variación 1 17.748 22.185 2 16.958 21.198 4.451 3 17.002 21.253 -0.259 (Cumple) Entonces, se tendrán 3 Molinos de Bolas con las siguientes dimensiones:

  17,   21.2 

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