¿Qué es una trituradora de impacto terciaria y cómo funciona?

Las trituradoras de impacto terciarias realizan la última etapa de trituración en las instalaciones de trituración y cribado, permitiendo obtener el tamaño final en la producción de agregados. En este artículo examinamos los principios de funcionamiento, las ventajas y los detalles técnicos, centrándonos en las trituradoras terciarias de eje horizontal.

¿Qué es una trituradora de impacto terciaria?

Las trituradoras terciarias suelen estar diseñadas para triturar el rechazo de criba y los materiales excedentes no deseados procedentes de los intervalos granulométricos del producto, tras la trituración y el cribado en las trituradoras secundarias. Las trituradoras de impacto terciarias utilizadas en las instalaciones de trituración y cribado se dividen en dos grupos: trituradoras de impacto terciarias de eje horizontal y trituradoras de impacto terciarias de eje vertical. En particular, en el sector minero, en las instalaciones donde se procesan minerales duros y abrasivos y se utilizan trituradoras de cono como trituradoras secundarias, las trituradoras de impacto terciarias son en su mayoría trituradoras de eje vertical. En el sector de los agregados, en cambio, en las instalaciones donde se utilizan trituradoras de impacto de eje horizontal como secundarias, las trituradoras de impacto terciarias son en su mayoría trituradoras de impacto de eje horizontal. En las instalaciones donde se procesan rocas volcánicas como basalto, granito y similares y se utilizan trituradoras de cono como secundarias, se emplean, al igual que en el sector minero, trituradoras de impacto terciarias de eje vertical.

Estas diferencias permiten elegir la solución correcta según el área de aplicación de la trituradora y el tamaño de producto deseado.

Ventajas y áreas de uso de las trituradoras de impacto terciarias de eje horizontal

Las trituradoras de impacto terciarias de eje horizontal se prefieren especialmente en los sectores de los agregados y la minería. A continuación encontrará las principales ventajas propias de estas trituradoras.

Las ventajas más importantes de las trituradoras de impacto terciarias de eje horizontal son las siguientes:

• El tamaño máximo de material que pueden triturar es mayor que el de las trituradoras de impacto de eje vertical. En algunas trituradoras puede llegar hasta 200 mm.
• En los últimos años, los avances en el sector de la metalurgia han hecho posible utilizar las trituradoras de impacto terciarias de eje horizontal no solo para materiales no abrasivos, sino también para material abrasivo de río y rocas volcánicas. Sin embargo, hoy en día se utilizan más las trituradoras terciarias de eje vertical para las rocas volcánicas.
• El diseño totalmente simétrico del rotor y de la cámara de trituración permite que la trituradora funcione en ambos sentidos. Las amplias puertas totalmente abatibles a ambos lados de la trituradora ofrecen un acceso de mantenimiento muy fácil, reduciendo así considerablemente los tiempos de mantenimiento.
• En la mayoría de estas trituradoras hay dos placas de trituración a cada lado de la zona de trituración. La placa superior se denomina placa de trituración y la inferior placa de molienda. Los revestimientos, que se montan fácilmente en estas placas, están diseñados según el objetivo de trituración o molienda. La holgura entre las placas de trituración y molienda y el rotor se ajusta fácilmente y de forma totalmente hidráulica, y se obtiene una distribución estable del producto durante todo el tiempo de funcionamiento.
• El producto obtenido de la trituradora tiene una estructura sin grietas, resistente y de forma cúbica, muy adecuada para la fabricación de hormigón y la construcción de carreteras.

Estructura y componentes principales de la trituradora de impacto terciaria de eje horizontal

El funcionamiento eficiente de la trituradora de impacto terciaria de eje horizontal depende del funcionamiento armónico de cada componente, desde el diseño del rotor hasta las placas de trituración. En esta sección se describen paso a paso los elementos estructurales de la trituradora.

Dado que los tamaños de material alimentados a las trituradoras de impacto terciarias son más pequeños que los de las trituradoras de impacto primarias y secundarias, y que la capacidad de la trituradora también es menor que la de las trituradoras primarias y secundarias, las zonas de trituración de estas trituradoras son más pequeñas; por lo tanto, los diámetros y anchos del rotor, los momentos de inercia del rotor, los anchos de las placas de trituración y las dimensiones del cuerpo son más pequeños. En la Figura 2 vemos las características técnicas de las trituradoras de impacto terciarias con diámetros de rotor de ∅ 1000 mm y los elementos principales del sistema de apoyo.

Rotor de la trituradora de impacto terciaria de eje horizontal

En las trituradoras terciarias, el rotor es el componente principal donde se combinan el par de giro y la energía de impacto. En los diseños de ingeniería de MEKA, la geometría del rotor se ha desarrollado para optimizar el flujo de material y aumentar tanto la eficiencia de trituración como la vida útil de los martillos.

Diseño del rotor y selección de materiales

Aunque distintas empresas tienen distintos diseños del rotor de la trituradora de impacto terciaria, existe, como en las trituradoras de impacto secundarias, un manguito de eje fabricado de fundición o de tubo de pared gruesa. Los discos del rotor se fabrican bien en acero laminado en caliente de calidad St 37-2 (S 235JR), bien en acero moldeado de calidad GS 38, GS 45. Los espesores de disco son de aproximadamente 60-75 mm y se sueldan a un manguito de eje (DN 250 SCH 160 o equivalente) fabricado de tubo de acero estirado con un espesor de pared de 25-40 mm o de acero moldeado, o bien se suelda por tramos un tubo de pared gruesa entre los discos (abriendo biseles de soldadura adecuados). Tras la soldadura se aplica un recocido de alivio de tensiones. Según el tamaño de la trituradora, el número de discos varía entre 2 y 6.

Montaje de los martillos y resistencia al desgaste

En las zonas por donde pasan los martillos se sueldan piezas de asiento del martillo; en algunos diseños, la superficie de los discos se cubre por completo con piezas de protección de disco fabricadas de fundición resistente al desgaste, desmontables y unidas mediante un sistema con pasadores.

Como la zona de trituración es reducida en las trituradoras de impacto terciarias de eje horizontal, los discos entran en contacto con el material más que en las trituradoras de impacto secundarias y primarias. Por ello se siguen dos métodos. El método más eficaz consiste en utilizar piezas de protección de disco moldeadas en acero Hadfield, unidas a los discos mediante un sistema con pasadores o atornillado.

Después de que los martillos de la trituradora se han colocado deslizándolos lateralmente en los alojamientos del grupo de discos, para impedir sus movimientos en dirección axial, aproximadamente 20 mm de espesor, se fijan mediante piezas de unión. Estas piezas se fijan con pernos M 12 en las cavidades de las superficies exteriores de los discos de los extremos y en las cavidades correspondientes de los martillos de la trituradora. Figura 4 nos muestra esta forma de unión.

Los diámetros de rotor de las trituradoras de impacto terciarias de eje horizontal suelen ser de aproximadamente ∅1000 mm - ∅1300 mm, y los anchos de rotor se eligen en torno a 500, 1000, 1500, 2000 mm. Los martillos de la trituradora se fabrican de acero Hadfield (acero al manganeso austenítico moldeado EN10349) si el material a triturar es caliza o un material poco abrasivo similar. Si el material a triturar es abrasivo, se fabrican de fundición blanca de alto cromo (ASTM A532, BS EN 12513, DIN 1695) o de material MMC con carga cerámica.

En las trituradoras de impacto terciarias de eje horizontal, al igual que en las trituradoras de impacto primarias y secundarias de eje horizontal, se utiliza un eje principal de acero forjado de calidad SAE 4340. El eje principal se une al grupo de discos mediante casquillos de apriete cónicos (RING FEDER). En el sistema de apoyo se utilizan rodamientos de rodillos a rótula de doble hilera, de tipo servicio pesado con juego C3, de marca SKF o equivalente. Como soportes de rodamiento se utilizan soportes tipo SKF SNL o equivalentes.

La polea de accionamiento también se une al eje principal mediante casquillos de apriete cónicos estándar. El diámetro de la polea de accionamiento suele ser de aproximadamente 800 mm; las velocidades periféricas del rotor están entre 30-60 m/s en las trituradoras de 4 martillos y entre 50-75 m/s en las de 2 martillos.

Las trituradoras de impacto terciarias con rotor de dos martillos tienen un tamaño de alimentación máximo de 80 mm y se utilizan para obtener, a baja capacidad, material fino - arena.

Con las trituradoras tipo TDK 10/05/2, TDK 10/05/4, TDK 10/10/2 y TDK 10/10/4 con rotor de 4 y 2 martillos, Tabla 1 se han obtenido los productos indicados en las condiciones indicadas.

Gráfico 1 muestra las curvas de producto obtenidas a distintas velocidades para materiales de distintos tamaños y tipos para la trituradora TDK 10/05/4.

Tabla 1 Tamaños de producto obtenidos en distintas condiciones con diversas trituradoras

Cuerpo de la trituradora de impacto terciaria de eje horizontal

El cuerpo de la trituradora es el componente más crítico del diseño en cuanto a durabilidad y facilidad de mantenimiento. En los cuerpos MEKA destacan un diseño simétrico, amplias tapas de mantenimiento y revestimientos atornillados.

Figura 5 muestra un cuerpo típico de trituradora de impacto terciaria de eje horizontal (MEKA). El cuerpo de la trituradora suele formar una sola pieza con el bastidor de soporte. En las caras delantera y trasera del cuerpo hay una tapa de mantenimiento simétrica, en dos partes, diseñada para poder abrirse fácilmente a mano, que cubre casi toda la superficie y está unida mediante brazo articulado al cuerpo fijo. Las caras traseras de las tapas están recubiertas de revestimientos resistentes al desgaste fijados con pernos. Los demás lados del cuerpo también tienen cada uno una tapa de mantenimiento articulada.

El espesor de la chapa del cuerpo es de 10-15 mm.

Placas de trituración y molienda

Las placas de trituración y molienda son los componentes fundamentales que determinan la calidad del producto final. Se fabrican de materiales de acero de alta resistencia al desgaste.

Las placas de trituración de las trituradoras terciarias de eje horizontal suelen diseñarse en dos partes: las pistas de trituración y de molienda.

En los primeros diseños, ambas pistas se encontraban en la misma placa de trituración. En los últimos años, las placas de trituración se diseñan en dos partes: placas de trituración y placas de molienda. La holgura entre cada parte y el rotor se ajusta por separado teniendo en cuenta las posiciones relativas de las partes.

Figura 7 muestra una placa de trituración de trituradora de impacto terciaria de eje horizontal de fabricación MEKA.

Materiales de revestimiento y durabilidad

Los revestimientos de la placa de trituración se unen a la placa de trituración bien mediante un sistema atornillado, bien mediante el método de encaje en el alojamiento de las placas.

¿Cuál es la diferencia entre trituración y molienda?

En las trituradoras de impacto terciarias de eje horizontal, la primera trituración del material que entra en la trituradora se produce por el impacto del martillo y el choque contra la placa de trituración; el afinado posterior se produce por la molienda del material al pasar por la pista de molienda. Por lo tanto, la vida útil al desgaste de los revestimientos de las placas de trituración y molienda es muy importante. Por ello, estos revestimientos se fabrican de tamaño suficiente y sus materiales se fabrican especialmente según el tipo de material a triturar.

Los espesores de revestimiento de la placa de trituración son en promedio de aproximadamente 90 mm. Según el tipo de material a triturar, para rocas poco abrasivas se fabrican de acero moldeado austenítico de alto contenido en Mn (acero HADFIELD), mientras que para materiales muy abrasivos (como grava de río o basalto) se fabrican de fundición blanca de alto cromo o de material con carga cerámica o de TiC MMC (METAL MATRIX COMPOSITE).

Como ya hemos mencionado, las chapas de tapa de la trituradora terciaria que están en contacto con el material también se recubren con revestimientos de acero HADFIELD de 30 mm de espesor. Estos revestimientos se fijan al cuerpo con pernos; en algunos diseños se utiliza además una unión especial con chaveta para un cambio fácil.Figura 8 muestra una forma de unión de este tipo.

En las placas de trituración fabricadas mediante construcción soldada, el espesor de las chapas a las que se fijan los revestimientos varía entre 20-40 mm. El espesor de las chapas de refuerzo de la parte trasera también varía, según el diseño, entre 30-40 mm. Los diámetros de los ejes de articulación de las placas de trituración son de aproximadamente 70-80 mm, y los diámetros de los pernos de la horquilla de la barra de ajuste de aproximadamente 50-60 mm.

Sistemas de ajuste de la placa de trituración

Debe añadirse una introducción al título: En las trituradoras terciarias modernas, los sistemas hidráulicos ajustan automáticamente la holgura y proporcionan protección contra la entrada de material metálico.

En las trituradoras de impacto de eje horizontal se suelen utilizar sistemas de ajuste de holgura totalmente hidráulicos. En este sistema, distintas empresas utilizan distintos dispositivos para evitar que el material metálico que entra en la zona de trituración dañe la trituradora. El más clásico de ellos es el sistema de resortes, como en las trituradoras de impacto primarias y secundarias de eje horizontal. En la Figura 9 vemos la trituradora de impacto de eje horizontal en la que se aplica este sistema.

También es posible tomar medidas hidráulicas contra los daños causados por material metálico no deseado. Mediante sensores unidos al vástago del cilindro hidráulico se detecta un aumento súbito de presión; la holgura se abre de inmediato, lo que permite que el material metálico se aleje de la zona de trituración, y luego la holgura vuelve a su posición inicial. Además, mediante un sensor de posición lineal magnetostrictivo aplicado en el interior del cilindro hidráulico se asegura la medición y el control de la holgura.

Muchas empresas fabricantes de trituradoras de impacto de eje horizontal equipadas con sistemas de ajuste totalmente hidráulicos utilizan brazos de tope mecánicos para evitar que, tras un posible problema en el sistema hidráulico, la placa de trituración entre en los límites del círculo de giro del rotor y dañe gravemente la trituradora. Estos brazos se unen de forma articulada a la placa de trituración desde un punto distinto, junto con el cilindro hidráulico, e impiden el movimiento de la placa de trituración hacia el rotor en caso de que el cilindro hidráulico quede fuera de servicio.

Sistema de alimentación de la trituradora terciaria

El sistema de alimentación afecta directamente al rendimiento y a la tasa de desgaste de la trituradora. En los diseños MEKA, el sistema de alimentador vibrante asegura un flujo homogéneo de material y aumenta el rendimiento.

Uno de los factores más importantes que influyen en el rendimiento de las trituradoras terciarias es que la trituradora se alimente a lo largo de todo el ancho del rotor con el mismo espesor de material y la misma capacidad. Así, aumenta la capacidad de la trituradora y también la vida útil de las piezas de desgaste. Por ello, el método más adecuado en el sistema de alimentación de la trituradora consiste en utilizar una tolva de aproximadamente 5-15 m3 de capacidad y, debajo de ella, un alimentador vibrante o de banda adecuado a la capacidad de la trituradora. En la Figura 10 vemos la trituradora terciaria MEKA alimentada por un alimentador vibrante adecuado.

¿Cómo se calcula la capacidad de una trituradora de impacto terciaria?

El cálculo de la capacidad se realiza según la velocidad del rotor, la potencia del motor y las propiedades del material. Las tablas siguientes muestran los resultados obtenidos en distintas condiciones. Para el cálculo de la capacidad de las trituradoras terciarias se sigue el ejemplo y el procedimiento aplicados a la trituradora secundaria.

A la luz de los factores indicados en la Tabla 2, la Tabla 3 y la Tabla 4, la capacidad de la trituradora de impacto terciaria de eje horizontal:

Q = (N / W) * f_t * f_p * f_m

podemos calcularla con la fórmula. Estas tablas se dan de nuevo a continuación.

• N: Potencia del motor utilizada, kW
• W: Potencia de trituración unitaria, kWh/tonelada
• W = 11 * Wi * (1 / TP)
• Wi: Necesidad aproximada de energía específica requerida para la trituradora, kWh/t
• TP: Índice de trabajo
• P: Abertura de malla cuadrada que atraviesa el 80 % del producto (material que sale de la trituradora) - micras
• F: Abertura de malla cuadrada que atraviesa el 80 % del material alimentado a la trituradora - micras (el material fino debe haberse cribado del material alimentado)
• f_t: Factor de diseño
• f_p: Factor de velocidad

f_m: Factor de material