Tipos de conos Trituradoras

Las trituradoras cónicas son conocidas en todo el mundo como trituradoras “tipo Symons”. Debido a que ofrecen una gran relación de trituración, alta eficiencia, bajo consumo energético, un tamaño uniforme del producto y su idoneidad para triturar minerales duros, se han adoptado ampliamente en muchos países desde su introducción en 1920. Se siguen perfeccionando, entre otras cosas mediante la incorporación de dispositivos hidráulicos, lo que las hace aún más sofisticadas. Las características mencionadas de las trituradoras cónicas reflejan sus particularidades estructurales. Las trituradoras cónicas tienen una velocidad de rotación 2,5 veces mayor y un ángulo de oscilación cuatro veces mayor que las trituradoras giratorias. En el proceso de trituración, con una velocidad tan elevada y una carrera tan amplia, el mineral presente en la cámara de trituración no es comprimido por un cono móvil que se desplaza lentamente con una carrera reducida, como ocurre en una trituradora giratoria, sino que se ve sometido a impactos rápidos con una carrera amplia. Este método de trituración por impacto facilita la trituración del mineral, lo que se traduce en una elevada eficiencia de trituración.

¿Cómo se instala una trituradora cónica?

¿Cómo se maneja una trituradora cónica?

¿Cómo se realiza el mantenimiento y la reparación de una trituradora cónica?

Debido a la alta velocidad y a la gran carrera de las trituradoras cónicas, el mineral que se encuentra en la cámara de trituración se desliza a lo largo de la superficie del cono durante el 95% del tiempo. Es decir, en cualquier momento dado, solo el 5% del mineral está siendo triturado. Dado que el mineral se desliza hacia abajo durante el 95% del tiempo, la trituradora tiene un alto rendimiento y, por lo tanto, una alta productividad. Puesto que solo el 5% del mineral se está triturando, solo el 5% de la superficie de la cámara de trituración está triturando realmente el mineral, lo que se traduce en un bajo consumo de energía. Además, la elevada presión por unidad de superficie que se ejerce sobre el mineral en la zona de trituración localizada hace que sea adecuada para triturar minerales duros. Gracias a su elevada velocidad de rotación y a la presencia de una zona paralela de longitudes variables en la parte inferior de la cámara de trituración, el mineral se tritura al menos una vez dentro de dicha zona paralela. Por lo tanto, las trituradoras cónicas producen un tamaño de producto uniforme.

En función de los requisitos de la operación de trituración, las trituradoras cónicas pueden utilizarse para la trituración media y la trituración fina. La diferencia entre las trituradoras cónicas de trituración media y las de trituración fina radica en la forma y el tamaño de la cámara de trituración. Se dividen en tres tipos, tal y como se muestra en la figura 4-1.

Figura 4-1: Vistas transversales de las cámaras de trituración
a – Tipo estándar
b – Tipo intermedio (tipo medio)
c – Tipo de cabeza corta

Tipo estándar – se utiliza para la trituración media de minerales;
Tipo intermedio – se utiliza para la trituración media y fina de minerales;
Tipo de cabeza corta – Se utiliza para la trituración fina de minerales.

En la figura 4-1 y en la tabla 4-1 se indican las dimensiones de la abertura de alimentación (B), abertura de descarga (e) y longitud de la zona paralela (L) para los tres tipos diferentes de trituradoras cónicas. El tamaño máximo de alimentación recomendado generalmente es de 0,85 veces la abertura de alimentación. El tamaño máximo del producto depende de la dureza del mineral que se tritura, de la regularidad de los revestimientos del manto y del cóncavo, del rendimiento de la trituradora y de la configuración adecuada de los equipos relacionados. En condiciones favorables, el tamaño máximo del producto no debe superar 1,5 veces la abertura de descarga, y el 70% del producto debe ser inferior a la abertura de descarga. En condiciones desfavorables, el tamaño máximo del producto puede alcanzar hasta 4 veces la abertura de descarga, y el 80% del producto puede ser mayor que la abertura de descarga.

Tabla 4-1: Dimensiones de la abertura de alimentación y de la abertura de descarga del cono trituradoras (mm)

En función del método de ajuste de la abertura de descarga y de la protección contra sobrecargas, las trituradoras cónicas se pueden clasificar en dos tipos: con protección por resorte y con protección hidráulica. La protección hidráulica, a su vez, se divide en dos tipos: hidráulica de un solo cilindro e hidráulica de varios cilindros. El tipo con protección hidráulica representa la tendencia de desarrollo de las trituradoras cónicas.

A continuación se ofrece un ejemplo de interpretación de la especificación del modelo para las trituradoras de cono:

Construcción de una trituradora de cono de resorte

En la figura 4-2 se muestra la estructura de una trituradora cónica. Consta de un bastidor, un sistema de transmisión, un dispositivo de ajuste, un sistema hidráulico, un sistema de lubricación y otros componentes.

El motor acciona directamente el engranaje cónico pequeño (7) del eje de transmisión a través de un acoplamiento elástico (5). El engranaje cónico pequeño hace girar el casquillo excéntrico (12) dentro del casquillo recto (13), situado en el manguito central del bastidor, mediante el engranaje cónico grande. En el interior del casquillo excéntrico (12) hay un orificio cónico desplazado unos 2° respecto a su eje de rotación. En este orificio se encaja un casquillo cónico (11). La cabeza cónica (15) se apoya en un rodamiento esférico de bronce en forma de cuenco (14). La parte cónica inferior del eje principal (9) se inserta en el casquillo cónico (11). De este modo, cuando el casquillo excéntrico (12) gira, la línea central del eje principal (9) traza una superficie cónica en el espacio, lo que hace que el cono móvil (4) realice un movimiento giratorio en torno al punto fijo O. Como resultado, la superficie del revestimiento del cono móvil (16) se acerca y se aleja alternativamente de la superficie del revestimiento del cono fijo (17).

El mineral que se va a triturar cae desde la caja de alimentación (19) sobre la placa distribuidora (1), situada en el extremo superior del cono móvil, desde donde se distribuye uniformemente por la cámara de trituración alrededor del cono móvil. En el momento en que el cono móvil se aleja del revestimiento del cono fijo, el mineral entra en la cámara de trituración. Cuando el cono móvil se inclina hacia el cono fijo, el mineral se tritura por primera vez. Cuando el cono móvil se aleja de nuevo del cono fijo, el mineral cae a la posición en la que se triturará por segunda vez. De esta manera, el mineral se tritura varias veces a medida que desciende y, finalmente, se descarga de la trituradora.

El casquillo excéntrico (12) se apoya sobre un cojinete de empuje (8) formado por cuatro discos. El disco de cobre situado más abajo está fijado a la tapa inferior (10) del bastidor. El disco de acero situado más arriba está unido al casquillo excéntrico mediante un pasador, y ambos giran juntos. Las tres superficies de deslizamiento de los dos discos intermedios (uno de acero y otro de cobre) se deslizan entre sí a aproximadamente un tercio de la velocidad de rotación del casquillo excéntrico.

Figura 4-2. Estructura de un cono trituradora
1 – Placa de distribución 2 – Anillo de ajuste 3 – Manguito de soporte 4 – Cono móvil 5 – Acoplamiento elástico 6 – Carcasa del eje de transmisión 7 – Engranaje cónico pequeño 8 – Cojinete de empuje 9 – Acoplamiento del eje principal 10 – Tapa inferior del bastidor
11 – Casquillo cónico 12 – Casquillo excéntrico 13 – Casquillo recto 14 – Rodamiento esférico en forma de cuenco 15 – Cabeza cónica (o núcleo del manto) 16 – Revestimiento cónico móvil (manto) 17 – Revestimiento cónico fijo (cóncavo)
18 – Primavera de 19 – Caja de alimentación

La parte superior del bastidor está equipada con un manguito de soporte (3), que queda firmemente presionado contra el bastidor por la fuerza de varios juegos de muelles de compresión dispuestos alrededor de la periferia. El manguito de soporte presenta una rosca interna (en zigzag o en escalones), en la que se enrosca el anillo de ajuste (2), que soporta el revestimiento cónico fijo (17). Al girar el anillo de ajuste hacia la izquierda o hacia la derecha, el revestimiento cónico fijo se eleva o desciende en dirección vertical, ajustando así la abertura de descarga.

Los resortes (18) situados alrededor del bastidor sirven tanto para generar la fuerza de trituración durante el funcionamiento normal como para actuar como dispositivo de seguridad que protege la trituradora de posibles daños. Cuando un objeto no triturable cae dentro de la trituradora, la fuerza de trituración aumenta bruscamente, lo que provoca que los resortes se compriman aún más. Esto eleva un lado de la parte superior de la trituradora (es decir, el manguito de soporte y el anillo de ajuste), lo que aumenta la separación entre el revestimiento del cono fijo y el revestimiento del cono móvil, permitiendo que el objeto no triturable se expulse a través de la abertura de descarga. Posteriormente, el manguito de soporte y el anillo de ajuste vuelven a su posición original gracias a la presión de los resortes.

Las superficies de fricción de las piezas móviles de una trituradora cónica están sometidas a altas presiones y velocidades relativamente elevadas; por lo tanto, la lubricación es de vital importancia para estas máquinas. En la actualidad, las trituradoras cónicas de todos los tamaños utilizan un sistema de lubricación centralizado por circulación de aceite fino con una estación de lubricación. El aceite a baja presión suministrado por la estación de lubricación entra en la trituradora por dos vías. Una de ellas pasa por el orificio de entrada de aceite de la cubierta inferior (10) del bastidor para lubricar el cojinete de empuje (8), el casquillo recto (13), el casquillo cónico (11) y el cojinete esférico en forma de cuenco (14). Los engranajes cónicos grande y pequeño se lubrican mediante el aceite de retorno procedente del casquillo cónico y del cojinete esférico en forma de cuenco. La otra vía pasa por el orificio de entrada de aceite de la carcasa del eje de transmisión (6) para lubricar los cojinetes situados en ambos extremos del eje de transmisión. Tras lubricar las distintas piezas, el aceite vuelve a la estación de lubricación a través del tubo de retorno.

Los aceites lubricantes que se utilizan habitualmente en la estación de servicio son: aceite para máquinas n.º 20 o n.º 30 en invierno; aceite para máquinas n.º 40 a temperaturas normales; y aceite para máquinas n.º 50 en verano.

Durante la trituración del mineral se genera una gran cantidad de polvo. Para evitar que el polvo penetre en el interior de la trituradora, se ha instalado un dispositivo de prevención de polvo con sellado de agua, tal y como se muestra en la figura 4-3. El dispositivo de prevención de polvo con sellado de agua consta de un depósito de almacenamiento de agua (1), un depósito de drenaje (2), un anillo esférico (4), una placa deflectora (5) y un anillo de sellado contra el polvo (3). El agua para la prevención del polvo se introduce a través de la tubería de entrada en el depósito de almacenamiento de agua (1). Cuando el depósito está lleno, el agua se desborda libremente hacia el depósito de drenaje (2) y se descarga de la trituradora a través de la tubería de salida. Dado que el anillo esférico (4) está sumergido en el depósito de almacenamiento de agua (1), cualquier polvo que entre en contacto con el anillo esférico es arrastrado por el agua y sale junto con el agua que se desborda. De este modo, el polvo no puede atravesar el anillo esférico ni entrar en la trituradora. La placa deflectora (5) impide que el agua salpicada por el anillo esférico (4) durante el funcionamiento de la trituradora penetre en el cojinete en forma de cuenco. La holgura entre el anillo de sellado contra el polvo (3) y el anillo esférico (4) se mantiene generalmente entre 2 y 4 mm. Esta holgura evita que entren grandes cantidades de polvo en el depósito de agua, reduciendo así la carga sobre el dispositivo de sellado por agua.

Figura 4-3: Dispositivo de prevención de polvo con sellado de agua
1 – Depósito de agua 2 – Depósito de drenaje 3 – Anillo de sellado antipolvo 4 – Anillo esférico 5 – Placa deflectora

Tabla 4-2: Parámetros técnicos de las trituradoras de cono con resorte tipo PYT

Notas al pie:
① La capacidad se calcula tomando como base una densidad aparente del mineral de 1,6 t/m³.
② El peso de la máquina no incluye el peso del motor.

Construcción de un cono hidráulico monocilíndrico Trituradora

La acción de trituración y el proceso de trituración de una trituradora de cono hidráulica monocilíndrica son, en esencia, los mismos que los de una trituradora de cono de muelles.

La figura 4-4 muestra la estructura de una trituradora de cono hidráulica monocilíndrica. En comparación con la trituradora de cono con muelles, las principales características de este tipo de trituradora de cono hidráulica monocilíndrica son la adopción del ajuste hidráulico, la protección hidráulica y la descarga hidráulica (para eliminar el mineral atascado).

Figura 4-4: Estructura de una trituradora hidráulica de cono monocilíndrica
1 – Bastidor superior 2 – Cono de trituración 3 – Manguito excéntrico 4 – Base 5 – Unidad de accionamiento 6 – Cuña de ajuste
7 – Cilindro hidráulico

Aparte de las diferencias impuestas por el diseño hidráulico —como el sistema hidráulico, la sustitución del cojinete cónico por un cojinete de empuje en el extremo inferior del eje principal y un soporte de manguito cónico en el extremo superior, y el uso de un cilindro de sellado y un anillo de sellado en lugar del sistema de prevención de polvo mediante sello de agua—, otras diferencias son: el cuerpo de la trituradora descansa sobre cuatro almohadillas de apoyo de goma y no es necesario fijarlo con pernos de cimentación; durante el funcionamiento, todo el cuerpo de la trituradora puede oscilar libremente. Además, se utiliza una transmisión por correa trapezoidal.

Cuando la cámara de trituración de una trituradora de muelles se obstruye o se atasca debido a la presencia de residuos de hierro, normalmente se tarda uno o dos turnos en despejarla. Sin embargo, con este tipo de trituradora, el problema se puede resolver simplemente accionando el sistema hidráulico. Dado que la trituradora descansa sobre cuatro almohadillas de goma, el balanceo de la máquina provocado por las fuerzas de inercia del cono móvil y del manguito excéntrico durante el funcionamiento es absorbido por las almohadillas de goma, lo que reduce la carga sobre los cimientos. Como resultado, no se requieren pernos de cimentación de gran tamaño ni una cimentación maciza (solo se necesitan pernos pequeños para fijar las bandejas de las almohadillas de apoyo a la cimentación), lo que reduce los costes de instalación. Este diseño hidráulico mejora considerablemente la facilidad de uso de la trituradora de cono. Para ajustar la abertura de descarga a un tamaño menor, se bombea aceite desde el depósito hidráulico (4) por debajo del pistón del cilindro hidráulico (2), elevando el cono móvil (1) hasta la posición deseada (véase la figura 4-5a). Para aumentar la abertura de descarga, el aceite situado bajo el pistón del cilindro hidráulico (2) se devuelve al depósito hidráulico (4), lo que permite que el cono móvil (1) descienda hasta la posición deseada (figura 4-5b).

Figura 4-5: Ajuste automático de la abertura de descarga
a – El cono móvil se eleva y la abertura de descarga se reduce
b – El cono móvil desciende y la abertura de descarga se amplía

1 – Cono móvil 2 – Cilindro hidráulico 3 – Acumulador 4 – Depósito de aceite

En el indicador de nivel de aceite del depósito de aceite hidráulico hay una escala de abertura de descarga que se corresponde con el tamaño de dicha abertura. La diferencia en la lectura de la abertura de descarga provocada por un cambio en el nivel de aceite indica la magnitud del cambio en la abertura de descarga. Durante el funcionamiento, la abertura de descarga se puede ajustar en cualquier momento en función del tamaño de producto requerido. Por lo tanto, ajustar y controlar la abertura de descarga modificando la cantidad de aceite situada bajo el pistón hidráulico resulta preciso y cómodo.

A continuación se describen la protección automática y la descarga automática.

(1) Protección automática. En primer lugar, se introduce nitrógeno gaseoso en el acumulador (3) de modo que su presión sea superior a la presión de aceite necesaria para la trituración normal. Cuando una pieza de hierro extrañera u otro objeto no triturable entra en la cámara de trituración, la presión del aceite en el circuito de alta presión supera la presión del nitrógeno en el interior del acumulador. A continuación, el pistón del acumulador (3) comprime el nitrógeno, lo que permite que el aceite hidráulico entre en el acumulador. Como resultado, el pistón del cilindro hidráulico (2) desciende y el cono móvil desciende con él. En este momento, la abertura de descarga aumenta y la pieza de hierro extrañera u otro objeto no triturable sale de la trituradora, lo que proporciona protección (véase la figura 4-6).

(2) Descarga automática. Cuando la trituradora se detiene inesperadamente durante la alimentación normal debido a un fallo de funcionamiento o a un corte de corriente, la cámara de trituración se obstruye con mineral. Sin embargo, no está permitido poner en marcha una trituradora cónica bajo carga, por lo que es necesario vaciarla.

Para retirar el mineral atascado, se puede recurrir al principio de ajuste hidráulico de la abertura de descarga. Cuando se produce un atasco en la cámara de trituración, se puede accionar el sistema hidráulico para subir y bajar repetidamente el cono móvil, triturando así el mineral atascado y expulsándolo de la trituradora. Esto reduce considerablemente la dificultad que supone la retirada manual.

Este tipo de trituradora no solo presenta las excelentes características de rendimiento descritas anteriormente, sino que también cuenta con una estructura sencilla. Como resultado, no solo reduce la carga de trabajo derivada del mantenimiento y los ajustes y aumenta la utilización del equipo, sino que además elimina la necesidad de una cimentación de grandes dimensiones y reduce considerablemente la carga de trabajo de fabricación.

Figura 4-6: Principio de la protección automática
1 – Cono móvil 2 – Cilindro hidráulico 3 – Acumulador 4 – Depósito de aceite

Gracias a las mejoras continuas basadas en la práctica de producción, la trituradora de cono hidráulica monocilíndrica se ha modificado con respecto al diseño original: el engranaje grande del manguito excéntrico se ha desplazado de la parte inferior a la superior; la transmisión por correa se ha sustituido por una transmisión directa; se han eliminado las cuatro almohadillas de apoyo de goma situadas debajo del bastidor original, y ahora el bastidor se fija directamente a los cimientos, tal y como se muestra en la figura 4-7. Todas las trituradoras de cono hidráulicas de un solo cilindro que se fabrican actualmente se producen según este nuevo modelo mejorado.

Los parámetros técnicos de la trituradora de cono hidráulica monocilíndrica se recogen en la tabla 4-3.

Tabla 4-3: Parámetros técnicos de las trituradoras hidráulicas de cono monocilíndricas PYY-T

Notas al pie:
① La capacidad se calcula tomando como base una densidad aparente del mineral de 1,6 t/m³.
② El peso de la máquina no incluye el peso del motor.

Construcción de una trituradora de cono hidráulica multicilíndrica

La trituradora de cono hidráulica multicilíndrica utiliza dispositivos hidráulicos para la protección, el ajuste y el bloqueo. Por lo tanto, al igual que la trituradora de cono hidráulica monocilíndrica, presenta las siguientes características: ajuste cómodo de la abertura de descarga, bajo coeficiente de sobrecarga cuando pasan objetos no triturables y fácil extracción de los objetos no triturables atascados en la cámara de trituración. La experiencia en la producción demuestra que esta trituradora de cono hidráulica ofrece un buen rendimiento. Sin embargo, en comparación con el modelo monocilíndrico, su estructura es más compleja y las horas de trabajo necesarias para su fabricación son mayores. La figura 4-8 muestra la estructura de una trituradora de cono hidráulica multicilíndrica.

Figura 4-8: Estructura de una trituradora de cono hidráulica multicilíndrica
1 – Cilindro hidráulico (cilindro de aceite)
2 – Manguito de sujeción
3 – Cilindro de cierre
4 – Anillo
5 – Cono triturador
6 – Cilindro de empuje (o cilindro de presión)
7 – Marco

La trituradora de cono hidráulica multicilíndrica se desarrolló a partir de la trituradora de cono de muelles. Su estructura básica es similar a la de esta última.

La diferencia entre la trituradora de cono hidráulica multicilíndrica y la trituradora de cono con muelles radica en que los 10 a 16 juegos de muelles originales se sustituyen por 10 a 16 cilindros de protección hidráulicos. La estructura del cilindro de protección se muestra en la figura 4-9. Consta de un cuerpo de cilindro (1), un pistón (2), un soporte (3) y un perno (4). El cilindro está dividido por el pistón en una cámara superior A y una cámara inferior B.

Figura 4-9. Estructura del cilindro de seguridad
1 – Cuerpo del cilindro 2 – Pistón 3 – Soporte 4 – Perno 5 – Bastidor 6 – Manguito de soporte

Cuando un objeto no triturable cae en la trituradora, la fuerza de trituración aumenta bruscamente. A continuación, la parte superior de la trituradora se eleva por un lado, girando sobre el punto O, siendo el punto de entrada del hierro extraño el más alejado. En ese momento, el aceite a alta presión de la cámara superior A del cilindro de seguridad es empujado hacia el acumulador (véase la figura 4-10). Una vez expulsado el objeto no triturable, la parte superior de la trituradora vuelve automáticamente a su posición original gracias a la acción del gas presente en la parte superior del acumulador.

Figura 4-10: Diagrama esquemático de la trituradora que deja pasar el hierro extraño
1 – Objeto irrompible (hierro de trituradora) 2 – Acumulador 3 – Cilindro hidráulico

Cuando la trituradora se detiene debido a una obstrucción por residuos de hierro, una alimentación excesiva, un corte repentino de corriente u otras averías, la cámara de trituración se llena de mineral o de material no triturable. En este caso, se puede accionar la válvula direccional del sistema hidráulico para suministrar aceite a la cámara inferior del cilindro de seguridad. El aceite de la cámara superior (A) del cilindro de seguridad vuelve automáticamente al depósito de aceite. A continuación, la parte superior de la trituradora se eleva en paralelo, lo que permite descargar el mineral o el material no triturable atascado en la cámara de trituración (véase la figura 4-11). Una vez descargado el mineral o el material no triturable, la válvula direccional se vuelve a accionar para suministrar aceite a la cámara superior del cilindro de seguridad. El aceite de la cámara inferior vuelve automáticamente al depósito de aceite, y la trituradora retoma su funcionamiento normal.

Los parámetros técnicos de la trituradora hidráulica de cono multicilíndrica se recogen en la tabla 4-4.

Tabla 4-4: Parámetros técnicos de las trituradoras hidráulicas de cono multicilíndricas