Tipos de trituradores giratorios Trituradoras

Las trituradoras giratorias se utilizan en la industria desde 1880 y siguen siendo muy habituales en plantas de tratamiento de minerales de gran y mediano tamaño, así como en grandes canteras, para la trituración primaria de minerales y rocas de distintos grados de dureza.

El principio de funcionamiento de este tipo de trituradora se muestra en la figura 3-1. La cámara de trituración es el espacio entre el cono móvil (1) y el cono fijo (2). El motor acciona el casquillo excéntrico (5) para que gire mediante una polea de correa trapezoidal (3) y un par de engranajes cónicos (4). A continuación, el casquillo excéntrico (5) hace que el cono móvil (1) realice un movimiento giratorio alrededor del eje central de la trituradora. El cono móvil (1) se acerca y se aleja alternativamente del cono fijo (2), de modo que el mineral introducido en la cámara de trituración es triturado continuamente por fuerzas de compresión y flexión. El mineral triturado se descarga por gravedad desde la parte inferior de la cámara de trituración.

En comparación con las trituradoras de mandíbulas, las trituradoras giratorias trituran el mineral de forma continua, por lo que su eficiencia productiva es mayor que la de las trituradoras de mandíbulas.

¿Cómo se instala una trituradora giratoria?

¿Cómo realizar una prueba de funcionamiento de la trituradora giratoria?

¿Cómo se maneja la trituradora giratoria?

¿Cómo se realiza el mantenimiento de la trituradora giratoria?

Figura 3-1: Diagrama esquemático de un giratorio trituradora
1 – Cono móvil 2 – Cono fijo 3 – Polea de correa trapezoidal 4 – Par de engranajes cónicos 5 – Casquillo excéntrico

En comparación con las trituradoras de mandíbulas, las trituradoras giratorias trituran el mineral de forma continua, por lo que su eficiencia productiva es mayor que la de las trituradoras de mandíbulas.

Las trituradoras giratorias se dividen básicamente en tres tipos: de eje fijo, de descarga inclinada y de descarga central. Dado que los dos primeros tipos presentan numerosas desventajas, en China solo se fabrica el tipo de trituradora giratoria de descarga central. La desventaja de este tipo de trituradora giratoria es que carece de un dispositivo de seguridad fiable, y el dispositivo de ajuste de la abertura de descarga no solo es incómodo de manejar, sino que además tiene un rango de ajuste muy reducido. Por ello, también se fabrican trituradoras giratorias hidráulicas. El uso del ajuste hidráulico y de la seguridad hidráulica facilita el ajuste de la anchura de la abertura de descarga y hace que el dispositivo de seguridad de la máquina sea fiable y seguro.

En la actualidad, el rendimiento técnico y los parámetros de las trituradoras giratorias de fabricación nacional se recogen en las tablas 3-1 y 3-2. A continuación se ofrece un ejemplo de cómo interpretar las especificaciones de un modelo:

Tabla 3-1: Rendimiento técnico y parámetros del triturador giratorio hidráulico trituradoras

Tabla 3-2: Rendimiento técnico y parámetros de los trituradores giratorios de los tipos PXZ y PXQ trituradoras

① La capacidad de producción se calcula tomando como referencia una densidad aparente del mineral de 1,6 t/m³;
② Accionamiento de doble motor.

Construcción de una trituradora giratoria de descarga central

En la figura 3-2 se muestra la estructura de una trituradora giratoria de descarga central.

Como se puede observar en la figura 3-2, el bastidor inferior (4) de la trituradora está instalado sobre una cimentación de hormigón armado. Se ha colocado una placa de acero (39) sobre el orificio de descarga central de la cimentación para evitar que el mineral que cae de la trituradora dañe la cimentación. El bastidor inferior (4), los bastidores intermedios (6, 10) y la viga transversal (11) están unidos mediante pasadores fijados con cuñas.

En la pared lateral del bastidor inferior hay una boca de inspección que permite comprobar el funcionamiento de la máquina. Durante el funcionamiento normal, la boca de inspección está cubierta con una tapa (29). Se colocan placas protectoras (28 y 35) sobre las cuatro nervaduras (30) que unen la pared lateral del bastidor al manguito central (31) y sobre el manguito del eje de transmisión (34) para evitar que el mineral que cae dañe las nervaduras y el manguito.

Un casquillo de acero (32) se encaja a presión en el orificio del manguito central (31). El casquillo excéntrico (5), recubierto de metal Babbitt en su superficie interior y en tres cuartas partes de su superficie exterior, gira dentro del casquillo de acero (32). Para garantizar una unión sólida con el metal Babbitt, las superficies interior y exterior del casquillo excéntrico (5) están provistas de ranuras en cola de milano muy densas y de numerosos orificios pequeños, de modo que el metal Babbitt se funda con mayor firmeza en ambas superficies. Entre el manguito central (31) y el engranaje cónico grande (26) se colocan tres discos de empuje para soportar el peso del engranaje cónico grande y del casquillo excéntrico. El disco inferior está fabricado en acero y fijado al extremo superior del manguito central mediante pasadores para impedir su rotación; el disco superior también está fabricado en acero y fijado al engranaje cónico grande mediante tornillos, girando junto con él; el disco intermedio de bronce (27) gira libremente entre los discos superior e inferior a aproximadamente la mitad de la velocidad de rotación del casquillo excéntrico.

Figura 3-2. Estructura de un giratorio trituradora
1 – Carcasa del cojinete de transmisión 2 – Acoplamiento 3 – Eje de transmisión 4, 6, 10 – Secciones del bastidor 5 – Casquillo excéntrico 7 – Cuerpo cónico móvil 8, 9 – Placas de revestimiento 11 – Viga transversal
12, 28, 35, 40 – Placas protectoras 13 – Llave 14, 20 – Tuercas 15 – Manguito de presión 16 – Manguito cónico 17, 32 – Casquillos 18 – Anillo de soporte 19 – Placa de bloqueo 21 – Eje principal 22, 23, 24 – Collares
25 – Anillo deflector de aceite 26, 36 – Engranajes 27 – Disco 29 – Tapa de registro 30 – Nervadura 31, 34 – Manguitos 33 – Tapa inferior 37 – Tapa antipolvo 38 – Anillo de sellado antipolvo 39 – Chapa de acero

El motor acciona el cono de trituración a través de la polea de correa trapezoidal, el acoplamiento elástico (2), el eje de transmisión (3), el par de engranajes cónicos (36 y 26) y el casquillo excéntrico (5). El extremo inferior del eje principal (21), que cuelga de la viga transversal, se inserta en el orificio excéntrico del casquillo excéntrico. Cuando el casquillo excéntrico (5) gira, el eje principal y el cuerpo del cono móvil (7), que está montado por contracción térmica en la parte central del eje principal, realizan un movimiento giratorio. Cualquier punto de la superficie del cono móvil se desplaza a lo largo de una superficie cónica que tiene como vértice el punto de suspensión O, triturando así el mineral. El mineral triturado se descarga por gravedad desde la parte inferior del cono móvil.

La superficie exterior del cuerpo cónico móvil está provista de una placa de revestimiento (8) fabricada en acero al manganeso. Para garantizar un contacto firme entre la placa de revestimiento y el cuerpo cónico móvil, se vierte zinc entre ambos, y el extremo superior de la placa de revestimiento se fija con una tuerca (20). Se monta una placa de bloqueo (19) sobre la tuerca para evitar que se afloje.

En el interior de las secciones centrales del bastidor (6 y 10) se montan dos anillos de placas de revestimiento (9). El anillo inferior descansa sobre la parte saliente del extremo inferior del bastidor, mientras que el anillo superior se inserta en la brida superior del bastidor. Esta disposición permite soportar tanto la fuerza de empuje provocada por la fricción durante la trituración como la componente vertical de la fuerza de trituración. Una vez instaladas las placas de revestimiento, se vierte hormigón para fijarlas.

El eje principal (21) está suspendido de la viga transversal (11) mediante una tuerca cónica (14), un manguito de presión cónico (15), un manguito cónico (16) y un anillo de soporte (18), y una chaveta (13) impide que la tuerca cónica (14) se afloje. El extremo cónico del manguito cónico (16) descansa sobre el anillo de soporte (18), mientras que su lado descansa sobre el casquillo (17). Durante el funcionamiento, dado que tanto el extremo inferior como el lateral del manguito cónico (16) son superficies cónicas, el manguito cónico (16) puede rodar sobre el anillo de soporte (18) y el casquillo (17), cumpliendo así los requisitos del movimiento giratorio del cono móvil.

La parte superior de la viga transversal está recubierta con placas protectoras (12 y 40) para evitar daños y desgaste provocados por la caída de mineral.

Para evitar que el polvo y las partículas finas de mineral penetren en las partes giratorias de la máquina, se han montado tres collares de contacto esférico (22, 23 y 24) en el extremo inferior del cono móvil, con el fin de formar un sello antipolvo. El collar (24) está fijado al extremo inferior del cono móvil mediante tornillos. El collarín (23) se ajusta sobre la cubierta antipolvo (37), con un anillo de sellado antipolvo (38) fabricado con manguera de goma flexible entre ambos. El collarín superior (22) descansa libremente sobre el collarín (23). De este modo, el polvo no puede penetrar en el interior de la trituradora a través de los huecos entre los collarines.

El aceite lubricante que necesita la trituradora lo suministra una bomba de aceite específica. El aceite entra en el espacio inferior del casquillo excéntrico a través de un orificio de aceite situado en la tapa inferior (33) del bastidor; a continuación, asciende por el espacio entre el eje principal y el casquillo excéntrico, así como por el espacio entre el casquillo excéntrico y el casquillo (32), lubricando simultáneamente estas dos superficies de fricción. El aceite que asciende desde la superficie interior del casquillo excéntrico choca contra el anillo deflector de aceite (25) y se desborda sobre el par de engranajes cónicos (26, 36), lubricándolos, para luego salir a través del tubo de descarga de aceite. El aceite que asciende desde la superficie exterior del casquillo excéntrico llega al disco de empuje (27) del casquillo excéntrico, lubrica el disco y también se descarga a través del tubo de descarga de aceite.

Los cojinetes del eje de transmisión de la trituradora cuentan con tuberías independientes de entrada y salida de aceite. Los cuatro cojinetes del dispositivo de suspensión del cono móvil y las poleas de correa grande y pequeña se lubrican periódicamente con grasa mediante una bomba de grasa manual.

La construcción de trituradoras giratorias de otros tamaños es, en esencia, similar a la descrita anteriormente.

El dispositivo de seguridad original para este tipo de trituradora giratoria consistía en un pasador de seguridad montado en la polea de la correa de transmisión. Dado que resultaba difícil seleccionar con precisión el material y la dimensión transversal crítica del pasador de seguridad, su eficacia era escasa, por lo que se ha retirado. En consecuencia, estas trituradoras funcionan ahora sin dispositivo de seguridad.

El ajuste de la abertura de descarga de la trituradora giratoria se realiza mediante la tuerca cónica (14) situada en el extremo superior del eje principal. Este sistema de ajuste resulta muy poco práctico. Por ello, en la actualidad se suelen utilizar trituradoras giratorias hidráulicas en el mercado nacional.

Construcción de una trituradora giratoria hidráulica

La trituradora giratoria presentada anteriormente presenta las siguientes desventajas: carece de dispositivo de seguridad; resulta difícil ajustar la abertura de descarga; y, cuando la trituradora se obstruye con material extraño, resulta muy difícil extraer el mineral u objetos no triturables atascados en la cámara de trituración. Con el fin de desarrollar una trituradora giratoria hidráulica ideal y perfeccionada, se han fabricado varios tipos de estructuras de soporte para este tipo de trituradoras. Basándose en más de treinta años de experiencia práctica y en un análisis exhaustivo, se determinó que la estructura de soporte hidráulico inferior era la estructura básica para las trituradoras giratorias hidráulicas, y en 1975 se inició el diseño de una serie basada en esta estructura. La serie de trituradoras giratorias hidráulicas se muestra en la Tabla 3-1.

La estructura básica de una trituradora giratoria hidráulica es totalmente idéntica a la de una trituradora giratoria no hidráulica, con la única diferencia de que incorpora un dispositivo hidráulico y algunas modificaciones locales menores. Por lo tanto, en este apartado solo se describen las diferencias.

La figura 3-3 muestra la estructura de una trituradora giratoria hidráulica modelo 1400/170. En la parte inferior de la trituradora hay un cilindro hidráulico (1). El cilindro hidráulico (1) consta de un cuerpo de cilindro (2), un pistón (3), un casquillo (4), un disco de fricción inferior (5), un disco de fricción intermedio (6) y un disco de fricción superior (7). El disco de fricción superior está fijado al extremo inferior del eje principal, y el disco de fricción inferior está fijado al pistón (3). Dado que el centro esférico del disco de fricción superior se encuentra en el punto O’ en el centro del eje principal, cuando el cono de trituración oscila y gira, la superficie esférica superior y la superficie plana inferior del disco de fricción intermedio se deslizan entre sí a aproximadamente la mitad de la carrera de oscilación y la mitad de la velocidad de rotación del cono de trituración.

El dispositivo de suspensión superior se ha simplificado considerablemente, lo que ha mejorado de forma significativa las condiciones de esfuerzo de la viga transversal (ya no está sometida a la componente vertical de la fuerza de trituración ni a la influencia de la autorrotación del cono de trituración sobre la viga transversal). Para evitar el desgaste del eje principal, se ha instalado un casquillo de cobre (9) en el interior del manguito cónico (8). Se ha previsto una tapa (10) en el manguito cónico (8) para impedir que este se desplace hacia arriba cuando la trituradora vuelve rápidamente a su posición normal tras expulsar el material extraño.

Figura 3-3. Estructura de la trituradora giratoria hidráulica 1400/170
1 – Cilindro hidráulico 2 – Cuerpo del cilindro 3 – Pistón (émbolo) 4 – Casquillo 5 – Disco de fricción inferior 6 – Disco de fricción central 7 – Disco de fricción superior 8 – Manguito cónico 9 – Casquillo (casquillo de cobre)
10 – Cubierta (glándula)

El cilindro hidráulico (1) está conectado mediante tuberías (3) al acumulador (6) y a la unidad de potencia hidráulica (7), tal y como se muestra en la figura 3-4. Para evitar que los trozos de mineral de la descarga golpeen el cilindro hidráulico, se ha instalado una cubierta protectora (2) alrededor del cilindro. Para facilitar el desmontaje y el montaje del cilindro hidráulico, se han instalado guías de deslizamiento (4) y un carro (5) en el pasillo de cimentación.

El sistema hidráulico está compuesto por una bomba de paletas de una sola etapa (1), una válvula de retención (2), una válvula de alivio (3), una válvula de cierre (4), una válvula de estrangulamiento unidireccional (7) y un acumulador (8), tal y como se muestra en la figura 3-5. El acumulador actúa como dispositivo de seguridad, con una presión interna de carga de gas que suele situarse en 1,1 MPa. La válvula de estrangulamiento unidireccional permite una acción rápida cuando pasan residuos de hierro y una acción lenta durante el reinicio, lo que reduce el fuerte impacto sobre la trituradora durante dicho proceso.

Antes de poner en marcha la trituradora, hay que llenar primero de aceite el cilindro hidráulico (11). La secuencia de llenado es la siguiente: primero se abre la válvula de cierre (4a) y se cierra la válvula de cierre (4b); a continuación, se pone en marcha la bomba (1). Cuando la presión del aceite alcanza los 0,8 MPa, el cono de trituración comienza a elevarse. Una vez que el cono de trituración ha alcanzado su posición de trabajo, se puede cerrar la válvula de cierre (4a) y detener la bomba (1) simultáneamente. La presión del sistema hidráulico se mantiene en 0,8 MPa, tras lo cual la trituradora puede comenzar a funcionar. Una vez que la trituradora empieza a funcionar, debido a la acción de trituración sobre el mineral, el sistema hidráulico mantiene de forma natural una presión de aceite que equilibra la fuerza de trituración, generalmente en el rango de 0,8 a 1,1 MPa.

Figura 3-4: Vista lateral esquemática del modelo 1400/170
1 – Cilindro hidráulico 2 – Cubierta protectora 3 – Tubería 4 – Carril de deslizamiento
5 – Carro 6 – Acumulador 7 – Unidad de potencia hidráulica (estación hidráulica)

Cuando un objeto indestructible cae en la cámara de trituración, la fuerza de trituración aumenta bruscamente y la presión del aceite del sistema también se eleva rápidamente. Esto rompe la relación en la que la presión del acumulador es mayor que la presión del aceite del sistema, lo que obliga al aceite del cilindro hidráulico a entrar en el acumulador (en este momento, tanto la presión del aceite en el cilindro como la presión del gas en el acumulador oscilan entre 1,1 y 1,5 MPa, estableciendo un equilibrio temporal). Mientras el aceite es empujado desde el cilindro hidráulico hacia el acumulador, el cono de trituración no desciende; en su lugar, la abertura de descarga se amplía, lo que permite que el objeto no triturable sea expulsado. Una vez expulsado el objeto no triturable, la fuerza de trituración desciende bruscamente, rompiendo de nuevo el equilibrio temporal. Gracias a la acción de la válvula de estrangulamiento unidireccional, el sistema vuelve de forma gradual y relativamente lenta a su equilibrio original, y el cono de trituración también se restablece lenta y automáticamente.

Cuando el objeto no triturable es demasiado grande para pasar por la abertura de descarga (aunque las trituradoras hidráulicas pueden descargar objetos no triturables, sigue habiendo un límite), la presión del aceite puede aumentarse hasta 1,6 MPa. En ese momento, el manómetro eléctrico de contacto activa una parada automática del motor principal.

Una vez que la trituradora se detiene, la cámara de trituración queda atascada no solo con el objeto que no se puede triturar, sino también con una gran cantidad de mineral. Para solucionar esta situación, se puede liberar aceite para descargar (es decir, abrir las válvulas de cierre 4a y 4b para bajar el cono de trituración) y, a continuación, volver a presurizar para subir el cono. Al subir y bajar repetidamente el cono de trituración (como si se machacara ajo), se pueden expulsar el mineral y el objeto no triturable atascados en la cámara de trituración.

Cuando es necesario aumentar o reducir la abertura de descarga durante el funcionamiento, se siguen los siguientes procedimientos:

(1) Aumento de la abertura de descarga: Abre las válvulas de cierre 4a y 4b para que el aceite del cilindro hidráulico vuelva al depósito, lo que permitirá que el cono de trituración descienda. Una vez alcanzada la posición deseada, cierra las válvulas de cierre 4a y 4b.

(2) Reducción de la abertura de descarga: Abre la válvula de cierre 4a, pon en marcha la bomba 1 y llena el cilindro hidráulico con aceite, lo que hará que el cono de trituración se eleve. Una vez alcanzada la posición deseada, cierra la válvula de cierre 4a y, al mismo tiempo, detén la bomba.

Los valores de variación de la presión del aceite en distintas condiciones de funcionamiento dependen de las propiedades del material que se tritura. Los valores mencionados anteriormente se han calculado para un tamaño concreto de trituradora, basándose en la potencia nominal del motor. Los usuarios finales pueden modificarlos en función de sus condiciones específicas.

El carro es un dispositivo destinado al desmontaje y montaje del cilindro hidráulico durante el mantenimiento (Figura 3-6). Debajo de los carriles de deslizamiento (4) hay siete pares de rodillos de apoyo (1) y un par de rodillos de sujeción (2). Los rodillos de sujeción (2) sirven tanto para soportar los carriles de deslizamiento como el carro, y además ejercen presión sobre los carriles de deslizamiento, manteniéndolos equilibrados al desplazarse hacia la izquierda. El procedimiento para desmontar el cilindro hidráulico es el siguiente:

Figura 3-6: Dispositivo de carro
1 – Rodillo de apoyo 2 – Rodillo de presión 3 – Placa deflectora 4 – Carril de deslizamiento
5 – Carrito (o carretilla pequeña) 6 – Soporte 7 – Pasador (o pasador cilíndrico)

(1) Tal y como se muestra en la figura 3-6, primero desplaza el carro (5) desde la posición a para colocar b, a continuación, fija el carro con la placa deflectora (3). El objetivo de este paso es garantizar que, cuando el carril deslizante se desplace hacia la izquierda, el rodillo derecho del carro entre en el lado izquierdo del segundo rodillo de apoyo situado en el lado derecho del carril deslizante antes de que este se separe del primer rodillo de apoyo de la derecha, asegurando así un movimiento fluido.

(2) Mueve el riel deslizante desde la posición c para colocar e, y fija el carril deslizante al soporte (6) mediante el pasador (7). En este momento, el carro se coloca en su posición d.

(3) Retira la placa deflectora (3) y desplaza el carro hasta la posición f, y luego vuelve a fijarlo con la placa deflectora.

(4) Utiliza una grúa para levantar la orejeta del cilindro y coloca el cilindro hidráulico sobre el carro.

(5) Vuelve a colocar el carro en su posición d y fíjalo; vuelve a colocar el riel deslizante en su posición c, y a continuación vuelve a colocar el carro en su posición a. Ahora ya se puede extraer el cilindro hidráulico para repararlo.

El procedimiento para volver a colocar el cilindro hidráulico es el mismo que el descrito anteriormente. A la hora de desplazar el carril de deslizamiento o el carro, se puede hacer manualmente o bien se puede instalar un cabrestante a ambos lados y accionarlo mediante una grúa.

La dureza de los minerales varía considerablemente. En el pasado, se utilizaba el mismo tipo de trituradora giratoria tanto para minerales duros (con una dureza superior a 18) como para minerales blandos (con una dureza inferior a 8). Esto generaba un desperdicio significativo en el caso de estos últimos. Por este motivo, la serie de trituradoras giratorias hidráulicas incluye ahora modelos para cargas ligeras: 700/100, 900/130 y 1200/150. Como se puede observar en la tabla 3-2, para el mismo tamaño 1200, el modelo de servicio ligero es 80 t más ligero que el modelo estándar. La estructura básica y el principio de funcionamiento de las trituradoras giratorias hidráulicas de servicio ligero y estándar son completamente idénticos (véase la figura 3-7).

Figura 3-7: Estructura de la trituradora giratoria hidráulica de uso ligero modelo 1200
1 – Unidad de accionamiento 2 – Bastidor 3 – Manguito excéntrico 4 – Cono móvil 5 – Cuerpo central del bastidor 6 – Viga transversal