73346661 Guia Sistemas Tratamiento Materiales

Gua de Asistencia Tcnica de EE en Sistemas de Tratamientos de MaterialesChancado, Molienda, Agitacin y Secado

2010

Sistemas de Tratamiento de Materiales

INDICE 1. 2. 3. INTRODUCCIN ......................................................................................... 7 OBJETIVO DE LA GUA ............................................................................... 8 TIPOLOGA DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE MATERIALES............ 9 3.1 3.2 3.3 3.4 4. CHANCADO .............................................................................................. 9 MOLIENDA ............................................................................................. 10 AGITACIN ............................................................................................ 11 SECADO ................................................................................................ 12

IDENTIFICACIN DE OPORTUNIDADES DE EFICIENCIA ENERGTICA ..... 15 4.1 4.2 4.3 REGISTRO DEL SISTEMA ............................................................................. 15 MOTOR ELCTRICO ................................................................................... 15 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE MATERIALES ...................................................... 15

5.

MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGTICA ................................................... 17 5.1 PARA TODOS LOS SISTEMAS ......................................................................... 17 5.1.1 De operacin ................................................................................. 17 5.1.2 De mantencin............................................................................... 17 5.1.3 De diseo ...................................................................................... 17 5.2 CHANCADO ............................................................................................ 18 5.2.1 De Operacin ................................................................................. 18 5.2.2 De Mantencin ............................................................................... 18 5.2.3 De Diseo ..................................................................................... 18 5.3 MOLIENDA ............................................................................................. 18 5.3.1 De Operacin ................................................................................. 18 5.3.2 De Mantencin ............................................................................... 18 5.3.3 De Diseo ..................................................................................... 18 5.4 AGITACIN ............................................................................................ 19 5.4.1 De Operacin ................................................................................. 19 5.4.2 De Mantencin ............................................................................... 19 5.4.3 De Diseo ..................................................................................... 19 5.5 SECADO ................................................................................................ 19 5.5.1 De Operacin ................................................................................. 19 5.5.2 De Mantencin ............................................................................... 20 5.5.3 De Diseo ..................................................................................... 20 5.6 POR NIVEL DE INVERSIN ........................................................................... 20

6.

CASOS PRCTICOS .................................................................................. 23 6.1 MEDIDA 1: REDUCCIN DEL TAMAO DEL MOTOR EN UNA CHANCADORA PRIMARIA DE PIEDRA CALIZA................................................................................................. 23 6.2 MEDIDA 2: SEPARACIN DE PARTCULAS DE MATERIA PRIMA E INSTALACIN DE UNA CHANCADORA DE MANDBULAS PARA PARTCULAS GRANDES PARA INCREMENTAR SU RENDIMIENTO 24 6.3 MEDIDA 3: REDUCCIN DE FUNCIONAMIENTO DE UNA CHANCADORA CNICA EN UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE MATERIA PRIMA....................................................................... 26 6.4 MEDIDA 4: INCREMENTO DE LA ALTURA Y NGULO DEL ELEVADOR DE LA CMARA DEL MOLINO DE SECADO DE CARBN ....................................................................................... 28 6.5 MEDIDA 5: MEJORA DEL PROCESO DE SECADO DE CARBN A TRAVS DEL AISLAMIENTO Y LA ADICIN DE UN DUCTO DE AIRE CALIENTE .................................................................. 29

Gua de Asistencia Tcnica de EE en Sistemas de Tratamiento de Materiales

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6.6 6.7 6.8 7. 8. 9.

MEDIDA 6: RECUPERACIN DEL CALOR DE LOS GASES DE ESCAPE DE UN HORNO PARA RE34 MEDIDA 7: REVISAR HORARIOS PARA REDUCIR EL TIEMPO DE FUNCIONAMIENTO DE EQUIPOS. 35 MEDIDA 8: INSTALAR CIERRES AUTOMTICOS .................................................... 36

UTILIZARLO EN SECADO .......................................................................................

RELACIN DE TRMINOS TCNICOS ........................................................ 37 BIBLIOGRAFIA ........................................................................................ 39 ANEXOS ................................................................................................... 41 9.1 DESCRIPCIN DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE MATERIALES........................... 41 9.1.1 Chancado ...................................................................................... 41 9.1.2 Molienda ....................................................................................... 50 9.1.3 Agitacin ....................................................................................... 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 Agitacin ....................................................................................... 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 Instalacin de un Lecho fluidificado con tubos trmicos ....................... 98 9.6.2 Instalacin de Sistemas Bi-Transfer .................................................. 99 9.6.3 Instalacin de Intercambiadores de Tubos de Aletas ......................... 100 9.6.4 Instalacin de Bombas de Calor ..................................................... 100 9.6.5 Instalacin de Secadores Regenerativos .......................................... 101 9.6.6 Reconversin del proceso de Secado ............................................... 102 9.7 CLCULO DEL NIVEL DE LLENADO DE UN MOLINO .............................................. 105 9.7.1 Molino Cilndrico ........................................................................... 105 9.7.2 Molino Cilndrico Cnico................................................................. 107 9.8 VALORES DEL NDICE DE TRABAJO DEL MINERAL ............................................... 110 9.9 CLCULO DE DENSIDAD DE LA CARGA EN MOLIENDA SAG ................................... 110 9.10 CLCULO DE LA POTENCIA DE UN MOLINO ................................................... 112 9.11 MTODO DE DIMENSIONAMIENTO DE MOLINOS DE BOLAS DE BOND .................... 114


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INDICE DE FIGURAS FIGURA 1 SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE MATERIALES A) CHANCADO, B) MOLIENDA, C) AGITACIN Y D) SECADO. ................................................................................................... 8 FIGURA 2 PREPARACIN DEL MATERIAL (ANTES DEL ARREGLO) ........................................... 25 FIGURA 3 PREPARACIN DEL MATERIAL (DESPUS DEL ARREGLO) ........................................ 25 FIGURA 4 VISTA AREA DE LA PLANTA DE COROMANDEL CEMENTS LTDA. ................................ 30 FIGURA 5 PROCESO DE MOLIENDA DE CARBN ANTES DE LA APLICACIN DE LAS MEDIDAS PROPUESTAS ................................................................................................................ 31 FIGURA 6 PROCESO DE MOLIENDA DE CARBN DESPUS DE LA APLICACIN DE LAS MEDIDAS PROPUESTAS ................................................................................................. 31 FIGURA 7 VISTA EN CORTE DE UNA CHANCADORA DE MANDBULAS ........................................ 42 FIGURA 8 TIPOS DE CHANCADORAS DE MANDBULA .......................................................... 42 FIGURA 9 PARTES DE UNA CHANCADORA DE MANDBULA BLAKE DE DOBLE EFECTO ...................... 43 FIGURA 10 VISTA EN CORTE DE UN CHANCADOR GIRATORIO............................................... 44 FIGURA 11 TIPOS DE CHANCADORAS GIRATORIAS ........................................................... 44 FIGURA 12 GEOMETRA DE UN CHANCADOR GIRATORIO ..................................................... 45 FIGURA 13 VISTA EN CORTE DE UN CHANCADOR CNICO ................................................... 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 PERIFRICA CENTRAL ..................................... 54 FIGURA 22 MOLINO DE BARRAS DE DESCARGA PERIFRICA EXTERNA ...................................... 54 FIGURA 23 MOLINO DE BARRAS DE DESCARGA REBALSE .................................................... 55 FIGURA 24 MOLINO DE BOLAS.................................................................................. 55 FIGURA 25 MOLINO DE BOLAS EN OPERACIN ............................................................... 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 REPRESENTACIN DEL NIVEL DE LLENADO DE UN MOLINO HORIZONTAL ..................... 61 FIGURA 31 REPRESENTACIN DE H Y D EN UN MOLINO HORIZONTAL ..................................... 62 FIGURA 32 ESQUEMA DE NGULO DE LEVANTAMIENTO DE LA CARGA ...................................... 64 FIGURA 33 ESQUEMA DE LA ROTACIN DE UN MOLINO ...................................................... 65 FIGURA 34 DEMANDA DE POTENCIA DE UN MOLINO SEMIAUTGENO EN FUNCIN DEL LLENADO (J) PARA DISTINTOS NIVELES DE CARGA DE BOLAS (JB) .......................................................... 66 FIGURA 35 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN AGITADOR ............................................ 71 FIGURA 36 COMPONENTES TPICOS DE UN TANQUE AGITADO ............................................... 72 FIGURA 37 AGITADOR DE MOTOR ELCTRICO ................................................................ 72 FIGURA 38 AGITADOR DE MOTOR NEUMTICO ............................................................... 73 FIGURA 39 AGITADOR PORTTIL ............................................................................... 73 FIGURA 40 AGITADOR DE MONTAJE FIJO...................................................................... 74 FIGURA 41 AGITADOR DE MONTAJE LATERAL ................................................................. 74 FIGURA 42 CAMPOS DE VELOCIDAD EN EL DEPSITO DE AGITACIN CON (A) AGITACIN AXIAL Y (B) AGITACIN RADIAL.......................................................................................... 75 FIGURA 43 TIPOS DE AGITADORES DE PALA .................................................................. 75 FIGURA 44 TIPOS DE AGITADORES DE TURBINA ............................................................. 76 FIGURA 45 TIPOS DE AGITADORES DE HLICE ............................................................... 77 FIGURA 46 FUNCIONAMIENTO DE UN SECADOR DE BANDEJAS O SECADOR DE ANAQUELES ............ 78


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FIGURA 47 SECADOR DE BAGAZO POR TRANSPORTE NEUMTICO ......................................... 78 FIGURA 48 DIAGRAMA ESQUEMTICO DE UN SECADOR ROTATORIO CON CALENTAMIENTO DIRECTO .. 79 FIGURA 49 DIAGRAMA ESQUEMTICO DE UN SECADOR POR ASPERSIN ................................. 80 FIGURA 50 SISTEMA DE SECADO A TRAVS DE UN SECADOR HORIZONTAL ............................... 81 FIGURA 51 SECADOR VERTICAL ................................................................................ 81 FIGURA 52 SECADORES CONTINUOS DE TNEL: A) SECADOR DE CARRETILLAS CON FLUJO DE AIRE A CONTRACORRIENTE, B) SECADOR DE BANDA TRANSPORTADORA CON CIRCULACIN CRUZADA ... 82 FIGURA 53 PROCESO DE SECADO A TRAVS DE UN LECHO FLUIDIZADO .................................. 83 FIGURA 54 SECADOR DE BANDEJAS............................................................................ 84 FIGURA 55 SECADOR DE CILINDRO ............................................................................ 85 FIGURA 56 DIAGRAMA ESQUEMTICO DE UN SECADOR DE TAMBOR....................................... 85 FIGURA 57 SECADOR ROTATORIO DE TUBO DE VAPOR ...................................................... 86 FIGURA 58 SECADOR POR CONGELACIN ..................................................................... 87 FIGURA 59 REPRESENTACIN ESQUEMTICA DE UN SECADOR ROTATORIO AL VACO CON ALIMENTACIN A CORRIENTE Y CONTRA-CORRIENTE. ..................................................................... 88 FIGURA 60 SECADOR DE BANDEJAS AL VACO ................................................................ 88 FIGURA 61 RECIPIENTE AGITADO MECNICAMENTE CON UN TUBO DE ASPIRACIN ..................... 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 UTILIZACIN DE TUBOS TRMICOS PARA RECUPERAR CALOR EN UN SECADERO DE LECHO FLUIDIFICADO ............................................................................................... 99 FIGURA 68 SISTEMA BI-TRANSFER CON FLUIDO TRMICO EN UN SECADERO CONTINUO................. 99 FIGURA 69 INTERCAMBIADOR DE TUBOS DE ALETAS. ESQUEMA DE DISPOSICIN EN UN SECADERO ROTATIVO .................................................................................................. 100 FIGURA 70 DISPOSICIN DE BOMBA DE CALOR PARA RECUPERAR CALOR DE VAHOS DE UN SECADERO .............................................................................................................. 100 FIGURA 71 SECADERO REGENERATIVO ...................................................................... 101 FIGURA 72 REPRESENTACIN DE LA CARGA DE UN MOLINO ............................................... 105 FIGURA 73 REPRESENTACIN DEL REA DEL SECTOR Y EL TRINGULO DE UN MOLINO ................ 105 FIGURA 74 REPRESENTACIN DE LA CARGA DE UN MOLINO CNICO ..................................... 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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INDICE DE TABLAS TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA TABLA 1 TIPOS DE CHANCADORAS ............................................................................... 9 2 TIPOS DE MOLINOS .................................................................................... 10 3 TIPOS DE AGITADORES ................................................................................ 11 4 TIPOS DE SECADORES ................................................................................. 12 5 MEDIDAS DE EE PARA TODOS LOS SISTEMAS ...................................................... 21 6 MEDIDAS DE EE PARA SISTEMAS DE CHANCADO .................................................. 21 7 MEDIDAS DE EE PARA SISTEMAS DE MOLIENDA ................................................... 22 8 MEDIDAS DE EE PARA SISTEMAS DE AGITACIN .................................................. 22 9 MEDIDAS DE EE PARA SISTEMAS DE SECADO ...................................................... 22 14 FACTORES RELACIONADOS CON EL AISLAMIENTO DEL DUCTO DE AIRE CALIENTE ............ 33 15 RESULTADOS DESPUS DEL AISLAMIENTO DEL DUCTO DE AIRE CALIENTE ..................... 34 16 RESUMEN DE LOS RESULTADOS TRAS LA APLICACIN DE LAS MEDIDAS PROPUESTAS ....... 34 17 RESULTADOS OBTENIDOS LUEGO DE IMPLEMENTAR LAS MEDIDAS PROPUESTAS .............. 35 16 FUNCIN DE LLENADO EN FUNCIN DE LA ALTURA Y RADIO DEL MOLINO. ................... 106 17 NIVEL DE LLENADO EN UN MOLINO SAG ........................................................ 108 18 VALORES TPICOS DEL NDICE DE TRABAJO PARA DISTINTOS MATERIALES. ................ 110 19 DENSIDAD APARENTE DE LA CARGA PARA DIFERENTES NIVELES DE LLENADO.............. 111


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Sistemas de Tratamiento de Materiales 1. Introduccin1 El tratamiento de materiales es, hoy en da, una etapa esencial en la industria de todo tipo. Para realizar los diferentes procesos que requiere una industria, previamente necesita procesar la materia prima para as acondicionarla a sus requerimientos. Entre todos los procesos existentes para procesar la materia prima, esta Gua de Asistencia Tcnica se centra en 4 de ellos, que son: Chancado, Molienda, Agitacin y Secado. Los dos primeros forman parte de la conminucin, que consiste en reducir el tamao de las partculas de un material para su posterior procesamiento. El chancado y molienda hacen a la vez de procesos complementarios, ya que stos se aplican para distintos tamaos de partculas. Su aplicacin industrial viene desde tiempos antiguos, en los que se usaba molinos para moler granos y generar harina de cualquier cereal, hasta las industrias ms sofisticadas como son las del cemento, plsticos, qumicos, refrigeracin, etc. El siguiente proceso es el de Agitacin, que consiste en mezclar distintos tipos de materiales para su posterior procesado. La aplicacin a nivel industrial de la agitacin puede observarse en las siguientes industrias: Productos qumicos refinados, agroqumicos y productos farmacuticos, Petroqumica, Biotecnologa, Procesamiento de Polmeros, Pinturas, Cosmticos, Alimentacin, Agua potable y tratamiento de aguas residuales, pulpa y papel, procesamiento de minerales, etc. El ltimo proceso que presenta esta Gua de Asistencia Tcnica es el de Secado, proceso que consiste en disminuir el porcentaje de humedad de un material dado. Su aplicacin a nivel industrial se da en las siguientes industrias: Industria papelera, Agroalimentaria, Textil, Qumica, Cemento, Materiales de Construccin, Electrometalurgia, Minera, etc.

"Estas guas pertenecen al proyecto de licitacin ID 5685-59-LE09, desarrolladas por Servicios de Ingeniera Deuman Limitada".

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2. Objetivo de la gua La presente Gua de Asistencia Tcnica en Sistemas de Tratamiento de Materiales, ha sido elaborada con el fin de entregar a los usuarios los conceptos necesarios, tericos y prcticos para comprender los procesos a los que puede ser sometido todo tipo de material para posteriores usos, priorizando en el incremento de la eficiencia energtica de los procesos relacionados como son: Chancado, Molienda, Agitacin y Secado, mediante la aplicacin de distintas medidas propuestas para el sector industrial. En la Figura 1 se muestra los distintos procesos que abarca la presente Gua de Asistencia Tcnica.

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


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3. Tipologa de los Sistemas de Tratamiento de Materiales En esta seccin se presenta un breve resumen de los tipos de equipos usados en cada etapa de un sistema de tratamiento de materiales. 3.1 Chancado En la Tabla 1 se muestran los tipos de chancadoras, para mayor detalle, ver la Seccin 9.1.

Tabla 1 Tipos de Chancadoras

Tipo

Imagen

Chancador de Mandbulas

Chancador Giratorio

Chancador Cnico

Chancador de Rodillos


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Chancador de Impacto

Chancador de Martillos

3.2

Molienda En la Tabla 2 se muestran los tipos de molinos, para mayor detalle ver Seccin 9.1.2.

Tabla 2 Tipos de Molinos

Tipo

Imagen

Molino de Barras

Molino de Bolas

Molino de Rodillos


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3.3

Agitacin

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

Tipo

Imagen

Por el tipo de Motor De motor elctrico De motor neumtico

Por el tipo de Montaje Porttiles De Montaje fijo De Montaje lateral

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


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Por el tipo de Rodete De Palas De Turbina De Hlice

3.4

Secado En la Tabla 4 se muestran los tipos de secadores, para mayor detalle ver Seccin 9.1.4.

Tabla 4 Tipos de Secadores

Tipo Secadores Directos

Imagen

a. Continuos Secadores Bandeja Secadores de Transportador Neumtico Secadores Rotatorios Secadores por Aspersin Secadores Horizontales Secadores Verticales Secadores de Tnel Lecho Fluidizado


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b. Por lotes Secadores por lotes de circulacin 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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d. Por lotes Secadores de artesas agitadas Secadores por congelacin Secadores rotatorios al vaco Secadores de bandejas al vaco


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4. Identificacin de Oportunidades de Eficiencia Energtica En esta seccin se presenta el procedimiento general a tenerse en cuenta al momento de realizar un diagnostico o auto-diagnstico del sistema motriz con el objetivo de identificar oportunidades de medidas de eficiencia energtica que se concreten en ahorros efectivos en la correcta operacin de los sistemas. 4.1 Registro del Sistema

a. Registrar las caractersticas del sistema motriz y comparar con los datos de la placa del fabricante. 4.2 Motor Elctrico

a. Verificar la operacin del motor elctrico en condiciones de operacin respecto de sus condiciones nominales. Tener en cuenta, especialmente, los siguientes parmetros elctricos: amperaje, voltaje de alimentacin 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 elctrico y la carga impulsada (chancador, molino, agitador, ventilador del secador). e. Verificar si los sistemas funcionan en determinados momentos en vaco. f. Verificar que el motor elctrico se encuentre ventilado y lejos de fuentes de calor. 4.3 Sistema de Tratamiento de Materiales

a. Contrastar el nivel de produccin del sistema (chancado, molienda, agitacin o secado) durante la operacin, con respecto a su capacidad nominal. b. Verificar que el sistema se encuentre correctamente instalado de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. c. Revisar si el sistema ha sufrido alguna modificacin en el tiempo y si sta ha sido considerada en el redimensionamiento del motor. d. Inspeccionar la limpieza del sistema en zonas que pueden perjudicar su correcto funcionamiento, zonas con lubricacin, 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 tuberas o ductos para el caso de un sistema de secado. i. Verificar el estado del sistema de transmisin (correas, cadenas, engranajes, reductores de velocidad, etc.) j. Verificar el nivel de lubricante en aquellos sistemas que lo emplean (chancado, molienda y agitacin). k. Verificar el estado del aislamiento trmico de los equipos en un sistema de secado (intercambiadores de calor, etc.) l. Verificar el estado de los filtros de los sistemas de lubricacin y dems componentes.


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m. Realizar las mediciones de consumo elctrico para establecer la lnea 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 produccin de chancadoras, dimensiones del tanque de agitacin, etc. o. Verificar que el zarandeo previo al chancado y/o molienda sea eficiente. p. Verificar la ausencia de remolinos en el tanque de agitacin. q. Verificar el estado de los quemadores para los sistemas de secado.


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5. Medidas de Eficiencia Energtica En esta seccin, se proponen medidas para mejorar la eficiencia energtica de los sistemas de tratamiento de materiales. Al inicio se plantean medidas aplicables a todos los sistemas, para posteriormente entrar en detalle a cada sistema. 5.1 Para todos los sistemas 5.1.1 De operacin a. Adquirir los equipos de acuerdo a los requerimientos de producin. El ahorro de energa conseguido por esta medida oscila entre el 5% al 20%. b. Apagar los equipos cuando no se requiera que estn funcionando o estn trabajando en vaco ya que consumen energa innecesariamente. El ahorro de energa conseguido por esta medida flucta entre un 10% a un 20%. c. Corregir la cada de tensin en los alimentadores del motor elctrico. Una tensin reducida en los terminales del motor genera un incremento de la corriente, sobrecalentamiento y disminucin de su eficiencia. d. Balancear la tensin de alimentacin en los motores trifsicos de corriente alterna, ya que mientras menor sea el desbalance, los motores operarn con mayor eficiencia. e. Utilizar arrancadores a tensin reducida en aquellos motores que realizan un nmero elevado de arranques. Con esta medida se evita un calentamiento excesivo en los conductores y se lograr disminuir las prdidas durante la aceleracin. 5.1.2 De mantencin a. Verificar peridicamente la alineacin del motor con la carga impulsada. Una alineacin defectuosa puede incrementar las prdidas por rozamiento y en caso extremo ocasionar daos mayores en el motor y en la carga. b. Realizar limpiezas peridicas de todos los equipos, ya que la suciedad en ciertos equipos podra provocar fallas en su funcionamiento a largo plazo y una progresiva disminucin de su eficiencia. c. Verificar los parmetros de lubricacin, tales como presin y temperatura para no generar un incremento en las prdidas por friccin. Adems de realizar una constante limpieza del leo, las mallas o filtros y del radiador para evitar obstrucciones. d. Verificar el estado de la transmisin (correas, engranajes, reductores, etc.) para evitar posibles paradas de emergencia y llevar un control de las prdidas existentes por friccin. 5.1.3 De diseo a. Reemplazar los motores sobredimensionados o verificar que estn correctamente dimensionados para as evitar gastos innecesarios de energa. b. Instalar un sistema de gestin para el control y correcta administracin de la energa entregada a cada equipo. c. Instalar variadores de frecuencia para poder regular la velocidad de giro del motor elctrico y as regular la energa consumida por ste.


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5.2 Chancado 5.2.1 De Operacin a. Verificar que el chancador tenga una adecuada alimentacin, ya que una carga reducida podra hacer trabajar al chancador a un porcentaje de su capacidad nominal, implicando un gasto de energa innecesario. b. Verificar que el zarandeo previo a la alimentacin del chancador sea el adecuado en amplitud, velocidad de zarandeo, las mallas y el espesor de la carnada. Con esto se evitara que la chancadora trabaje en perodos con baja carga. Por otra parte si la carnada presenta un espesor mayor a lo establecido, la chancadora requerir mayor energa para procesar el material. 5.2.2 De Mantencin a. Verificar el desgaste de los revestimientos, ya que si esto no es controlado podra generar una mala operacin en la chancadora y disminuir su rendimiento, lo que se reflejar en un mayor consumo de energa. 5.2.3 De Diseo a. Verificar que el chancador trabaje dentro de los lmites de volumen, potencia y fuerza para los que fue diseado. De lo contrario el chancador podra 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 ms adecuado al proceso. 5.3 Molienda 5.3.1 De Operacin a. Verificar que el molino tenga una adecuada alimentacin, ya que una carga reducida podra hacer trabajar al molino a un porcentaje de su capacidad nominal, lo cual implicara un gasto de energa innecesario. b. Verificar que el zarandeo previo a la alimentacin del molino sea el adecuado a amplitud, velocidad de zarandeo, las mallas y el espesor de la carnada. Con esto se evitara que el molino trabaje en perodos con baja carga. Por otra parte si la carnada presenta un espesor mayor a lo establecido el molino requerir mayor energa para procesar el material. 5.3.2 De Mantencin a. Realizar la descarga del contenido del molino para una limpieza interna y as evitar acumulaciones de material en las paredes del molino, ya que esto podra ocasionar una disminucin en su capacidad y por ende requerira ms tiempo para procesar, gastando as mayor energa. 5.3.3 De Diseo 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 tamaos para una molienda eficiente y econmica.


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b. Verificar la velocidad de operacin del molino de barras, ya que esto podra llevar a un desgaste excesivo de las barras y as disminuir el rendimiento de la molienda, lo que incidir en un mayor consumo de energa. c. Reemplazar el molino por uno ms adecuado al proceso, de acuerdo a la antigedad del equipo. 5.4 Agitacin 5.4.1 De Operacin a. Inspeccionar el eje de agitacin y realizar su limpieza regularmente, ya que la acumulacin de material en el eje podra ocasionar que la agitacin no sea uniforme. Adems, de requerir mayor energa para realizar el proceso por la presencia de material acumulado en el eje. 5.4.2 De Mantencin a. Verificar el ajuste del sello mecnico (anillo V-ring), ya que un ajuste inadecuado podra ocasionar un rpido desgaste en la junta, aumentando la friccin entre los componentes. 5.4.3 De Diseo a. Verificar que la geometra del tanque de agitacin sea la correcta. Los tanques de agitacin deben tener un fondo redondeado, ya que si fueran rectos, el fluido no podra penetrar. Esto provocara una agitacin insuficiente, requirindose ms tiempo de operacin para obtener un mezclado uniforme, con el consiguiente gasto adicional de energa. b. Cuando se emplean agitadores de aspas para agitar fluidos de baja viscosidad en tanques sin deflectores, se generara un vrtice. La eficiencia del mezclado en un sistema con vrtice es generalmente menor que la correspondiente sin vrtice, requiriendo ms tiempo de operacin para obtener un mezclado uniforme. Evitar la formacin de remolinos y vrtices en el tanque de agitacin mediante la instalacin de placas deflectoras o bafles, su ancho no debe ser mayor que 1/12 del dimetro del tanque. Para lquidos de alta velocidad su resistencia natural a fluir amortiguar la formacin del vrtice, al grado que el ancho de los bafles se reduce a 1/20 del dimetro 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 detrs de estos. c. Usar agitadores sumergibles para mantener slidos en suspensin, resuspensin, mezcla, circulacin del lquido o des-estratificacin, ya que estos ofrecen mayor flexibilidad y ahorros considerables de energa. 5.5 Secado 5.5.1 De Operacin 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 lograr que el secado sea ms eficiente.


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5.5.2 De Mantencin a. Verificar el estado de aislamientos de conductos y tuberas, para evitar prdidas excesivas de energa al medio ambiente. Esta medida puede lograr un ahorro en el consumo de combustible de un 0.5% hasta un 2%. 5.5.3 De Diseo a. Instalar recuperadores de calor (ver Seccin 9.6), para as reutilizar el calor de los gases que salen del secador. b. Sustituir los secadores elctricos por otros que consuman combustibles alternativos. Esta medida debe realizarse despus de hacer un anlisis econmico entre el precio del combustible y el precio de la energa elctrica. c. Instalar equipos que optimicen la combustin. 5.6 Por Nivel de Inversin Las medidas de EE presentadas anteriormente se pueden dividir, a su vez, segn el nivel de inversin. Tal como se puede apreciar en la Tabla 5, se tienen las medidas sin inversin o baja inversin, medidas de mediana inversin y medidas de alta inversin. El criterio usado para efectuar esta clasificacin fue el siguiente: Medidas Sin Inversin o de Baja Inversin Comnmente llamadas de "housekeeping", estas medidas estn relacionadas con los modos operativos, seguimiento y control, y pueden representar aproximadamente hasta el 15% del costo del sistema. Medidas de Mediana Inversin Comnmente llamadas de "retrofitting", estas medidas generalmente tienen un tiempo de retorno cercano a un ao o un costo aproximado entre el 16 y 85% del costo del sistema. Medidas de Alta Inversin Estas medidas se refieren a cambios de tecnologas o procesos con largos tiempo de retorno y representan un costo aproximado mayor al 86% del costo del sistema.


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Tabla 5 Medidas de EE para todos los Sistemas

Nivel de Inversin

Medida Apagar los equipos cuando trabajen en vaco. Corregir cadas de tensin en los alimentadores. Balancear la tensin de alimentacin en motores trifsicos AC. Programar los procedimientos para que sean oportunos. Verificar la alineacin y el estado de la transmisin del motor con la carga impulsada. Realizar limpiezas peridicas de todos los equipos. Verificar los parmetros de lubricacin.

Mediana Inversin Alta Inversin

Instalar un sistema de gestin para el control de energa. Instalar variadores de frecuencia. Reemplazar los motores sobredimensionados por motores adecuados.

Tabla 6 Medidas de EE para Sistemas de Chancado

Nivel de Inversin Ninguna Inversin o Baja

Medida Verificar que la alimentacin sea adecuada. Verificar que el zarandeo previo sea suficiente para la carga. Verificar el desgaste de los revestimientos. Verificar el estado de la Transmisin.

Mediana Inversin

Verificar que el chancador trabaje dentro de los lmites de volumen, potencia y fuerza para los que fue diseado. Reemplazar el chancador por uno ms adecuado al proceso.

Alta Inversin


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Tabla 7 Medidas de EE para Sistemas de Molienda

Nivel de Inversin

Medida Verificar que la alimentacin 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 operacin del molino. Realizar la descarga del contenido del molino para limpiarlo internamente.

Ninguna o Baja Inversin

Mediana Inversin Alta Inversin

Alternar los tamaos de las bolas para los molinos de bolas. Cambiar las barras del molino a tiempo, para evitar sobre trabajo y gasto de energa. Reemplazar el molino por uno ms adecuado al proceso.

Tabla 8 Medidas de EE para Sistemas de Agitacin

Nivel de Inversin Ninguna o Baja Inversin Mediana Inversin Alta Inversin

Medida Inspeccionar el eje de agitacin y limpiarlo regularmente. Verificar el ajuste del sello mecnico (anillo V-ring). Verificar que la geometra del tanque sea la correcta. Instalar placas deflectoras o bafles para evitar la formacin de remolinos y vrtices, evitando gasto excesivo de energa. Usar agitadores sumergibles para mantener slidos en suspensin, re-suspensin, mezcla, circulacin del lquido o des-estratificacin.

Tabla 9 Medidas de EE para Sistemas de Secado

Nivel de Inversin

Medida Permitir que los productos ingresen al secador lo ms caliente posible y realizar un adecuado control de la humedad del aire durante el proceso. Revolver el producto que se desea secar para evitar irregularidades en la humedad final del producto. Verificar el estado de aislamientos de conductos y tuberas. Instalar equipos que optimicen la combustin, evitando gasto innecesario de energa. Adems, adecuar el flujo de aire (caudal) del secado a los requerimientos del proceso Sustituir los secadores elctricos por otros que consuman combustibles alternativos. Instalar recuperadores de calor.

Ninguna o Baja Inversin

Mediana Inversin

Alta Inversin


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6. Casos Prcticos A continuacin, se presenta la estimacin del ahorro de energa mediante distintos ejemplos de aplicacin. El valor del costo de energa, para el clculo del valor econmico asociado a dicho consumo, se obtuvo mediante la metodologa del clculo del precio monmico de la energa para una planta tipo. Este valor ser utilizado en todos los ejemplos de la presente gua y su valor es 64 $/kWh. 6.1 Medida 1: Reduccin del Tamao 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 da de cemento OPC. La piedra caliza llega desde la cantera en la mina por volquetes en forma de bloques y piedras de alrededor de 300 mm de tamao. Estas son sometidas a una reduccin de tamao primaria por una chancadora primaria (de martillos) operando a una capacidad de 50 60 TPH2 (nominal 100 TPH). El tamao 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 ao y la inversin de USD 2326 fue recuperada en menos de un ao. Observaciones: Reduccin del consumo de la chancadora de piedra caliza por la operacin con un motor de menor tamao. Antes de la Modificacin: Capacidad del Motor Principal de la Chancadora Primaria de Piedra Caliza: 220 KW. Consumo correspondiente de Potencia por la Chancadora: 118 KW.

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

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Toneladas por Hora


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Los resultados del cambio del motor se reflejan en la Tabla :Tabla 10 Resultados de la reduccin del tamao del motor de una chancadora primaria

Reduccin del Tamao del Motor en una Chancadora Primaria En India Potencia del chancador Potencia reducida del chancador Costo de energa elctrica Tiempo de operacin Inversin Ahorro anual Tiempo de Recuperacin Wchr Wchr c t I A tr 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: Separacin de Partculas de Materia Prima e Instalacin de una Chancadora de Mandbulas para partculas grandes para incrementar su rendimiento Lanka Tiles una fbrica de cermica a base de baldosas en Sri Lanka. Se observaron picos regulares en el consumo de electricidad combinados con interferencias regulares del chancador de mandbulas con partculas de gran tamao. Para resolver este problema, las partculas grandes se rompen en pequeas partculas antes de entrar en la tolva de material y una trituradora de mandbula adicional fue instalada para reducir an ms el tamao de las partculas. Estas modificaciones costaron USD 5.000. El consumo de energa especfica se redujo de $693.6 a $450.8 por tonelada de producto, lo que equivale a 36.000 kWh USD 3.600 para el ao 2004. El perodo de recuperacin fue de 14 meses. Las emisiones de gases de efecto invernadero se redujeron a 7 toneladas de CO2 al ao. Adems, el rendimiento de materiales aument de 3 a 5,5 toneladas por hora y por lo tanto se aument la produccin de baldosas. Observaciones: El equipo observ peaks regulares en el consumo de energa del sistema de chancado y un bajo rendimiento de material de 3 toneladas por hora. A causa de la investigacin se encontr atascos frecuentes de partculas de gran tamao en los chancadores de mandbulas. Opciones: Las siguientes opciones fueron seleccionadas e implementadas despus de la finalizacin de un anlisis de factibilidad financiera y tcnica:


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La segregacin de partculas de material de gran tamao y ruptura en pedazos ms pequeos antes de la alimentacin en la tolva de material. La instalacin de una chancadora de mandbulas adicional para romper las partculas grandes en pedazos ms pequeos.

En la Figura 2 se muestra la preparacin del material antes de la instalacin de la chancadora de mandbulas, y en la Figura 3 despus de su instalacin.

Figura 2 Preparacin 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 Preparacin del Material (Despus 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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Resultados: Como resultado de las modificaciones, el rendimiento del material se increment y el consumo especfico de energa se redujo: Antes Rendimiento del Material (ton/h) Costo especfico de electricidad ($/ton producto) Beneficios Econmicos: Inversin: US$ 5.000 Ahorro de Costos Anuales: US$ 3.600 (de ahorro de energa, excluyendo incrementos en la produccin) Periodo de Recuperacin: 14 meses. 3 693.6 Despus 5.5 450.8

Otros Beneficios: Reduccin del ruido debido a la entrada de partculas de menor tamao a la chancadora, contribuyendo a un mejor entorno de trabajo. El equipo identific que la segregacin de partculas podra tambin ser implementado en el nivel de alimentacin del proceso.

6.3

Medida 3: Reduccin de Funcionamiento de una Chancadora Cnica 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 MMT3 (millones de toneladas) por ao de acero para la venta, de los cuales 2,410 MMT es acero terminado. El mineral de hierro es trado por volquetes y cargado en dos grandes bunkers que mantienen un llenado simultneamente. Los trozos de hierro se obtienen en extraas formas y tamaos y deben estar preparados para adaptarse a las exigencias de los altos hornos. Por lo tanto, el mineral necesita ser chancado para tener el tamao adecuado. Los dos bunkers proveen de trozos de mineral a tres chancadoras de cono para la reduccin del tamao necesario. De los tres trituradoras de cono, normalmente se necesita dos en operacin y uno en espera. Sin embargo, es necesario mantener los tres trituradoras de cono en la operacin, principalmente porque el proceso de llenado es un proceso aleatorio y las condiciones de llenado son tambin imprevisibles. Muy a menudo sucede que, mientras un bunker est lleno, el otro puede estar slo medio o vaco. Teniendo en cuenta esta caracterstica 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 vaco. Sin embargo, en este escenario, el funcionamiento de una trituradora de cono es en

3

Millones de Toneladas


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exceso. Para la carga dada, dos trituradoras de cono son ms que suficientes (cada una se carga a menos de 50%). As, para el perodo de chancado una chancadora extra (la tercera) de cono est operando en vaco y consumiendo electricidad. Observaciones: Numero de Chancadoras de Cono disponibles: 3 Numero de Chancadoras de Cono en operacin: 3 Chancadoras de Cono cargadas: 2 (cualquiera de las 3) Chancadoras operando en vaco: 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 de operacin de la planta de chancado de materia prima: 16 hrs/da.

Opciones: Una simple modificacin fue incorporada a la lgica en el controlador programable (ya forma parte del paquete) mediante la adicin de rels perifricos de bajo costo. Por ello, slo dos chancadoras de cono (de las tres) podan operar y la tercera se mantena en espera, as se ahorr energa elctrica. Resultados: Beneficios Econmicos: Inversin: Insignificante. Ahorro de Costos Anuales: $ (=480000 kWh x $23.12) Periodo de Recuperacin: De inmediato.

Beneficios Ambientales: Ahorro anual de electricidad: 480.000 kWh (1600 kWh/da x 300 das/ao) Mediante la interfaz con el PLC y apagado de una chancadora de cono se redujo el consumo de potencia en: 100 KW Ahorro de energa por da: 1600 kWh/da (100 KW x 16 horas) Das de operacin por ao: 300 das/ao.


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En la Tabla se muestra un resumen de los beneficios obtenidos, adems de los resultados luego de aplicar el caso en Chile. Tabla 11 Resultados luego de reducir el funcionamiento de una Chancadora Cnica Reduccin de Funcionamiento de una Chancadora Cnica En India En Chile Unidades Potencia de la chancadora a Wch 100 100 KW quitar Horas por da en operacin h 16 16 hr/da Tiempo de Operacin t 300 300 Das Costo de Energa c 23.12 64 $/kwh Inversin I 0 0 $ Ahorro anual A 11097611.52 30720000 $ De Tiempo de Recuperacin tr De Inmediato meses Inmediato Fuente: Energy Efficiency Guide for Industry in Asia, Cases Studies 6.4 Medida 4: Incremento de la altura y ngulo del elevador de la cmara del molino de secado de carbn Coromandel Cements Ltd, una pequea productora de cemento en el Sur de India, ver Figura 4, actualmente produce alrededor de 460 toneladas por da de OPC (Ordinary Portland Cement). 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 est desarrollando comprende la instalacin de torres de acondicionamiento de gas y un precipitador electroesttico, lo que resultara en un menor consumo energtico. En la segunda fase, la modificacin del pre-calcinador, ciclones y molinos de cemento llevara la capacidad de la planta hasta 900 TPD4. Como parte del diseo existente para facilitar el secado del carbn en la cmara del molino de secado, estn provistos de elevadores, sobre todo durante los cuatro meses de lluvia (el molino de carbn es usado para la molienda de carbn). Estos elevadores estn soldados por placas a la superficie interna de la cmara del molino de secado y dispuestas a lo largo de una porcin fija para levantar el carbn desde el fondo y arrojarlo para que caigan como un aerosol cuando estos alcanzan la parte superior durante la rotacin del molino. Estos elevadores se incrementaron en altura, inclinacin y nmero para garantizar la elevacin de grandes cantidades de carbn. El aumento en el ngulo garantiz que la pulverizacin del carbn sea desde el punto ms alto en la rotacin del molino. Esto result en un secado ms rpido y una mejor eficiencia del molino de carbn. Y as, el ahorro de energa anual (cuatro meses agregados) es de 20,003 kWh/ao con una reduccin de emisin de gases de efecto invernadero de 17.8 toneladas de CO2/ao. La inversin fue insignificante y toda la modificacin se hizo haciendo uso de recursos propios de la empresa.

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Toneladas por Da.


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Hubo reserva inicial por parte del departamento de produccin durante la ejecucin de esta medida, ya que teman un aumento de la carga muerta (el peso total del molino de carbn podra incrementarse debido a que se estaba agregando ms elevadores) adems de largos tiempos de inactividad y prdidas de produccin. Gradualmente, sin embargo, toda la produccin y el equipo aseguraron una exitosa implementacin. Esto fue gratificante para el departamento de operaciones, quienes siempre encontraron como un reto seguir el ritmo de la demanda del horno de carbn durante los molestos meses de lluvia. Los principales beneficios de esta medida se aprecian en la Tabla . Tabla 12 Beneficios Econmicos obtenidos tras la aplicacin de la medida propuesta Incremento de la altura e inclinacin del elevador de la cmara del molino de secado de carbn En India En Chile Unidades Disminucin de la Produccin P 0.3 0.3 TPH Consumo de Energa E 25 25 kWh/ton Tiempo de Operacin t 2667 2667 hrs/ao Costo de Energa c 41.32 64 $/kwh Inversin I 0 0 $ Ahorro anual A 826503.3 1280160 $ Tiempo de Recuperacin 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 carbn a travs del aislamiento y la adicin de un ducto de aire caliente Coromandel Cements Ltda., una pequea productora de cemento en el Sur de India, ver Figura 4, ha previsto un ducto adicional de aire caliente desde el horno de carbn hasta la parte inferior de la alimentacin del molino de carbn 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 est desarrollando son: la instalacin de torres de acondicionamiento de gas y un precipitador electroesttico, lo que resultara en un menor consumo energtico. En la segunda fase, la modificacin del precalcinador, ciclones y molinos de cemento llevara la capacidad de la planta hasta 900 TPD.


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

Se observ que la eficiencia de molienda se reduce con el incremento de la humedad que afecta el flujo del carbn. Adems, la eficiencia del molino de carbn se ve afectada por el ingreso de aire fro. Las opciones para resolver este problema incluan el suministro de nuevos conductos de gases calientes de combustin provenientes del horno de carbn para ayudar al secado de carbn, mientras cae por la tabla de alimentacin al molino (ver Figura 6). Tambin ayuda a crear una zona de mayor presin, reduciendo la abertura en la tabla de alimentacin, lo que ayuda a minimizar la entrada de aire frio en el molino de carbn, resultando en una reduccin del consumo de combustible del horno. Adems de lo anterior, el conducto de gas caliente del horno hacia el molino de carbn, fue aislado por hojas de lana mineral para una mejor operacin del horno y reduccin del consumo de combustible. Esta medida ha resultado en 214 x 106 Kcal/ao de ahorro equivalente a 48 toneladas de carbn anuales con un valor de USD 2.218. La modificacin entera fue diseada con recursos y capacidades internas con ninguna inversin adicional. Observaciones: El aire caliente proveniente de la combustin en el horno fue suministrado al molino para el secado del carbn posterior a la molienda, lo que dio lugar a graves problemas con el flujo del carbn debido a la humedad, especialmente durante la temporada de lluvias. El rendimiento de los molinos de carbn se vio afectado debido a la entrada de aire fro que ocurre a partir de las aberturas cerca de la tabla de alimentacin en la tolva de alimentacin de carbn. Se hicieron las siguientes observaciones: Altas prdidas de calor en ductos desnudos de transporte de gases calientes. Frecuente sofocacin de la entrada del molino de carbn en la tabla de alimentacin debido a la humedad, ver Figura 5. Ingreso de aire fro en el molino de carbn a travs de grandes huecos.


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Figura 5 Proceso de Molienda de Carbn antes de la aplicacin 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: Provisin de ductos adicionales de gas caliente desde la combustin de carbn en el horno para secar el carbn mientras va cayendo en la tabla de alimentacin. La reduccin de las aperturas para minimizar el ingreso de aire fro al molino de carbn ha generado como consecuencia un menor consumo de combustible en el horno. El ducto de gas caliente desde el horno hacia el molino de carbn fue aislado para una mejor operacin del horno de carbn y una reduccin del consumo de combustible en el horno.

Figura 6 Proceso de Molienda de Carbn despus de la aplicacin 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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Resultados: Medida 1: Provisin de un ducto adicional de aire caliente Con un rendimiento del carbn de 7 toneladas por hora y con la provisin del ducto adicional de aire caliente, result en una reduccin del porcentaje de humedad en 0.2% con un total de reduccin de humedad de 14 kg/hr, lo que redunda en un ahorro de energa de 35 000 Kcal/hr. En la Tabla se presenta un resumen de los resultados obtenidos tras la implementacin de esta medida:Tabla 13 Resultados despus de la provisin de un ducto adicional de aire caliente Mejora de Secado de Carbn a travs del aislamiento y adicin de un ducto de aire caliente desde el horno de carbn Medida 1: Provisin de un Ducto Adicional de aire caliente En India En Chile Unidades Reduccin de Humedad %h 0.2 0.2 % Produccin de Carbn rc 7 7 ton/hr Reduccin de Humedad total h 14 14 kg/hr Poder Calorfico Agua Pcagua 2500 2500 KJ/Kg Tiempo de Operacin t 4000 4000 hrs/ao Ahorro de Energa Trmica Anual Et 140000000 140000000 KJ Poder Calorfico Carbn Pccarbon 18840 18840 KJ/Kg Ahorro de Carbn Anual Wc1 7.431 7.431 Ton Precio del Carbn c 2430.00 57780 $/ton Ahorro anual A1 18057.325 429363.0573 $ Inversin I1 Ninguna Ninguna $ Tiempo de Recuperacin tr1 Inmediato Inmediato mesesFuente: Energy Efficiency Guide for Industry in Asia, Cases Studies


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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 despus de aplicar las medidas propuestas:Tabla 10 Factores Relacionados con el Aislamiento del ducto de aire caliente Parmetro Tasa de produccin de Clinker5 rea de la superficie expuesta del ducto caliente Temperatura promedio de la superficie desnuda Temperatura Ambiente Prdidas por Radiacin Prdidas por Conveccin Prdidas Totales (Radiacin + Conveccin) Antes 440 ton/da 21.03 m2 219 C 30 C 5.74 KJ/Kg Clinker 2.64 KJ/Kg Clinker 8.38 KJ/Kg Clinker Despus 450 ton/da 23.81 m2 123 C 30 C 2.09 KJ/Kg Clinker 1.29 KJ/Kg Clinker 3.38 KJ/Kg Clinker


Las prdidas fueron calculadas con las siguientes ecuaciones:(1)

. ..

(2)

Donde: : : : : : Prdidas por Radiacin (KJ/Kg) Prdidas por Conveccin (KJ/Kg) Temperatura de la Superficie del ducto (K) Temperatura ambiental (K) rea de la superficie desnuda del ducto (m2)

5

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


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En la Tabla 11 se aprecia un resumen de los resultados obtenidos tras la implementacin de esta medida:Tabla 11 Resultados despus del aislamiento del ducto de aire caliente Mejora de Secado de Carbn a travs del aislamiento y adicin de un ducto de aire caliente desde el horno de carbn Medida 2: Aislamiento del ducto de Aire Caliente Prdidas de Calor antes Prdidas de Calor despus Reduccin de Prdidas Produccin de Clinker Tiempo de Operacin Reduccin Anual de Prdidas Poder Calorfico Carbn Ahorro de Carbn Anual Precio del Carbn Ahorro anual Inversin Tiempo de Recuperacin Pa Pd P rcc t P Pccarbon Wc2 c A2 I2 tr2 En India 8.38 3.38 5 450 336 756000000 18840 40.127 2430 97509.554 Ninguna Inmediato En Chile 8.38 3.38 5 450 336 756000000 18840 40.127 57780 2318560.510 Ninguna Inmediato Unidades KJ/Kg Clinker KJ/Kg Clinker KJ/Kg Clinker ton Clinker/da das/ao KJ KJ/Kg ton $/ton $ $ meses


A manera de resumen, se presenta la Tabla 12 donde se aprecia el ahorro anual obtenido tras la aplicacin de todas las medidas propuestas.Tabla 12 Resumen de los Resultados tras la aplicacin de las medidas propuestas Resultado Total con las 2 medidas Ahorro anual Inversin Tiempo de Recuperacin A I tr En India 115566.879 Ninguna Inmediato En Chile 2747923.567 Ninguna Inmediato Unidades $ $ meses


6.6

Medida 6: Recuperacin 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 cermica de tamao 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 mayora es descargado a la atmosfera, resultando en una prdida significativa de calor. Como la temperatura de los gases de escape ventilados es alta, la empresa decidi instalar una tubera 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 inversin fueron de USD 833, y los ahorros anuales fueron de USD 1.874 y el tiempo de recuperacin fue de aproximadamente 5 meses.


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Sistemas de Tratamiento de Materiales Adems, se obtuvo un ahorro de gas natural para el secado de 19,800 m3 por ao, lo que equivale a una reduccin de 43 toneladas en las emisiones de CO2. Cuando la compaa instal un sistema de recuperacin de calor total, varios de los quemadores del secador de loza verde pudieron ser sacados de operacin, resultando en un ahorro significativo de gas natural y en los costos. Una elevada inversin y la necesidad de parar el proceso de produccin son actualmente las barreras para aplicar esta opcin. Resultados: En la Tabla 13 se observa un resumen de los resultados obtenidos tras la implementacin de las medidas propuestas:Tabla 13 Resultados obtenidos luego de implementar las medidas propuestas Recuperacin 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 Das de operacin d 330 330 das/ao Tiempo de Operacin t 12 12 hr/da 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 $ Inversin I 430142 430142 $ Tiempo de Recuperacin tr1 5.1 3.7 mesesFuente: 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 mxima 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 de el tiempo para mezclar 2000 kg. Considerando un establecimiento con requerimientos de 10000 kg./da de material mezclado. El tiempo de mezcla para 2000 kg. es una hora mientras para 1000 kg. es 45 minutos. La mezcladora tiene un motor de 10 kW. El establecimiento opera 250 das al ao. Tiempo anual de mezcla para 2000 kg. = (10000 kg/da / 2000 kg.) x 250 das /ao x 1h Tiempo anual de mezcla para 2000 kg.= 1250 h/ao Tiempo anual de mezcla para 1000 kg. = (10000 kg./da / 1000 kg.) x 250 das /ao x 0.75h Tiempo anual de mezcla para 1000 kg.= 1875 h/ao


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

Ahorro econmico anual = 6250 kWh./ao x 0.1216 US$/kWh. Ahorro econmico anual = 760 US$/ao6.8 Medida 8: Instalar cierres automticos

En una instalacin un agitador elctrico de 10 kW. de potencia opera cuando el tanque de mezcla est vaco. El agitador opera 16 h/dia, 50 semanas/ao. El tanque de mezcla est vaco 8 h/da de lunes a viernes y 24 h/da los fines de semana.

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

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

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

Tiempo de retorno simple = US$ 2000

US$4377.6 Tiempo de retorno simple = 6 meses

6

Materials Handling and On-site transportation equipment. Pg 30


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7. Relacin de Trminos Tcnicos Agitacin: Proceso por el cual se fuerza a un fluido por medios mecnicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente. Conminucin: Proceso a travs del cual se produce una reduccin de tamao de las partculas de mineral, mediante trituracin y/o molienda, con el fin de: liberar las especies diseminadas, facilitar el manejo de los slidos y obtener un material de tamao apropiado y controlado. Desecacin: Consiste en eliminar total o parcialmente los lquidos que lo impregnan. Aunque normalmente se refiere al agua, es extensible a otros lquidos, como alcohol y ter. F80: Este trmino representa el tamao pasante de la alimentacin (feed), por lo general se trabaja con el 80% acumulado pasante. Fluidizacin: Proceso por el cual una corriente ascendente de fluido se utiliza para suspender partculas slidas. Ganga: Suele ser una fraccin de silicatos o de otros minerales sin inters econmico. Es la materia rocosa que acompaa a la mena. Gravedad Especfica del Mineral ( ): La gravedad especfica de un mineral se define como la razn entre el peso del material y el peso de una cantidad igual de agua. ndice de Trabajo del Mineral ( ): Constante adimensional. Esta constante depende de tipo de material (resistencia a la conminucin) y del equipo de conminucin utilizado. Este parmetro nos representa la dureza del material y la eficiencia mecnica del equipo. Se determina a travs de ensayos de laboratorio, que son especficos para cada etapa (chancado, molienda de barras, molienda de bolas). Para mayor informacin 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. As, se dice que un mineral es mena de un metal cuando mediante minera es posible extraer ese mineral de un yacimiento y luego mediante metalurgia obtener el metal de ese mineral. Molienda: Operacin de reduccin de tamao de rocas y minerales de manera similar a la trituracin. Los productos salidos de molienda son ms pequeos y de formas ms regular que los salidos de la trituracin. Se utiliza fundamentalmente en la fabricacin de cemento Portland y en la construccin de minerales ferrosos y no ferrosos. En cada uno de estos casos, se procesan en el mundo, alrededor de 2000 millones de toneladas por ao. P80: Este trmino representa el tamao pasante del producto (product), por lo general se trabaja con el 80% acumulado pasante.


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Porosidad: Propiedad de un material definido como la relacin entre la masa de agua absorbida por un material luego de ser sumergido en agua y la masa del material seco. Pulpa: En minera se entiende por pulpa, a la mezcla del mineral, el cual se va a reducir de tamao, con una solucin de agua y cal. Relacin de Reduccin (RR): Este parmetro sirve para medir el resultado de la conminucin. Est definido como la relacin entre el tamao de la alimentacin y el tamao del producto final. Por ejemplo, durante una operacin de molienda fina se puede lograr un RR de 10:1 y en las trituradoras primarias solo se alcanza un RR de 8:1. Tamao Pebbles: Este trmino se utiliza para hacer referencia a un tamao tan pequeo como para seguir siendo un medio de moliendo pero muy grande como para ser fracturado por otras rocas. Trituracin: Proceso de reduccin de materiales comprendido entre los tamaos de entrada de 1 metro a 1 centmetro (0.01 m), diferencindose en trituracin primaria (de 1 m a 10 cm) y trituracin secundaria (de 10 cm a 1 cm) y en algunos casos hasta trituracin terciaria. Vaho: Vapor que despiden los cuerpos en determinadas circunstancias.


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8. Bibliografia [1] Alcal E., Flores A. y Beltrn A. s. f. Manual de Entrenamiento en Concentracin de Minerales. Proyecto Capacitacin de Mineros en Escuela Minera Chinpujio (cap. 2, pp. 6-25), Servicio Nacional de Geologa y Tcnico de Minas SERGEOTECMIN, La Paz, Bolivia. Centro de Despacho Econmico de Carga / Sistema Interconectado Central CDEC-SIC. Estadsticas de Operacin 1999/2008. Coromandel Cements Limited. Reduction of Motor Size in Limestone Primary Crusher. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia. (pp. 1-2) E. Paul, V. Atlemo-Obeng, S. Kresta. Handbook of Industrial Mixing Science and Practice (cap. 10 pgs. 577-578). E. Vsquez. Manual de Mantenimiento Preventivo del rea de Preparacin de la Fbrica de Alimentos KERN de Guatemala. Trabajo de Graduacin Universidad de San Carlos de Guatemala. 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) HP Operating Guidelines. VII Seminario Reunsa-Metso Operacin, Mantenimiento y Reparacin de Chancadoras Nordberg Serie HP (pp. 2-24) HP Periodic Maintenance. VII Seminario Reunsa-Metso Operacin, Mantenimiento y Reparacin de Chancadoras Nordberg Serie HP (pp. 2-39) L. Alfonso, G. Molina. Manual de Eficiencia Energtica Trmica en la Industria (cap. 4 pgs. 240-272), Manuales de Eficiencia Energtica CADEM.

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[16] SIGA Consultores S.A. Diagnostico y Propuestas de Uso Eficiente de la Energa en la Pequea y Mediana Minera. (pp. 56-57). Ministerio de Minera, Santiago, Chile. [17] Tapia J. s. f. Elementos y Tcnicas de Chancado. Apuntes de Clase del Curso: Preparacin Mecnica de Minerales. (cap. 5: Elementos y Tcnicas de Chancado), Universidad Arturo Prat, Iquique, Chile. [18] Tapia J. s. f. Mtodo de Dimensionamiento de Molinos de Bolas de Bond. Apuntes de Clase del Curso: Preparacin Mecnica de Minerales. (pp. 1-4), Universidad Arturo Prat, Iquique, Chile. [19] Tapia J. s. f. Teora y Tcnicas de Molienda. Apuntes de Clase del Curso: Preparacin Mecnica de Minerales. (cap. 6: Teora y Tcnicas de Molienda), Universidad Arturo Prat, Iquique, Chile. [20] Trituracin 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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9. Anexos 9.1 Descripcin de los Sistemas de Tratamiento de Materiales 9.1.1 Chancado El termino chancado se aplica a las reducciones subsecuentes de tamao hasta alrededor de 25mm., considerndose las reducciones a tamao ms finos como molienda. Tanto el chancado como la molienda pueden subdividirse an ms en etapas primarias, secundarias, terciarias, y a veces hasta cuaternaria. Como estas etapas se relacionan con la maquinaria que se emplea, los lmites de las divisiones entre etapas no son rgidos, y en cualquier operacin dada pueden no requerirse todas estas etapas. La decisin en cuanto a qu tipo de chancador utilizar, depender del tipo de material y aplicacin que se quiera dar al material. Las chancadoras son clasificadas de acuerdo al tamao del material tratado, con subdivisiones en cada tamao y de acuerdo a las formas de aplicacin 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 alimentacin proveniente de la mina, desde 60" hasta bajo 8" 6" de producto. El chancador secundario toma el producto del chancador primario y lo reduce, en una pasada hasta 3" 2" de producto. El chancador terciario toma el producto del chancador secundario o chancadoras intermedios y reduce el material hasta 1/2" 3/8". Entre los tipos de chancadoras conocidas, estn los siguientes: 9.1.1.1 Chancadora de Mandbulas Consta de dos placas de hierro instaladas de tal manera que una de ellas se mantiene fija y la otra tiene un movimiento de vaivn 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 (cmara de trituracin). El nombre de estas trituradoras viene del hecho de que la ubicacin y el movimiento de las placas se asemeja a las mandbulas de un animal, por eso, la placa fija suele llamarse mandbula fija y la otra placa, mandbula mvil. En la Figura 7 se tiene una vista en corte de este tipo de chancadora.


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Figura 7 Vista en corte de una chancadora de mandbula mandbulas

Las chancadoras de mandbulas se subdividen en tres tipos, en funcin de la ubicacin del punto de balanceo de la mandbula mvil, que son: Chancadoras de mandbulas tipo Blake, Dodge y Universal (ver Figura 8).

Figura 8 Tipos de chancadoras de mandbula

Fuente: Manual de Entrenamiento en Concentracin de Minerales. En la prctica, la chancadora ms empleado es la de tipo Blake, que fue m patentada en 1858 por E. W. Blake y desde entonces ha sufrido varias modificaciones. El tamao de estas chancadoras se designa indicando las dimensiones de la abertura de alimentacin (gap) y el ancho de la boca de alimentacin ( ) (width), medidas en pulgadas o milmetros. En la Figura 9 se muestra las partes ms importantes de una chancadora tipo Blake de doble efecto (double toggle). El movimiento de vaivn de la mandbula mvil es accionado por el nto movimiento vertical (ascendente y descendente) de una biela (pitman) la que est articulada a un eje excntrico por su parte superior y a dos riostras7 por la parte inferior, estando la riostra trasera articulada a un traser punto de apoyo ubicado en la parte trasera de la mquina y la riostra m delantera articulada a la parte inferior de la mandbula mvil, en estas7

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


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condiciones, esta ltima pieza tiene un recorrido (amplitud de golpe) desde un punto de mxima abertura de descarga (open side setting) hasta un punto de mnima abertura de descarga (close setting).

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

Debido a este movimiento de vaivn de la mandbula mvil, las partculas que entran al espacio comprendido entre ambas mandbulas se fragmentan debido, principalmente, a las fuerzas de compresin. Estas mquinas trabajan en condiciones extremadamente duras y por tanto son de construccin robusta. El marco o bastidor principal est hecho de hierro fundido o acero, las chancadoras grandes, pueden estar construidas en partes y unidas a travs de pernos. Las mandbulas estn hechas de acero fundido y estn recubiertos por placas (forros o soleras), reemplazables de acero al manganeso u otras aleaciones, fijadas a las mandbulas travs de pernos. La superficie de estos forros puede ser lisa, corrugada o acanalada longitudinalmente, esta ltima es bastante utilizada para tratar materiales duros. Las otras paredes internas de la cmara de trituracin tambin pueden estar revestidas de forros de acero al manganeso, para evitar el desgaste de ellas. El ngulo formado entre las mandbulas, normalmente es menor a 26, a objeto de aprisionar a las partculas y no dejar que estas resbalen a la parte superior.9.1.1.2 Chancador Giratorio

Bsicamente consiste en un eje vertical largo articulado por la parte superior a un punto (spider) y por la parte inferior a un excntrico. Este eje lleva consigo un cono triturador. Todo este conjunto se halla ubicado dentro del cncavo 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 partculas que entran a la cmara de trituracin (espacio comprendido entre el cono triturador y el cncavo) fragmentndolas continuamente por compresin. La accin de esta chancadora puede compararse con la accin de varias chancadoras de


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mandbulas colocadas en crculo. En la Figura 10 se muestra una vista en corte de un chancador giratorio.

Figura 10 Vista en corte de un chancador giratorio

A continuacin, en la Figura 11 se muestra esquemticamente los tipos de chancadoras giratorias:

Figura 11 Tipos de chancadoras giratorias

Fuente: Manual de Entrenamiento en Concentracin de Minerales.

El tamao de estas mquinas se designa por las dimensiones de las abertura de alimentacin (gap) y el dimetro de la cabeza (Head diameter).


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Figura 12 Geometra de un chancador giratorio

Fuente: Manual de Entrenamiento en Concentracin de Minerales.

El perfil vertical del cono triturador tiene forma de una campana. Todas las chancadoras tienen un mecanismo de seguridad o proteccin, para el caso en que el material ms duro entre a la cmara de trituracin y dae alguna pieza del mismo. Este mecanismo consiste en una vlvula 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 regulacin de la abertura de descarga del triturador. El tamao 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 relacin de reduccin (RR, ver Relacin de Trminos Tcnicos) promedio es de 8:1.9.1.1.3 Chancador Cnico

La trituradora cnica, es una trituradora giratoria modificada. La diferencia principal es que el eje y cono triturador no estn suspendidos del spider, sino que estn soportados por un descanso universal ubicado por debajo, tal como puede observarse en la Figura 13. Adems, como ya no es necesario una gran abertura de alimentacin el cono exterior ya no es abierto en la parte superior. El ngulo entre las superficies de trituracin es el mismo para ambas trituradoras, esto proporciona a las trituradoras cnicas una mayor capacidad.


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Figura 13 Vista en corte de un chancador cnico

Donde: A B C D E F G H I J K : : : : : : : : : : : Cuerpo Superior. Cuerpo Principal. Mun de Asiento (Head Center). Forro Mvil (Mantle). Forro Fijo (Bowl liner). Eje Principal (Main Shaft). Polea Conducida. Chumacera de Contra-eje. Corona Cnica. Pin de ataque cnico. Zona de lubricacin.

El tipo de chancador o trituradora cnica ms conocida es la Symons, la cual se fabrica en dos formas:

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


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9.1.1.4

Chancador de Rodillos

Estas trituradoras siguen siendo utilizadas en algunas plantas, aunque en otras han sido reemplazadas por las cnicas. El modo de operacin es muy simple. Consiste en dos rodillos horizontales que giran en direcciones opuestas. El eje de uno de ellos est sujeto a un sistema de resortes que permite la ampliacin de la apertura de descarga en caso de ingreso de partculas duras. La superficie de ambos rodillos est cubierta por forros cilndricos de acero al manganeso, para evitar el excesivo desgaste localizado. La superficie puede ser lisa, para trituracin fina y corrugada o dentada para trituracin gruesa. A continuacin 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, tambin 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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9.1.1.5

Chancador de Impacto

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

Figura 16 Chancadora de impacto

9.1.1.6

Chancador de Martillos

Las trituradoras de martillos (percusin o impacto) actan por efecto de impacto sobre el material a desintegrar. Suelen utilizarse para trituracin secundaria, aunque los grandes trituradores de impacto tambin se usan para trituracin primaria. Existen dos tipos de trituradoras de martillo, la de martillos fijos (o rgidos) y la de martillos locos (o articulados). En la Figura 17, se puede ver un esquema de la trituradora, que cuenta con una cmara de desintegracin (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 cmara hay un eje (1), que gira a gran velocidad y perpendicularmente a l, van montados rgidamente los elementos de percusin (martillos) (2).


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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 cmara de desintegracin, donde es golpeado por los martillos, choca contra la cmara de desintegracin, nuevamente es golpeado por los martillos y as sucesivamente hasta que alcanza un tamao 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 articulacin y, por la fuerza centrifuga que se genera al girar el eje, se posicionan perpendicularmente en posicin de trabajo. El tamao 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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9.1.1.7

Parmetros de los Sistemas de Chancado

A. Grado de Desintegracin

El coeficiente de reduccin que se obtiene en las mquinas de chancado (chancadoras) se denomina grado de desintegracin y se define como la relacin entre los tamaos de las partculas a la entrada y salida de la mquina. El grado de desintegracin se expresa de la siguiente manera: (3)

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

Con frecuencia, la capacidad de reduccin de una trituradora no ser suficiente para asegurar la desintegracin total deseada, ser necesario efectuarla en dos o ms etapas (chancado primario, secundario, terciario, cuaternario, etc.)9.1.2 Molienda

Los procesos de chancado entregan un tamao de partculas de 3/8", las cuales deben reducirse an ms de tamao hasta alcanzar aproximadamente los 100[m]. Los aspectos o razones que hacen necesaria esta etapa son:

Para alcanzar la adecuada liberacin del mineral til. Incrementar el rea superficial por unidad de masa, de tal forma de acelerar algunos procesos fsico-qumicos.

Dependiendo de la fineza del producto final, la molienda se dividir a su vez en sub-etapas llamadas primaria, secundaria y terciaria. El equipo ms utilizado en molienda es el molino rotatorio, los cuales se especifican en funcin del Dimetro y Largo en pies (D x L

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