Quebradora de Quijada

Quebradora de Quijada

La separación debe ir precedida de la liberación de las especies, minerales de una mena, por lo menos hasta un grado en que puedan separarse en fracciones valiosas y carentes de valor. En la figura 1 del capítulo (1, 5, 7 y 16) y líneas que indican los circuitos se indicó que la liberación es un proceso que discurre paso a paso a ferminrogía de esta técnica se designa con el término general dé conminución, y agrupa estos pasos: quebrantado o trituración primaria, trituración secundaria y molienda, como a continuación se indica.

I. Quebrantado o trituración primaria: para reducir los mayores,, trozos a fragmentos de 60 á 30 mm; las máquinas que lo efectúan se llaman quebrantadoras o machacadoras.

II. Trituración secundaria: que reduce los géneros quebranridos a tamaños superiores a1mm (granzas, granallas y arenas), las miquinas se llaman trituradoras’secundarias.

III. Pulverización o molido: para reducir las granzas, granalhs y arenas hasta el límite de polvo impalpable; las máquinas se llaman molinos pulverizadores o simplemente pulverizadores.

De un modo muy general e indefinido, el quebrantado y la trituración consisten en una reducción de tamaños gruesos, mientras que la molienda lo hace con los finos, pero, sobre esta base, no se puede establecer una línea de separación entre ambos procesos. Señalarenos que el quebrantado y la trituración se hacen en máquinas en las que, por su construcción mecánica, se evita que las superficies que efectuan la rotura establezcan contacto, mientras que en la molienda dichas superficies sólo están separadas por el género que se está moliendo, las quebrantaduras y trituradoras son capaces de ejercer fuerzas muy considerables sobre los trozos más grandes en la zona de rotura, pero no necesariamente mayores presiones.

Las trituradoras primarias, son las máquinas que toman el todouno de lá mina o cantera y empleza la reducción de tamaños. Deben ser, y de hecho lo son, en instalaciones bien proyectadas, capaces de admitir holgadamente el bloque máximo que pueda salir en el todouno de la mina. Las trituradoras que realizan la segunda trituración—reducción que, sigue a la primaria—se denominan trituradoras secundarias y las que les siguen son trituradoras terciarias o de finos, en el lengua jé del lavadero.

quebrantadora-de-mandibulas-blake

Los métodos de fragmentación de rocas deben considerarse tanto en lo que respecta al modo de producir la fuerza necesaria como al de aplicarla al trozo ó partícula de roca. Además, debemos señalar que el método de trasladar el material por la zona de fragmentación es importante, porque influye sobre el tamaño del producto y sobre la capacidad de la máquina. Todos sabemos que una astilla se rompe con mayor facilidad apoyándola sobre la rodilla y ejerciendo presión sobre ambos extremos, que apretándola en la mitad o tirando de ambos extremos en sentidos opuestos; que saltando sobre un leño, apoyado sobre un tronco, con ímpetu, se parte, pero, en cambio, aguantará nuestro peso si nos ponemos simplemente de pie sobre él, y que se producen astillas con mayor facilidad empleando un hacha que utilizando un martillo. También sabemos que suele ser más difícil romper trozos grandes qüe partículas pequeñas y que, si deseamos obtener polvo resulta más sencillo hacerlo por-frotamiento. También conocemos, las potencialidades del balancín y las de la cuña. Todos estos hechos familiares constituyen los fundamentos de la fragmentación de rocas.

Las rocas grandes exigen la aplicación de fuerzas muy considerables para romperlas y, por consiguiente, las quebrantadoras se construyen de; tal modo, que dichas rocas estén apoyadas en los extremos o en las proximidades de éstos, y sometidas a esfuerzos concentrados cerca del medio. Estos esfuerzos se obtienen a partir de un tirón relativamente pequeño en la correa hasta; convertirla en una fuerza tremenda en la superficie de la roca mediante la multiplicación progresiva por una sucesión de palancas y cuñas. Por otra parte, si este mismo trozo grande de roca hay que pulverizarlo, las fuerzas necesarias para efectuar la fragmentación final de los granos de arena tomados uno a uno, son relativamente pequeñas, pero su número es muy elevado. En este y caso se utiliza la fuerza de gravedad o la centrífuga sin ninguna multiplicación, y, al aplicarlas a la superficie directamente, se consigue la multiplicación del esfuerzo.

La importancia de estas generalizaciones se nos irá poniendo de manifiesto a medida que vayamos estudiando las características del funcionamiento de las quebrantadoras, trituradoras y molinos. En cada caso las recordaremos y se verá cómo se aplican.

Las quebrantadoras empleadas para rocas de una dureza grande o intermedia se caracterizan por aplicar el esfuerzo sobre las partículas de modo relativamente lento entre las superficies trituradoras no paralelas, sino convergentes hacía abajo, y que se aproximan y se alejan alternativamente con una pequeña amplitud, y que, por el modo de estar construida la máquina, nunca llegan a establecer contacto entre sí. El espacio en V que las separa está abierto en su parte superior para recibir la alimentación y, por abajo, para descargar el producto fragmentado, por lo qué el género entra, circula y sale en virtud únicamente de la fuerza de la gravedad.

La quebrantadora de mandíbulas típica es la Blake, figura 1. La zona de trituración, A, es el espacio en forma de cuña que se encuentra entre la mandíbula móvil,. C,la fija, B, y dos paredes paralelas fijas D, todas ellas recubiertas, dado su desgaste, por forros de placa recambiables. El resto de la máquina comprende una concatenación multiplicadora de fuerzas y un bastidor, robusto, pesado y rígido, que soporta todos los elementos móviles y las reacciones obligadas de los órganos que aplican las fuerzas de trituración a la roca. El resto de la descripción debe seguirse simultáneamente en las figuras 1 y 2, cuyas letras se corresponden.

El crecimiento de la magnitud de la fuerza a partir de P1 que transmite el borde de la polea hasta llegar a P7, que se apiica a la partícula se, indica esquemáticamente en la figura 2. El sentido de las fuerzas indicadas es siempre positivo, desde el punto de vista de la propagacion la concatenacion. Las reacciones del bastidor en los puntos indicados por la superficie rayada son como es logico iguales y opuestas.

Al actuar sobre la polea E la fuerza del correa motriz P1 aplicada incesantemente acciona una palanca continuna cuyo fulcro es el centro del eje motor (que en la figura 1 se indica por la interseccion de las prolongaciones de los diametros f y f). el brazo resistente G, de esta palanca es la distancia radial des de el centro de F hasta el de la excentrica H que forma parte integrante de F.

La excentrica es en efecto una cuna curva que entra forzada por la palanca EFG entre la cara exterior del eje F (representado por F1 en la figura 2) y la cara interior I del cubo de la baja J. en la figura 2 se representa desarrollado esta cuna. De este deserrollo sulta a la vista que, impulsada de modo continuo hacia la de

encadenamiento-multiplicador

recha, determina que J oscile verticalmente. Por consiguiente, se transforma el movimiento rotatorio de E en otro fundamentalmente lineal y alternativo del extremo inferior de J y, al mismo tiempo, se multiplica la fuerza P3 por la relación de la mitad, de su longitud media a la excentricidad.

La fuerza resultante, PA, se transmite por J’ en el pie de la biela al otro extremo de lá placa-riostra anterior, L1, que acida como gozne del par de placas-riostra.

L1L2 Los extremos exteriores de estas dos placas-riostra se encastran en la mandíbula móvil y en la pared posterior DR del bastidor principal, respectivamente, y se mantienen en posición por la tensión del resorte K que se transmite a través de la varilla K desde Dn a C. En efecto, las riostras actúan como lo haría una cuña: curva N anexa, de la figura 2 que se introdujera entre DR y el encastre de la riostra C. Cómo la multiplicación de fuerza de semejante cuña es función del ángulo formado por las, caras en el punto de trabajo se deduce que, a didá qué, L1L2 tienden a alinearse lo que corresponde a una posición de C2 üno púnto de trabajo de N, la fuerza ejercida, por L1 tiende, a infinito. Por tanto uno se deduce de la figura 1, la anguláridad de las palancas acodadas con J que la figura se encuentra en la posición más baja es tal, que, cuando H esté en la sición superior L1 y L2 permanecerán aún considerablemente desalineadás. Ademas para protección contra la aplicación de una fuerza, excesiva sobré DR pór L2 es una pieza movible que descansa en un punzón de acero endurecido, O que su vez apoya sobre una placa de acero dulce, Q, soportada por una sufridera que forma la estructura interna del pie de J. Si, por presentarse un cuerpo intriurable én la zona de fragmentación, C no puede, desplazarse hacia adelante cuando f sé eleva O se embute y perfora, a Q, y se interrumpe la concatenación de fuerzas. Un medio más corriente para cumplir la finalidad, consiste en escindir en dos la placa-riostra posterior por un plano que forma ángulo agudo con su longitud y unir ambass partes por remaches, de tal modo que éstos fallen cuando sobreviene un esfuerzo excesivo o, lo que es menos satisfactorio, hacer dicha riostra posterior lo bastante liviana para que, cuando esté sometida a un esfuerzo excesivos, ceda y se rompa.

La mandíbula móvil, que pivota en el eje R, es una palanca de segando género con un grazo de potencia C’R, y brazo de resistencia, S, variable, que depende del tamaño del trozo T. Por consiguiente, aumenta el valor de Ps hasta un valor final P7 que es tanto mayor cuanto más grande es el trozo.

El cálculo paso a paso de la magnitud de las fuerzas, P1 a P9, despreciando las pérdidas de rozamiento, es un sencillo problema dé mecánica, toda vez que se conocen las dimensiones fundamentales. La comprobación de la relación P7/P1 se obtiene del supuesta de que se realiza igual cantidad de trabajo en la periferia de la polea y en el punto de alimentación de P7:

ecuacion

donde d es el diámetro de la polea E y s el desplazamiento de la mandíbula móvil en el punto de trituración.

Debido, a que la mandíbula móvil tiene una para dé trabajo la machacadora de mandíbulas solo actúa la mitad del tiempo sobre la roca que se encuentra en la zona de trituración. Si no hubiera compensación la energía consumida fluctuaría de modo correspondiente. Este inconveniente se obvia haciendo que la polea E sea del tipo y peso de un volante y montando otro volante compensador en el otro extremo del eje motor; Como estos volantes almacenan energía, reducen la aceleración durante el retroceso de C, y, al reducir, también la deceleración en; el avance, restituyen a la mandíbula la energía antes almacenada.

La distancia horizontal medida en el sentido longitudinal de la máquina a través de la zona A de fragmentación es la abertura de admisión de la quebrantadora, y el área horizontal de la zona que se encuentra a este, nivel se conoce con el nombre de boca. La abertura de descarga, se conoce con el nombre de abertura de salida o garganta y varía desde, cuando la mandíbula móvil se encuentra en la posición extrema de avance, que se conoce con el nombre de posición cerrada a su opuesta, con el de posición abierta. El ajuste de estas distancia para adaptarías dentro del intervalo de desgaste corriente de los forma de las mandíbulas, se verifica modificando el espesor de los forros, en cambio, las modificaciones grandes exigen cambiar las riostras amplitud de movimiento es la distancia recorrida por la mandibular movil en la abertura de salida, y sólo puede modificarse sensiblemente variando el conjunto excéntrica-biela. El intervalo corriente se encuentra entre 1,25 y 7,50 cm, según el tamaño de la machacadora y el carácter de la roca.

Otras formas de quebrantadora de mandíbulas ínciuyen la Dodg con el pivote en la base de la mandíbula móvil. Esta quebrantadora exige, mucha energía, se atasca fácilmente por la invariabilidad de la salida, y sufre frecuentes roturas. Hay otra en que la biela es horizontal y acciona directamente el extremo inferior de la mandíbula móvil, que va suspendida por su otro extremo; hay también máquinas, de riostra única en las que la mandíbula móvil se mueve hacia delante y hacia abajo ocupando una posición semejante a la de la biela de la figura 1 si se suprime la riostra delantera y se trasladase hacia el eje principal la mandíbula fija hasta una posición adecuada para trabajar; y también máquinas con las dos mandíbulas móviles (Kue-Ken).

Es más gradual y progresivo ei modo de acción de las quebrantadoras. Blake, cuya mandíbula comienza en la entrada con un movimiento, de poca amplitud, que va aumentando hasta la salida, al descender el mineral, realizando un trabajo más uniforme y facilitando la evacuación del producto.

Los forros de las mandíbulas son de acero fundido o fundición de hierro dura, o de acero especiál de cromo o manganeso, según la dureza del mineral, y acanalados o lisos, según se deseen productos gruesos o menudos. Son siempre recambiables y su duración depende de la clase de mineral, más o menos duro o abrasivo.

La cantidad de menudo producida depende de la naturaleza del mineral, de la abertura de salida de las mandíbulas, de la velocidad de trabajo y del grado de fragmentación que se desee.

La anterior descripción de la quebrantadora de mandíbulas y de la concatenación de fuerzas nos dice que la estructura está integrada esencialmente por un número de elementos móviles sometidos a rudos esfuerzos, soportados en el bastidor principal, y al que transmiten sus reacciones en diversos puntos. Las distintas piezas sufren esfuerzos distintos: por compresión, tensión, cizallamiento transverso, rozamiento y abrasión de las superficies y varias combinaciones de estas diversas acciones.

Como es lógico, el estudio de las propiedades de los metales o de cómo estas propiedades hacen de ciertos metales determinados los más aptos para llevar a cabo misiones específicas, no forma parte de un curso de preparación de minerales, pero todo estudiante de ingeniería debe comprender que, a menos que los metales de las máquinas se escojan adecuadamente en atención, a los cometidos que han de prestar, dichas máquinas, o bien fallarán en servicio, debido a roturas o des, o bien serán demasiado caras, debido a la introducción de faciles de seguridad excesivos. Desde el punto de vista económico la major máquina es aquélla en la que cada elemento tenga la resistencia. suficíente para soportar el mayor esfuerzo previsible que se pueda requerir de ella en la que haya piezas especiales fácilmtente sustituibles de tales características que puedan fállar sin ocasionar perjuicios se preservando, así, al resto, de la máquina de esfuerzos para las que está calculada y en la que otros elementos, también fácilmente sustuibles, resistan los efectos del desgaste, de la corrosión o de ambos de la vez, atribuibles al contacto directo con la mena, el polvo o los lodos, y, al hacerlo así, proteger las partes vitales de la máquina.

En la quebrantadora de mandíbulas, los esfuerzos máximos actúan más o menos en el plano axial vertical longitudinal de la máquina y paralelamente a él. Este esfuerzo se debe al empuje ejercido por la mandibula móvil sobre la roca que se encuentra en la zona de trituración, y se transtaite directamente a traves de la mandíbula fija a la pieza forjada delantera, V, del bastidor principal (figura 1), y a través de las placas-riostras y del asiento de la posterior al extremo posterior DR. El forro de la mandíbula fija, W, y el taco de arriostramiento, X, distribuyen estos esfuerzos. Por tanto, los dos extremos del bastidor principal actúan como vigas con cargas distribuidas, por lo que sus caras exteriores (al margen de las cargas) se encuentran en tensión y, por consiguiente, deben fabricarse con un metal resistente a la tracción. Por otra parte, debido a cue los esfuerzos están distribuidos y a que la sección transversal de las vigas debe ser grande, al tener en cuentra otras consideraciones (resistir todo el esfuerzo de la placa de mandíbula y de la cuña; peso suficiente para absorber la vibración; altura correspondiente, a las paredes laterales, que; a su vez, requieren dicha altura para soportar el mecanismo; tochura suficiente para englobar la zona de machaqueo y el mecanismo), desde el punto de vista comparativo, las tracciones por unidad de superficie no son grandes. Por consiguiente, el metal empleado puede ser fundición de hierro en el caso de machacadoras pequeñas y acero moldeado en el de las grandes. Estos metales se prefieren, porque, para alcanzar las características de rigidez y resistencia necesarias, su peso es menor.

En máquinas modernas se ha empleado planca gruesa de acero, con nervaduras soldadas para quebrantadoras pequeñas, donde no se precisa un peso elevado para resistir la vibración, y acero fundido con refuerzo, con lo que el peso necesario se distribuye por toda la maquinaria.

Los lados del bastidor principal unen los extremos y soportan los ejes de la biela y de la mandíbula móvil. Los esfuerzos que transmiten los extremos, son, sobre todo, tensiones, y, por regla general, pueden distribuirse. Si se precisa una fuerza dé tracción longitudinal complementaria, se obtiene mediante pernos, como Y en la figura 1, o circulando el bastidor como un todo con bandas de acero. Las cargas que transmiten los cojinetes de los ejes son de compresión y torsión necesariamente concentradas. Los cojinetes del eje deben mantenerse alineados, por lo que el bastidor lateral debe ser firme y rígido. El total de estas exigencias se satisface con fundición de hierro o plancha del mismo metal, con nervaduras soldadas en el caso de las quebrantadoras pequeñas y por formas análogas de acero en el de las grandes.

La rigidez global del bastidor se logra da modo más completo fabricando los extremos y los lados en una sola pieza fuedida. Sin embargo, si la quebrantadora es tan grande que un bastidor de una pieza resultara demasiado grande y vulnerable á los esfuerzos de enfriamiento, los lados y los extremos se funden sepradamente. Se acoplan por las esquinas—con las juntas—mecanizadas para asegun la. Rigidez y se unen entre si con pernos grandes de acero, forjado alojados una de ellas, que tiene una resistencia elevada, a la tracción. Estos pernos se introducen en caliente, y las tuertas se aprietan, estando aun en caliente, con mecánicas. La constracción que los pernos experimentan en el enfriamiento su para apretar todo el conjunto del bastidor confiriéndole una unidad, que es para gonable en rigidez con la del bastidor de una sola pieza, y de una, resistencia perior a la de éste.

El hecho de que las quebeántadoras se vendan por peso, explica que, en mercado de gran competencia, se realicen todos los intentos posibles para reducir.

La mandíbula móvil y la bela deben invertir sus movimientos con cada revolución; es decir, de 100 á 300 veces por minuto, según el tamaño de la machada dora. El consumo de energía exige que tengan el menor peso posible, compatible con las características de resistencia y de rigidez. La mandíbula movil está cargada como una viga simple, apoyada en sus extremos, con una carga, semídistríbuida, pero frecuentemente excéntrica. Generalmente, dicha mandíbula es de acero moldedo con nervaduras en panal de abejas hasta una profundidad máxima en los ejes Iongitudinal y transversal. La carga que soporta es solamente a la tracción. Sin embargo, la parte superior de la bieh debe ser de sección grandé para el cojinete excéntrico, y la inferior debe estar conformada para encastrar las placas-riostras. En la mayor parte de las quebrantadoras, éstas están enlazadas por un alma de conexión, y el conjunto es una pieza de acero moldeado, aunque en algunas máquinas grandes las piezas fundidas superior e inferior se sujetan entre si por pernos tensores de acero forjado.

Las riostras están sometidas a compresión, para cuya misión el hierro fundido es el material más barato de que se dispone y de uso casi general. Los encastres o tejos se encuentran sometidos a una presión elevada y es prácticamente imposible lúbricarlos satisfactoriamente. Por tanto, están construidos con materiales duros fácilmente recámbiables. El delama práctico es escoger: o bien material barato (hierro fundido colado en coqzilla), reemplazándolo con relativa frecuencia, o bien Una aleación cara de acero que se sustituye de tarde en tarde. Los forros de la zona de fragmentación y placas laterales se fabrican de fundición dura de hierro (colado en coquilla) para trabajos relativamente ligeros, y de acero al manganeso par trabajos duros. El acero al manganeso tiene la particularidad y la característica, muy útil, de ser muy tenaz y, pór tanto, resistente a la formación,de fisuras, y alcanzar casi la dureza del vidrio en su superficie cuando se somete al trabajado en frío por presión y abrasión, testa tal punto que una sierra de acero duro efectúa con bastante facilidad un corte inicial en una pieza de acero al manganeso, pero al segundo o tercer vaivén deja de hacer incisión. Son estas propiedades las que determinan que este metal sea casi ideal para los forros de las zonas de trituración, ya que la superficie endurecida se va formando progresivamente a medida que continúa el desgaste.

Los catálogos de los fabricantes de quebrantadoras contienen datos relativamente precisos de los metales empleados en sus máquinas. En muchos aspectos constituyen un complemento excelente de los libros de texto. El ingeniero debe familiarizarse con las propiedades de los metales, ya que como su misión se desenvuelve entre máquinas, deseará adquirir éstas con la mayor garantía posible.

Los tamaños de las quebrantadoras de mandíbula se dan en función de la admisión y de la longitud de la abertura receptora, ambas en pulgadas o en centímetros, en forma de producto. Los tamaños industriales oscilan de 7 X 10 á 66 X 84; el peso correspondiente entre 2.700 kilos y más de 270.000. La quebrantadora más grande puede recibir los trozos, más pequeños, pero no puede machacarlos. La posición de cerrado mínimo suele, ser generalmente del orden de la sexta a la octava parte de la admisión, pero son pocas las que trabajan con esta proporción: de aberturas debido a las limitaciones que imponen, tanto la resistencia, como el ángulo de pellizco.

En una quebrantadora de movimiento altemadvo, este ángulo de pellizco se define como el formado entre las caras convergentes en los puntos en que pinzan un trozo dado de roca. Si las caras tienen elementos rectos; el ángulo de pellizco es el misnio a cualquier profundidad dé la zona de trituración; con caras curvas, el ángulo aumenta de abajo a arriba desde la garganta.

La relación entre los ángulos de pellizco y de las caras se pone de manifiesto en la figura 3. En la 3 A,. sean F y M, respectivamente, las caras de trituración fija y móvil. Seá P la componente normal del esfuerzo aplicado pór M á un trozo esférico hipotético de roca, A, y R la componente normal de la reacción de F al esfuerzo transmitido por A. Despréciese la gravedad y supóngase que las magnitudes de las componentes de rozamiento de las fuerzas totales ejercidas en B y E son, respectivamente, Tp y TR. Tomando como origen de los ejes vertical y horizontal el centro, O, de la esfera;

ecuacion-2

Los valores experimentales de ,u para la roca contra acero tienen un valor medio de 0,3, de ló que se deduce de (9) que n = 33° 24′.

La resisténcia de rozamiento al movimiento es la suma de las dos fuerzas TR y1 Tp, en los planos de las caras cada, una de las cuales es igual y opuesta a-la proyección, ortogonal, sobre una cara, de 1/2T. La resultante de P y Tp es Rp T y la de R y TR es Rr t. Estas dos resultantes son ¡guales y colineales, pero; en sentido, opuesto ya que, pon hipótesis, no tiene lugar ningún movimiento. De acuerdo con este postulado, CB es perpendicular-a M y JE a F. Cuando se prolongan; se

angulos

encuentran en el centro de la esfera. La línea de acción de T debe pasar por esta intersección y, de acuerdo con la construcción geométrica empleada en la determinación de la resultante de P y R, debe encontrarse en la bisectriz l del ánaulo n de pellizco (los ángulos OEV y OBV son rectos; OU = P = R = OW = WY = YU, de lo que se deduce que el ángulo EOY = BOY, y el EVO = OVB). Por tanto, JC es perpendicular a l y el ángulo BCD = EJH = n/2, pero poco antes de que se produzca el deslizamiento, que tiene lugar cuando TR + Tp equilibra exactamente a T,TP/P = TR/ R = u. En consecuencia, el ángulo BCD = EJH = a = tan1 u y n = 2p, antes de iniciarse el deslizamiento; en otras palabras, el ángulo de pellizco máximo permisible es igual al doble del ángulo de rozamiento.

En la figura 3B, el ángulo BCD es inferior al n/2 ; es-decir n/2p, y las resultantes Rp T y Rr r se encuentran formando un ángulo que pone de manifiesto una pequeña resultante en la dirección de T. En otras palabras, TR y T„ que de penden del coeficiente, de rozamiento; son inferiores a las proyecciones de T/2 en: las, caras de trituración F y M, respectivamente. Por consiguiente, tendrá lugar un movimiento hacia, afuera de las mandíbulas, y no habrá pellizco.

Por el contrario, en la figura 3C,?> n¡2, ó n < 2p, y las resultantes RP, T y RR T son colinéales, como en la figura 3A. Por consiguiente, A experimentará, pellizco. Sin embargo, existe un exceso de rozamiento, que viene indicado por las prolongaciones de trazos de Tp y TR antes de que n/2 = ?

continuacion

La relación entre ángulo de pellizco, admisión, abertura de salida y profundidad de la zona de trituración, debe comprenderse con claridad. En la figura 3A, G es la admisión, s la abertura de salida o salida, y la profundidad de la zom de trituración. Trácese LK paralela a F1. Entonces, el ángulo LKN = n, de lo que se deduce que lll(G – S) = tan(9Ó—n) = cot n. De ello se deduce que, para una admisión y un rozamiento entre roca y acero dados, l debe ser tanto mayor cuanto más cerrado esté la salida o, dicho al contrario, con una quebrantadora dada, al reducir la salida, aumenta el peligro de que no llegue a producirse pellizco. Los ángulos de pellizco en quebrantadoras alternativas ordinarias, raras veces exceden de 24°, y con géneros excepcionalmente escurridizos, los ángulos n disminuyen a unos 18°. En otras palabras, la experiencia que, para géneros húmedos e incluso congelados, tal como deben tratar las quebrantadoras primarias, es precise contar con la condición señalada en la figura 3C para lograr un cierto pellizco.

La razón de reducción en una operación de trituración es el enciente entre una dimensión escogida de las partículas de la alimentacicn a la correspondiente de las partículas del producto triturado. Como, al una quebrantadora de mandíbulas, el espesor de una partícula determina tanto su recepción como su descarga, la relación de reducción que suele darse es la del espesor de la partícula de alimentación más grande al espesor de la partícula más grande del producto. Esta relacion se conoce cóm el nombre de razón límite de reducción y la mayor de que es capaz una quebrantadora es aproximadamente 0,85 G/so en la que G es Ia admisión y so la abertura de salida en posición abierta. La constante se aplica para das condiciones óptimas de funcionamiento, en las que el primer pellizco, con partículas equiáxicas, se-produce debajo de la parte superior de la zona de fragmentación a una distancia que sea, por ló menos, igual a sus radios. La razón-límite de reducción en el fucionamiento de las quebrantadoras primarias es raras veces superior a 4, y, por regla general, tienen un valor medio más cercano a 3.

continuacion-1

La capacidad de una quebrantadora de mandíbulas trabajando con rocas de características medias, puede calcularse aproximadamente por la fórmula empírica:

ecuacion-3

donde T = toneladas por hora, lr = longitud de la abertura receptora y s0 = a la salida en posición abierta, ambos en pulsadas. En otras palabras, la capacidad es proporcional al área de la abertura de salida, lo que es una conclusión razonable, ya que está limitada por la velocidad de salida (caudal) del material triturado a través de esta abertura bajo el efecto de la fuerza de la gravedad. Pero con muchas rocas, si no con la mayoría, la capacidad varía también con la razón de reducción. También varía según la naturaleza de la roca, el contenido de humedad de la alimentación y el sistema de alimentación. Estos hechos están relacionados de ún modo general por una, ecuación de la forma:

forma

en la que las unidades en que se espresa TR son toneladas de reducción, que suelen: definirse como el producto TR; T, corresponde al número de toneladas trituradas por hora en el caso de que cada una de las cantidades k fuera la unidad; R80 es el cociente de dividir el tamaño del 80 por ciento (véase, más abajo) de la alimentación por el correspondiente del producto, y las cantidades k son variables de las que sólo se conocen valores empíricos determinados, En los siguientes párrafos se discuten los valores y las Fuentes de todas estas cantidades.

Las capacidades que los fabricantes de quebrantadoras atribuyen a éstas en sus catálogos son estimaciones interpoladas por varios procedimientos entre los valores obtenidos en pruebas efectivamente practicadas y calculadas con sus máquinas y con las de otros fabricantes. Se parte siempre del supuesto tácito de que la roca triturada es piedra caliza, compacta, firme, no-siliciosa ni arcillosa, libre de finos húmedos, y que la quebrantadora se alimenta con trozos del tamaño máximo susceptible de ser mordido. Estas cifras son los valores para T3 de la ecuación (11). Son cifras garantizables, porque con muy buen acuerdo los fabricantes han introducido un factor de seguridad antes de publicarlas. Los valores K correspondientes son 1,0. Los valores comparativos de k para las rocas corrientes son: dolomita, 1,0: gneiss v síenita, 0,95; andesita, pizarra y granito, 0,90; pedernal, cuarcita, riolita, diorite y sílex, 0,80; basalto,.0,75; y diabasa inalterada, 0,65.

La humedad influye sobre la capacidad, determinando que los finos se empaqueten y se adhieran en la zona de fragmentación. Normalmente, la humedad de alimentación en las quebrantadoras primarias suele ser insuficiente para, influir sobre la operación (km = 1,0), pero en las , trituradoras seeundarias de tipo giratorio (capítulo 21), Km bajará a 0,1 o menos, si hay la humedad suficiente para que los finos formen una masa coherente cuando se comprimen en la mano y, a menos que se forme una cantidad considerable de polvo en esta trituración, son de esperar valores del orden de .0,75 á 0,85.

Con funcionamiento correcto del dispositivo de alimentación controlado por un operario; que suele ser el caso corriente en las quebrantadoras, el valor de Kf será de 0,75 a. 0,85. Si ei operario ha de apartar una cantidad considerable de escombros o hacer alguna manipulación con los bloques excesivamente grandes, debe descender rápidamente a 0,5 ó menos.

Las curvas de distribución granulométrica del producto de una quebrantados de mandíbulas se presentan en la figura 4. Estas curvas son significativas desde varios puntos de vista. Cuanto mayor sea el grado de concavidad hacia arriba, mayor será el porcentaje relativo de los finos. La lectura directa pone de manifiesto una discrepancia acusada entre la posición; abierto (que determina, el tamaño máximo de las partículas) y el tamaño de la mayor, tal como se determina con los tamices de ensayo de malla cuadrada (que miden la anchura de las partículas; es decir, la dimensión intermedia). Las cifras significativas

distribucion-granulometrica

son los porcentajes que atraviesan un tamiz de malla cuadrada de abertura igual a la posición abierta de la quebrantadora (75 por ciento, por término medio), y el que pasa con una abertura igual a la media aritmética de las posiciones abierta y cerrada (50 por ciento, poco más o menos).

Adaptando las escalas de las distintas curvas de modo que en las , abcisas el 100 por ciento corresponda al tamiz del mismo paso, qué la abertura de salida límite, en la de ordenadas a las toneladas por unidad de tiempo, pueden leers directamente los tonelajes correspondientes a un intervalo de tamaño determinado. Con estas ordenadas y las nuevas abcisas, la curva más baja nos dice que el 80 por ciento del producto pasa por el tamiz de abertura de aproximadamente solo el 50 por ciento de la del tamiz limite. En otras palabras, si se apreciase el grosor de un producto basándose en su tamiz límite, ello se haría en función del 20 por ciento de su peso total. De hecbo, la quebrantadora que lo produce lo proporcionaría con un tamaño más fino. La tracción más gruesa es de carácter casual género que se deslizó a través de la ranura de salida cuando no estaba pasando la cantidad suficiente del otro material que lo retuviera para dar lugar al consiguiente pellizco y fragmentación.

La razón de reducción del 80 por ciento, R80 de la écuacíón (11) se ideó para eliminar esta fracción de tamaños indebidos. El tamaño del 80 por ciento de. un género es la abertura teórica, tomada en la curva granulométrica, que permitirá él paso del 80 por ciento del género. Raras veces se efectúan ensáyos granulométricos en los géneros que van a las quebrancadoras. Los únicos datos de tamaño que posee mos sobre ellos son las dimensiones de alguna abertura a través de la cual,han pasado en las operaciones normales de minería para evitar que lo más grueso llegue a la quebrantadora. Si han entrado en la cuchara de una pala excavadora, sus dimensiones transversales definen el ancho máximo del-bloque; si han pasado a través de una rejilla debarrotes, la separación entre éstos define el espesor máximo. En la determinación de las razones de reducción deben medirse dimensiones semejantes de partículas, tanto en la alimentación como en el product. La conversión aproximada de una dimensión en otra para roca de características medias, puede realizarse sobre la,base-de la ecuación de relación de configuración

Espesor : anchura : longitud = 1 : 1,7 : 3,3. (12)

El rendimiento de trituración no puede medirse como relación sin dimensiones recurriendo a cualquier clase de medidas de la marcha de la machacadora que satisfagan un criterio riguroso de ingeniería. La energía tomada del motor primario es susceptible de medirse, como también lo es la pérdida por rozamiento en una quebrantadora sin carga, pero nada hay que justifique el supuesto de que la pérdida por rozamiento siga-siendo de la misma magnitud cuando la quebrantadora esté cargada y las presiones en los cojinetes hayan aumentado mucho. Por tanto, el trabajo realizado con la roca no es susceptible de medirse, directamente.

Rittinger postuló que el trabajo que se realiza en romper un sólido; es proporcional, a la superficie de la rotura y a la Resistencia a la compresión dé la roca. Gróss y Zímmerley efectuaban el quebrantamiento empleando una mas que dejaban caer sobre la roca, con lo que intentaban reducer el rozamiento hasta tal punto que les permitiese igualar la pérdida de energía potencial del peso al caer con el trabajo útil realizado. Calcularon, a continuación, la nueva superficie obtenida suponiéndola proporcional, al peso lixiviado por un disolvente cuando se extrapola a un tiempo cero. Los resultados correspondientes obtenidos por estos métodos se traducen en una línea recta entre la nueva superficie y la pérdida de energía potencial. Desde que se publicó este trabajo se ha aceptado en sentido lato pero no universalmente, como confirmación del postulado de Rittinger.

Píret y colaboradores emplearon el dispositivo de caída de peso de Gross y Zimmerley para triturar cargas de fracciones granulométricas exactamente clasificadas de diversos minerales puros. Los tamaños de los géneros oscilaban al azar desde 3-4 mallas a 35-48 mallas, y los pesos entre 15 y 80 g. Se efectuaron ensayos paralelos recurriendo a la aplicación lenta de la presión. Las áreas superficiales de la alimentación y de los productos se determinaron por filtración de aire y por adsorción de gas; este último método daba una extensión superficial 1,9 veces la que se obtenía por el primero con el mismo material. El trabajo necesario para triturar (a halita era del orden general de 0,1 kilos-cm por cm2 de nueva superficie obtenida (basada en la filtración de aire), mientras que la energía teórica de esta nueva superficie, obtenida por cálculo termodinámico por un cierto número de investigadores, es de 1 X 104 kg-cm por cm2, o sea, que el trabajo gastado era mil veces la nueva energía superficial, lo que indica un rendimiento de trituración del 0,1 por ciento. Este nuevo trabajo ponía de manífiesto que en la trituración por impacto la nueva superficie producida no es directamente proporcional a la energía aportada, sino más bien que, al aumentar el consumo de energía, la nueva superficie por unidad de energía aportada disminuye, por lo menos en la región de aportes de energía relativamente bajos. Sin embargo, en la trituración por aplicación gradual de la presión, Piret y colaboradores han encontrado una relación lineal, tanto en los intervalos elevados de consumo de energía como en los bajos.

Comentando sobre, estos trabajos de Piret, Bond señala que dos resultados obtenidos con las diez sustancias ensayadas [halita, calcita, esfalerita, fluorita, apatito, vidrio, cuarzo (lechoso y cristalino, labradorita y topacio], indican una relación lineal:

ecuacion-4

donde E es la energías, gastada en julios/m2 de nueva superficie-producida y H la dureza de Moh de las sustancias. Bond señala también que las extensiones superficiales que determinó recurriendo a la extrapolación de ensayos de clasificación por tamaños con tamices hasta 0.7 u empleando la ecuación de distribución de Gaudin (capítulo 3), son del orden del doble de las áreas obtenidas por Píret recurriendo a la filtración de aire; es decir, que comprueban las determinaciones obtenidas por el método de adsorción de gas.

Se demuestra fácilmente que, si se considera un peso dado de partículas sólidas de forma geométrica regular de Idéntico tamaño y se toma una dimensión lineal característica, en función de la cual pueda expresarse el volumen y la superficie de la partícula, al reducirlas a,un número entero de partículas más pequeñas, también de tamaño igual y dé la misma forma geométrica original, se verifica que;

constante

De esto se deduce que el peso unitario de estas partículas de un tamaño determinado tiene una superficie total característica, que es inversamente proporcional al diámetro y que, por tanto, el inverso de éste puede tomarse como medida relativa de la superficie.

De este hecho demostrable, muchos prácticos llegan a la conclusión de que las áreas superficiales por pesounidad (superficie específica) de las fracciones granulométricas retenidas en la serie de tamices de ensayo son proporcionales a los valores inversos de las aberturas de los tamices, y definen los valores de estos inversos (la abertura de tamiz se expresa en pulgadas o centímetros), como unidades superficiales del tamiz en cuestión. A continuación, calculan las unidades superficiales de cada fracción como el producto obtenido al muitipiicar el peso porcentual de la fracción por la superficie unitaria correspondiente del tamiz empleado, y el número total de unidades superficiales dela muestra como la suma de estos productos parciales. La diferencia entre estas unidades superficiales calculadas para la alimentación a fragmentar y para el género fragmentado se divide por 100 para obtener la nueva superficie creada por peso unidad. Este resultado, multiplicado por el factor toneladas (caballo de fuerza-hora), las denominan toneladas superficiales por caballo de fuerza-hora, y se emplea para medir el rendimiento.

Este método sería una aproximación plausible al postulado de Rittínger si contásemos con algún medio para asignar «un diámetro medio» al género que atraviesa ei tamiz de ensayo de menor apertura. Pero no lo hay, y la experiencia nos dice que no es el mismo para distintas rocas. En consecuencia, aunque es posible asignarle un valor arbitrario en unidades superficiales a este cernido final, debe emplearse con la aclaración expresa de que no es constante, sino puramente hipotético.

Una objeción más fundamental, aunque todavía sin comprobar, que se hace al método de estimar el trabajo útil por la superficie nueva creada, es que los resultados no se ajustan a los hechos físicos establecidos, si, como es cierto en el caso de algunas rocas, la rotura tiene lugar al sobrepasar el limíte elástico, porque, por debajo-de éste:

proporcional

donde Fd e es la fuerza necesaria para obtener una deformación dada en la dirección de la línea de: acción-de F, A es el área de la particula sometida a esfuerzo perpendicular a dicha linea de accion de F, es la deformación obtenida con una F dada y l la dimension de la partícula en la línea de acción de F. Por tanto, teniendo en cuenta que:

ecuacion-5

en la que V es el volumen de la partícula y W el trabajo necesario para deformala hasta el límite de elasticidad. La forma de la curva esfuerzo-deformación antes de la fractura para una sustancia elástica, se presentó en la figura 5. Como el trabajo es el área comprendida debajo de la curva, se deduce que el trabajo efectuado para romper una roca elástica, es proporcional al volumen de la partícula.

curva-del

Otro método para calcular el trabajo útil partiendo de las unidades de volumen, se debe a Stadler. Este método no ha sido adoptado, y como implica también el empleo de un valor arbitrario del «diámetro medio» del cernido más fíno, tampoco puede emplearse como medida del rendimiento real.

Con posterioridad al trabajo de Gross y Zimmerley, se ha ideado un cierto número de métodos para determinar la superficie relativa de los polvos y uno de medida directa. El método B. E. T. (Brunauer, Emmett y Teller) de medida directa se basa en la cantidad de un gas dado adsorbido por un peso determinado de polvo, suponiendo que el espesor de la capa es función de las moléculas de gas, que la adsorción se produce sólo en la superficie externa de las partículas, y aún más de que el área cubierta por una molécula es igual a la potencia 2/3 del volumen estimado de una molecula del gas. Partiendo de esta base y, conociendo el nu-

giratoria

mero de moléculas adsorbidas, que se ha determinado experimental- mente, se calcula el área superficiai de la muestra.

Los aparatos principales empleados industrialmente para el cálculo de la superficie, relativa son el turbidímetro v percolador. En el primero el cálculo se realiza midiendo la cantidad de luz transmitida a través de una columna de una suspensión liquida del polvo obtenida y examinada de acuerdo con normas muy rígidas. El método del percolador se basa en el supuesto de que la resistencia al flujo de un líquido o de un gas que atraviesa un volumen del polvo, es proporcional al área superficial de éste. Para más detalles de estos y de otros métodos de cálculos de superficies, consúltese la revista Advances in Colloid Science editada por E. O. Kraemer (Interscience Publishers, Inc., 1942, página 35 y la bibliografía adjunta).

Una unidad de rendimiento que cumple los requisitos de ser practicable y dar valores relativos eliminando las diferencias en el contenido de infratamaños en alimentación y la necesidad de evaluar el tamaño del material < 200 mallas, está representada por la ecuación:

hora

Esta ecuación es aplicable incluso a operaciones de trituración, en las que se obtiene un porcentaje de cierta importancia de tamaños <200 mallas. Por regla general, esto corresponde a un tamaño límite aproximado del género de tres mallas. Para géneros más finos, es probable que sea tan considerable la proporción de energía consumida en la producción de las fracciones más finas, que es imprescindible tener éstas’ en cuenta al calcular el trabajo útil.

La quebrantadora giratoria (figura 6) es esencialmente una de mandíbulas que envuelve simétricamente un eje vertical que pasa por la mandíbula giratoria. La principal desventaja de esta, transformación es la pérdida forzosa de la junta de arriostramiento en la catenación multíplicadora de fuerza. Las ventajas son las siguientes; a) aumento »considerable de la superficie de las bocas de carga y descarga, con el consiguiente aumento de la capacidad; b) reducción notable en el peso de la máquina por unidad, de capacidad, conseguida por la simetría de aquélla; c) reducción correspondiente del consumo de energía; y d) eliminación de la intermitencia en la trituración.

La quebrantadora está constituida por una zona de fragmentación anular en forma de cuña, A, una concatenación multipiicadora de fuerza constituida por tres palancas y una cuña, y un bastidor principal para dar fortaleza al punto de apoyo y a la cuña y resistir las fuerzas de trituración. La concatenación para la multiplicación de fuerza, comprende; por orden, una polea, B, el eje, C, y el piñón cónico, D, que constituyen una palanca de tipo continuo; el engranaje cónico, E, y el manguito excéntrico, F, que constituye una segunda palanca y una cuña continua accionada por ésta; y, por último, el eje’ G, accionado por F, suspendido del fulcro H, y trabajando a través del cono triturador I, sobre la roca en la zona A, que es empujada contra los cóncavos J, los cuales, a su vez, se apoyan en el bastidor principal. La palanca adicional compensa como promedio la multiplicación de la fuerza al faltar la junta de arriostramiento, pero carece de la correspondiente aptitud, para, aportar una fuerza virtualmente-infinita, como lo hace la junta de arriostramiento en la quebrantadora de mandíbulas.

El nombre de giratoria procede del hecho de que mientras el eje del cono gira alrededor del eje del bastidor, engendrando una superficie cónica, el cono gira, a su vez, sobre, su propio eje, impulsado por el arrastre producido por el rozamiento. Cuando la zona de trituración está’ vacía, la rotación se verifica en el mismo sentido que la revolución, mientras que durante la operación de trituración se verifica en sentido opuesto. Sin embargo, la rotación no es un movimiento activo y no desempeña un papel esencial én la operación de quebrantado.

bocas

Las áreas relativas de las aberturas de admisión y de descarga de las quebrantadoras giratorias- y de mandíbulas normalizadas, con la misma abertura de admisión, se representan en la figura 7. Como la capacidad es proporcional al área de descarga—con tal que se disponga de la fuerza suficiente para romper la roca—, se deduce que la capacidad de una quebrantado- ra giratoria, que funcione con la misma- admisión- y la misma razón de reducción que una de mandíbulas, debe ser superior a la de esta última, presumiblemente por lo menos, en proporción a la relación de las áreas indicadas en la figura. Además, el examen de la figura 6 pone de manifiesto que, con respecto a cualquier plano vertical que pase por el eje de la máquina, el movimiento del cono triturador es de tipo alternativo. Pero, a diferencia dé lo que ocurre en la quebrantadora de mandíbulas, en la de tipo giratorio la fragmentación tiene lugar en las dos carreras de ida y vuelta del movimiento alternativo. Considerando una serie de estos planos alrededor de, la máquina, esto significa que la trituración está teniendo lugar de punta a punta, y en cualquier instante, en alguna porción de la zona. Esto da lugar a un nuevo aumento de la capacidad. Los datos operatitivos indican que las capacidades medias de las quebrantadoras giratorias en los lavaderos se expresan con razonable aproximación mediante la ecuación empírica siguiente:

ecuacion

En la qüe l es la longitud periférica externa; de la boca de admisión y G la longitude de la admisión expresadas ambas en pulgadas. De hecho esta ecuación es de la misma forma que la (10), o sea (T = kA) donde A es el área de la abertura’ de descarga- en- posición abierta y k- una constante experimental.

El consumo de energía, de la quebrantadora giratoria es relativamente constant para una velocidad de alimentación también constante, por lo que disminuye mucho la trepidación en la máquina y en su bancada, característica en las quebrantadoras de mandíbulas. Desde el punto de vista del proyecto de la instalación, este factor puede tener una considerable importancia.

Hay un aspecto importante en que la quebrantadora giratoria difiere estructuralmente de la de mandíbulas: es que tanto el esfuerzo de trituración como una parte de la resistencia que se opone a ésta, están reforzados por un bastidor circular. Esto determina que el metal del bastidor esté sometido a una tensión circunferencial distribuida con relativa uniformidád, que permite el empleo de secciones mucho más ligeras con respecto al esfuerzo que las que pueden emplearse en la quebrantadora de mandíbulas. La única pieza endeble, desde el punto de vista estructural, es la cruceta de centrado, K, figura 6). La ausencia de elementos de movimiento alternativo permite prescindir de los volantes pesados y elimina las energías punta momentáneas que siempre se presentan al invertir el movimiento, con lo que se reduce la energía media que hay que consumir para un trabajo dado.

Las cámaras de trituración en las quebrantadoras de mandíbulas y giratorias, adoptan dos formas esencialmente distintas, según que sus elementos de superficie, al cortarse por planos verticales, sean rectos o curvos. En la figura 8 se presenta una placa curva de mandíbula móvil que trabaja con una placa recta en la fija. Las secciones transversales de las zonas de fragmentación se dividen en un número de trapecios, cuyas alturas son crecientes conforme se baja. Estas alturas corresponden a los descensos verticales que recorrería un trozo en sucesivos retrocesos de la mandíbula móvil sí, a cada acercamiento de ésta, fuese triturado al tamaño justo que queda entre las mandíbulas al final del recorrido de aproximación. Las áreas trapezoidales (y, por tanto, los’ volúmenes correspondientes de la zona de trituración) con placas rectas van disminuyendo hacia abajo, por lo que si un volumen dado se colmase con roca sin triturar en un nivel, los niveles inferiores a él se abarrotarían con el producto fragmentado. En otras palabras, la parte más baja de la cámara de trituración tiene una capacidad de flujo menor que la superior. Si ésta se llena hasta colmar su capacidad (o casi hasta colmarla), la parte inferior se atora. Empleando placas curvas, se consigue una caída vertical mayor en las proximidades de la parte inferior, que en las de la superior en el momento que la mandíbula efectúa su carrera de retroceso. De hecho, el volumen mínimo por paso tiene lugar en las cercanías del centro vertical de la zona.

Como, en el centro el género es más grueso que el que se encuentra debajo tiene menos tendencia a empaquetarse. Por consiguiente el género-puede atravesar la totalidad, de la zona con mayor rapidez y la capacidad es mayor. Además: como, se consume menos energía en empaquetar el género triturado con las, placas curvas, la máquina, puede acelerarse sin someterla a un esfuerzo indebido. Esto, no sólo tiende a aumentar aun más la capacidad, sino también a asegurar que cada trozo, sea machacado por lo menos una vez al caer a través de la parte inferior déla zona donde las caras son casi paralelas. De resultas de esto, el espesor de la partícula., mayor que la atraviesa, viene a ser igual a., la salida en posición cerrada, más bien que en la de abierta, como, ocurre con las máquinas más lentas de placas rectas.

placas-de-trituracion

El tamaño de las quebrantadoras giratorias se expresa por su admission en pulgadas (o cm). Los tamañós de las quebrantadoras girato¬rias industriales oscilan entre 5 y 12 pulgadas (12,5 á 184 cm). La longitud total de la boca de carga, medida a lo largo del bord exterior viene a ser de 8 á 10 veces la de admisión en las máquinas más pequeñas y de. 6,5 á 7,5 veces en las grandes. Esta relación es sensiblemente mayor que la de 1,5, que es la normal para las quebrantadoras de mandíbulas. Por otra parte, el valor medio de la carrera es menor que en las quebrantadoras de mandíbulas.

La capacidad de una quebrantadora giratoria viene a ser unas 2,5 veces la de una de mandíbulas de la misma admisión, siempre que ambas traten el mismo tipo de roca clasificada con idéntico intervalo. El consumo de energía es aproximadamente 2,2 veces mayor que el de la quebrantadora de mandíbulas, para admisiones de boca de hasta 24 pulgadas, o sensiblemente igual en ambas máquinas cuando éstas son dalas grandes. La razón de reducción viene a ser la misma en ambas máquinas. Lasc toneladas de reducción por CV-hora de la giratoria vienen a ser 1,75 veces mayor que los de la quebrantadora de mandíbulas.

De las cifras anteriores no ha de deducirse que la quebrantadora giratoria es siempre la de funcionamiento más económico, pues; de hecho lo contrario, suele ocurrir con bastante frecuencia. La razón de esto es que el consumo de energía de las quebrantadoras cuando marchan en vacío es una, fracción considerable de dicho consumo a plena carga. En una., quebrantadora giratoria esta fracción promedia es del 30 por ciento, y en una de mandíbulas del 45 al 50 por ciento. Esta ener¬gía de marcha en vacío debe cargarse a la trituración y, en la mayor parte de los casos de alimentación gruesa y capacidad relativamente baja, producirá; costas de: energía más elevados para la quebrantadora giratoria que para la de mandíbulas.

Una regla bastante general de elección es la de escoger una quebrantadora de mandíbulas, siempre que, con la boca necesaria, tenga la capacidad que se desee. Si se precisa más de una quebrantadora de mandíbulas, debemos escoger una de tipo giratorio, ya que cada quebrantadora primaria exige la atención de un operario. Por otra parte, si hay limitación de altura disponible o si se precisa una resistencia excepcional, la selección suele recaer sobre la quebrantadora de mandíbulas, aun tratándose de quebrantadoras grandes, y la capacidad necesaría se obtiene introduciendo una pequeña reducción, aun a expensas de, otro paso más en la sección de quebrantado.

Las curvas de distribución por tamaños del producto de una quebrantadora giratoria, revelan, por término medio, un 80 por ciento de tamaños menores que la abertura en posición abierta y un 55 por ciento de tamaños inferiores a la abertura media.

Otras formas de quebrantadoras giratorias son las de excéntrica situada debajo del engranaje (tipo de eje largo); otras, en la que la polea motriz o-el motor está montado en la excéntrica (sin engranaje), y, por último, aquélla en que el árbol vertical está fijo y un manguito excéntrico se prolonga hacia, arriba a partir del engranaje impulsor hasta lo alto del cono triturador (tipo de árbol vertical fijo).

Las rocas blandas exigen un tipo distinto de aplicación de fuerza que el requerido para triturar las duras. En efecto, las blandas no se desintegran satisfactoriamente cuando se someten a fuerzas de compresión, que se aplican en recorridos cortos, sino que, más bien, exigen un desgarramiento aplicado con recorridos relativamente largos o esfuerzos de choque que se aplican a una velocidad tal que se induce una seudofragilidad en el trozo. Los esfuerzos de desgarre ne- necesarios se aplican mediante rodillos dentados, mientras que, para producir impactos repetidos, se emplean molinos de martillos (véase capítulo 21).

La quebrantadora de un cilindro (figura 9) está constituida por un cilindro dentado, A, montado de tal forma, en relación con una placa trituradora, B, y una tolva, C, que formen una cámara D ‘de machaqueo en forma de cuña curva, convergente hacia abajo, en la que la roca se parte á fuerza de golpes tangenciales como de cincel contra pedruscos que resisten al desplazamiento por la inercia el rozamiento y la resistencia directa de la placa trituradora. Los dientes, E, (o nudos), sobresalen 7,5 á 10 cm de la cara del clindro en el Interior, de la cámara en cuña, y tienen tal configuración que ofrecen un borde incisivo a la roca. La anchura de éstos oscila entre la de una punta embotada para el carbón y 15 á 20 cm para, roca Las placas de cuña pueden ir provistas de dientes o rugosidades, o bien ser lisas. La velocidad, periférica es del orden de 115 m/min.; e, d casi 7 km/h. Esto parece, a primera vista, una velocidad más bien lenta, pero sí nos damos, cuenta de que corresponde a una marcha a fuerte paso para un hombre andando y recordamos los efectos desagradables al tropezar a esta velocidad contra otro cuerpo más o menos inmóvil, nos daremos cuenta de que implica fuerzas bastante considerables.

rodillo

Los tamaños de las quebrantadoras de un rodillo se expresan por el diámetro y la longitud, ambos en pulgadas, citados en el orden indicado, y oscilan entre 24 X 48 y 60 x 84. El tamaño máximo de alimentación que puede tratarse en una máquina dada equivale aproximadamente a las dos terceras partes del diámetro del rodillo. Tratándose de una piedra caliza, empleando una alimentación de tamaño límite y con una razón de reducción de 4:1, la capacidad es de 160 toneladas/hora-m2 de área dentada del rodillo. Las toneladas de reducción por caballo de fuerza-hora son del orden de 15. Las rocas más blandas y no demasiado tenaces se quebrantan a velocidades más elevadas.

Los rodillos gigantes están constituidos por dos rodillos de nudos o picotes paralelos que giran al encuentro, vistos desde arriba, en sentidos; opuestos los rodillos tienen un diámetro de 0,9’á 1,8 m, y una longitud de 1,2 a 1t5 m, y se construyen para girar a velocidades periféricas bajas (45 á 115 m/minuto) o altas (900 á 1.050 m/minuto). Estos rodillos pueden admitir trozos de roca tomados por pala carga dera y, reducirlos a un tamaño límite de 20 á 25 cm. Su empleo no ha generalizado tanto como para dar cifras garantizables de su funcionamiento.

La figura 10 corresponde a uno de los últimos modelos de quebrantadora de rotor New Holland, tipo impactor, que está constituida por dos, núcleos de rotor pesados. A, con cuerpos impactores de cuatro caras, recámbiables, B, montados en una jaula de barrotes de acero

quebrantadora-new-holland

de 12 á 20 cm de diámetro, CE, todo ello encerrado en una carcasa, F, provista de forros de placas sustituibles al desgastarse. G

La alimentación se introduce por el alimentador, D, de acción alternativa, La circunferencia barrida por los impactores tiene un radio de 45 á 60 cm. Las velocidades de los rotores son del orden de 250 á 1.000 r.p.m , que corresponden a velocidades tangenciales extremas de 15 á 60 m/seg. Las longitudes de rotor oscilan entre 50 y 120 cm, y las capacidades, con piedra caliza de todo-uno, son de 50 á 300 toneladas/hora hasta un tamaño límite inferior a 7,5-8,90 cm. Por último.

el consume de energía es del orden de 1 CV hora/tonelada; El tamaño del producto depende de lá velocidad del rotor y de la separación de las barras ajustabies E.

La acción en los trozos es muy; ruda, como se ha indicado. Los trozos grandes se fracturan por choque con el borde de los impactores que, con altas, velocidades; tienen el efecto de aumentar la fragilidad, como sucede, en los molinos de martillos que se estudian en el capítulo 21. La acción ejercida sobre las partículas más pequeñas que penetran en el círculo batido por los impactores, y sobre las que inciden en los barrotes, CE, es completamente idéntica a la que se registra en los molinos de martillos.

La frontera que separa el empleo de quebrantadoras para rocas duras y blandas (es decir, entre una quebrantadora giratoria o de mandíbulas, por una parte, y las de rodillos dentados, por otra) la marca la caliza en la escala de dureza de las rocas. Las rocas ígneas, generalmente, y las sedimentarias y metamórficas, que contienen una gran cantidad de sílice, abrasivas, suelen triturarse en las quebrantadoras de movimiento alternativo, mientras que las piedras calizas, más blandas, las pizarras, las margas, el yeso, la arcilla y los materiales de consistencia análoga, se fragmentan en las quebrantadoras de rodillos dentados, aunque, en ciertos casos, la quebrantadora Holland admite rocas duras.

PREGUNTAS DE REPASO

1. Defínanse los siguientes conceptos: trituración; (1) trituradora para finos; molienda; quebrantadora o trituradora primaria; trituradora secundaria (1) boca; admisión; abertura de salida; posición de la salida; carrera; razón límite de reducción; ángulo de pellizco: quebrantadora, giratoria de eje largo; quebrantadora giratoria de eje vertical fijo; quebrantadora giratoria sin engranaje; factor de configuración.

2. Cuál es el objeto de las operaciones de trituración y molido en la preparación de minerales?

3. Exponer las reglas generales que se refieren a la aplicación de esfuerzos de rotura y, a la resistencia ofrecida a éstos.

4. Qué propiedades caracterizan a las quebrantadoras empleadas para las rocas duras?

5. Cuáles son las características estructurases requeridas para el bastidor de una quebrantadora? ¿Qué influencia ejerce el tamaño de la quebrantadora sobre los materiales que han de emplearse en su construcción?

6. Qué consideraciones determinan la estructura de la biela y de la mandíbula móvil?

7. Qué es lo que determina que el acero al manganeso sea especialmente útil para resistir al desgaste en la zona de fragmentación?

8. Cuál es el intervalo normal de tamaños de las quebrantadoras industriales de mandíbulas?

9. Calcular la parte proporcional de la admisión a que equivale el diámetro de una partícula esférica que se asentase quedando enrasada con el nivel superior de la mandíbula fija en una quebrantadora de mandíbulas con un ángulo de pellizco de 20° en posición abierto.

10. Cuál es la magnitud más corriente de la razón límite de reducción en una quebrantadora de mandíbulas?

11. Cuál es la unidad empleada corrientemente para comparar los rendimientos de las quebrantadoras?

12. Por qué no puede, medirse directamente el trabajo útil consumido en la fragmentación comercial?

13. Cuál es el postulado de Rittinger sobre el trabajo útil efectuado en la trituración?

14. Demuéstrese que el producto de la superficie por el diámetro para un peso dado de sólido es constante cuando dicho peso está constituido por un número entero de cubos o de esferas.

15. Cuáles son los factores de indeterminación al estimar la superficie del material triturado empleando el método del inverso del diámetro basado en el ensayo con tamices ?

16. Dibújese un esquema de concatenación multipücadora de fuerzas para la quebrantadora giratoria, análoga a la de la figura 2.

17. Tómense las cifras medias para las capacidades y consumos de energía relativos de las quebrantadoras de mandíbulas y giratoria y los porcentajes de energía con marcha en vacío que se dieron en la página 402, Supóngase un caso en el que la quebrantadora de mandíbulas de 46 cm tiene la admisión necesaria para recibir sin dificultad una alimentación dada y fragmentar a toneladas/hora hasta un tamaño límite dado, consumiendo b CV. Calcúlese el consumo de energía de la quebrantadora giratoria más pequeña que puede efectuar el mismo trabajo, y realícese una comparación análoga para el caso en el que el tamaño de alimentación límite sea de 76 cm y el tonelaje horario necesario pueda tratarse en una quebrantadora giratoria de 91 cm que trabaje el 90 por ciento del tiempo y que consuma c, CV.

18. Qué ventajas estructurales tiene la quebrantadora giratoria con respecto a lá de mandíbulas?

19. Cuáles son las ventajas de los forros curvos con respecto a los planos en el caso de las quebrantadoras?

20. Cómo se expresan los tamaños de las quebrantadoras giratorias?

21. En qué se basa corrientemente la elección entre una quebrantadora de mandíbula y otra giratoria?

22. Qué roca suele considerarse como frontera entre las blandas y las duras?

23. En qué aspectos fundamentales difieren las quebrantadoras para rocas blandas de las usadas para rocas duras?

24. Qué factor determina la relación usual de la anchura a la admisión en una quebrantadora de mandíbulas?

25. Cuál es el orden de magnitud de la velocidad de aplicación del esfuerzo en quebrantadoras: de mandíbulas, giratoria y de un solo rodillo?

26. Cómo se cambia la carrera en una quebrantadora giratoria?

27. Del estudio de la figura 6, dígase qué medidas se adoptan para modificar la posición abierta del tipo de quebrantadora giratoria que en ella se presenta.

28. Cual es la ventaja mecánica de la quebrantadora giratoria de eje largo con respecto a la de eje corto? ¿Qué ventaja tiene esta última desde el punto de vista de la altura disponible para efectuar reparaciones?

29. Cuál debería ser la forma de las placas de mandíbulas de una quebrantadora de mandíbulas para ejercer su esfuerzo sobre los trozos de roca, de tal manera que la fuerza para lograr la rotura fuese mínima?

30. Hasta qué grado excede, por término medio, el tamaño límite de malla cuadrada para el producto de una quebrantadora de mandíbulas al de la posición abierta? ¿y a qué se debe?

31. Demuéstrese que en el momento anterior al deslizamiento en la figura 3, la magnitud de la reacción R es igual a la de la fuerza P.

32. Compruébese el enunciado de la página 388 de que cuando n > 2q, como en la figura 3B, no habrá pellizco.

33. Compruébese la aseveración de la página 389 de que para n < 2q (figura 3C), Rp t y RK T son colineales.

34. Demuéstrese que siempre que Rr T y Rp t sean colineales, tiene que haber forzosamente pellizco.