La vida útil de los componentes como los revestimientos de goma es un aspecto importante en cualquier operación de planta en húmedo. El costo de las piezas de desgaste y el tiempo de inactividad asociado con la reparación puede constituir una desventaja significativa para las ganancias de un sitio.
La goma natural se convirtió en un material de revestimiento estándar para muchas aplicaciones dada su capacidad para resistir partículas abrasivas, como la arena. Las partículas abrasivas golpean sobre la superficie elástica de la goma, lo que genera que la mayor parte de la energía cinética regrese a ellas. Esta capacidad de la goma para deformarse ante la presión de una carga, absorber el impacto y, luego, regresar la energía generada por dicho impacto a las partículas es lo que la convierte en una popular opción de revestimiento para los equipos de procesamiento de áridos. En la mayoría de los casos, el revestimiento de goma resulta el material de desgaste más rentable.
Cómo seleccionar revestimientos de goma
Para seleccionar la superficie de desgaste más adecuada para una aplicación, puede ser útil analizar varios factores. Sin embargo, determinar el factor de desgaste principal puede ser una tarea compleja. Los siguientes factores se aplican a los revestimientos de goma natural, ya que estos son de uso común en la industria.
Impulso de partículas
Tamaño y peso
El tamaño y la gravedad específica (peso) de una partícula individual son aspectos importantes que deben tenerse en cuenta en el momento de seleccionar un revestimiento de desgaste.
Cuando una partícula golpea contra la superficie de la goma, esta última se deforma y absorbe la energía cinética. La naturaleza elástica de la goma regresa la mayor parte de esta energía a la partícula, lo que genera un rebote.
Cuando el grosor de la goma y su composición son correctos, el revestimiento se desgastará poco o no se desgastará, y no se deformará permanentemente. Sin embargo, si el impulso de la partícula es muy fuerte en comparación con el grosor de la goma, la fuerza del impacto no podrá absorberse y la goma podría cortarse o quebrarse.
Las pulpas mayoritariamente compuestas por material grueso o de gravedad específica alta pueden superar la capacidad de la goma para generar un rebote del material.
Velocidad
El otro aspecto del impulso es la velocidad con la que la partícula se desplaza.
Debe haber tiempo suficiente como para que los revestimientos de goma causen el efecto de rebote y, así, se eviten daños. Cuando se supera la velocidad crítica, estos revestimientos no logran recuperarse del impacto y absorber la energía. En este caso, la elasticidad de la goma no puede aprovecharse al máximo y su superficie puede deteriorarse de forma más rápida. Para las velocidades superiores a los 30 ft/s (10 m/s), se debe considerar una superficie de desgaste alternativa.
Frecuencia de impacto
La capacidad de la goma para generar un efecto de rebote a partir de un impacto está directamente relacionada con su capacidad para proporcionar una superficie de desgaste y no rasgarse.
En las aplicaciones de pulpa, la densidad de la pulpa representa este aspecto. Las pulpas de baja densidad tienen una frecuencia de impacto baja, además del líquido que proporciona una amortiguación limitada. Las pulpas de alta densidad aumentan el índice de desgaste por el simple número de impactos, lo que reduce la capacidad de la goma de generar un rebote.
La densidad y la velocidad tienen una incidencia importante sobre la vida útil de cualquier material. El uso de pulpas de baja y alta densidad debe evitarse para todas las superficies de desgaste.
Forma de las partículas
La forma de una partícula afecta la capacidad de la goma para absorber la energía cinética del impacto sobre su superficie.
Los materiales con bordes afilados pueden cortar o rasgar la goma cuando se produce un impacto, en especial, en aplicaciones de alta densidad. Los materiales chancados antes del proceso en húmedo de un sistema pueden crear perfiles rugosos o filosos. En muchos casos, la manipulación de los materiales con cintas transportadoras y zarandas antes de una operación de planta en húmedo puede reducir el filo de una partícula.
Durante esta etapa, la arena se somete a un nivel de atrición. A medida que el material pasa por los puntos de transferencia y zarandeo, los granos de arena rozan entre sí. Este rozamiento afecta principalmente los bordes afilados de los granos, lo que provoca que la clasificación de la superficie se reduzca a “rugosa”. El material que conserva un perfil extremadamente filoso requerirá de un material de revestimiento alternativo, como una goma con una medida de durómetro más alta (es decir, una goma más dura), cerámica o un metal endurecido.
Ángulo de impacto y desgaste por deslizamiento
El ángulo de impacto de una partícula en relación con la superficie de desgaste es un aspecto verdaderamente importante en el diseño de tolvas y revestimientos de goma en general.
El efecto de los diferentes ángulos con respecto al índice de desgaste puede ser significativo. A un ángulo de impacto de 90°, la elasticidad es el factor principal para hacer frente al desgaste. Sin embargo, a medida que el ángulo de impacto se reduce a aproximadamente 50°, la resistencia a las rasgaduras se vuelve más importante.
A ángulos de impacto muy bajos, una goma plana y natural con una resistencia alta al desgaste por deslizamiento funcionaría mejor para manipular pulpas. Esto corresponde para aplicaciones en las que la fuerza abrasiva se ejerce de forma tangencial o plana respecto de la superficie.
En las aplicaciones con pulpas, el ángulo de impacto cambia, en especial, dentro de las bombas. En las áreas de tuberías u otras áreas de flujo de pulpas, deberían evitarse los cambios bruscos de dirección.
Dureza de la goma y propiedades físicas
En términos generales, las gomas más duras (es decir, con una medida de durómetro más alta) resisten de mejor manera los altos impactos y las fuerzas de corte que suelen producirse cuando se manipulan materiales filosos o gruesos.
Una goma con una medida de durómetro baja ofrece excelentes resultados cuando se la utiliza en operaciones con pulpas abrasivas o de abrasión por deslizamiento en las que se manipulan partículas pequeñas o medianas. Existen otras propiedades físicas que suelen desempeñar funciones importantes respecto de la optimización del rendimiento.
La clave para determinar el tipo correcto de goma es explorar la aplicación, identificar el factor de desgaste principal y seleccionar la mejor combinación de propiedades. En una aplicación en terreno rural, puede ser complejo determinar de forma inicial cuál es la característica predominante. Se pueden analizar las aplicaciones cercanas para tomar la decisión correcta.
Materiales de desgaste alternativos para la goma natural
La goma natural tiene la vida útil más larga y rentable para la mayoría de las aplicaciones de arena, incluso cuando el material es arena fabricada. Para las aplicaciones en las que la vida útil de la goma natural no es aceptable, existen materiales de desgaste alternativos.
Goma con una medida de durómetro alta
Cuando la forma y el tamaño del material son factores de desgaste importantes, una goma con una medida de durómetro alta puede ofrecer mayor resistencia al desgaste y las rasgaduras. En algunas aplicaciones, el beneficio de este tipo de goma podría ser una vida útil hasta tres veces más larga, pero su eficacia podría verse limitada en algunos procesos de alta densidad.
Metal duro
Las superficies de metal duro resisten la abrasión por rasgaduras, pero pueden sufrir desgaste causado por el alto impacto. La interacción entre la pulpa y una superficie de metal se asemeja al uso de un papel de lija. Una persona se cansaría y el papel de lija se desgastaría antes de que se produjeran daños graves, pero el flujo constante de una pulpa dejaría una marca. La dureza del material es un factor de desgaste clave respecto de una superficie metálica. La vida útil del revestimiento de desgaste de un chancador puede servir para determinar si un revestimiento de metal duro es una buena solución.
Cerámica
Los revestimientos de cerámica ofrecen una buena resistencia al desgaste y, por lo general, tienen una vida útil entre dos y cuatro veces más larga que la goma natural. Sin embargo, este tipo de revestimientos puede dañarse si se lo utiliza en aplicaciones con partículas grandes y de alto impacto. Puede resultar difícil utilizar estos revestimientos en operaciones con piezas en movimiento y formas complejas.
Es muy probable que los revestimientos de goma natural se utilicen de forma predeterminada en los equipos de procesamiento en húmedo, a menos que se conozca con certeza la existencia de problemas de desgaste. Puede utilizar ciertos indicadores, como los depósitos cercanos, los resultados de pruebas de planta piloto y las pruebas de laboratorio, para obtener información inicial importante y determinar si se requiere un material de desgaste alternativo. Cuando evalúe un nuevo depósito, tenga presente la información mencionada.
