Los sistemas de muestreo mecánico son básicamente plantas de manipulación y procesamiento de materiales a pequeña escala. Estas plantas suelen requerir equipos de producción reducidos para funcionar de forma efectiva. Muchos de los chancadores de bajo tonelaje que existen hoy surgieron de la experiencia con chancadores de mayor escala y aplicaciones de chancado impulsados por la necesidad de incorporar chancado de bajo tonelaje en los sistemas de muestreo.
Fuera de los sistemas de muestreo, estas máquinas de chancado más pequeñas pueden utilizarse en otro mercado similar: las plantas piloto. Nuevamente, el tema común es la necesidad de implementar equipos de producción de calidad, con un diseño duradero, en los sistemas de manipulación y procesamiento de materiales de menor escala que requieren un chancado de bajo tonelaje.
Los sistemas de muestreo mecánico de varias etapas suelen incluir el chancado de muestreo. Algunos sistemas de varias etapas podrían incluir varios chancadores de muestreo. La necesidad de incorporar chancado en los sistemas de muestreo mecánico tiene su base principalmente en el concepto de que los materiales de partículas más pequeñas pueden reducirse en muestras de menor masa total. Una muestra que es lo suficientemente pequeña como para manipularse en un laboratorio suele estar compuesta por tamaños de partículas inferiores a 3/8" (10 mm), generalmente, con tamaños de partículas de malla de 4 (~0,1875" o 4,76 mm) o menos. Tenga en cuenta que las muestras de tamaños de partículas de muchos flujos de procesos son de 2" (50 mm) o más, y la necesidad de chancado en los sistemas de muestreo comienza a tener un mejor enfoque.
Las máquinas pensadas para las necesidades de producción y los entornos de laboratorio típicos son comunes. Sin embargo, ¿qué sucede si requiere un chancador más pequeño con la misma función y durabilidad de las máquinas de producción más grandes? ¿Está intentando hacer lo que puede con una máquina más pequeña y de servicio más liviano que no es exactamente lo que está buscando? ¿Puede comprar la máquina más grande y costosa que tiene todo lo que busca (y más), pero puede que se supere su presupuesto?
Las máquinas de chancado que intentan encontrar un equilibrio entre estos dos extremos son, en cierta medida, un nicho de mercado. Es este nicho donde residen los chancadores de muestreo orientados al sistema.
Si bien existen algunas reglas básicas para elegir un chancador de muestreo o chancadores apropiados para una aplicación determinada, aún se requiere cierta destreza en el proceso de selección. Es un desafío en el que se juntan todas las consideraciones relacionadas con el chancado del material y la aplicación del muestreo para formar la mejor solución posible. Generalmente, debemos elegir la mejor solución posible debido a que la solución ideal no existe.
Cómo elegir el chancador de muestreo adecuado
Elegir el tipo de chancador de muestra que se adapta a su aplicación sigue, en gran medida, el mismo proceso de selección que las máquinas de producción más grandes.
El tipo de material que se debe chancar es la información más importante. Los sistemas de muestreo mecánico pueden utilizarse para procesar prácticamente cualquier material a granel seco, y posiblemente cualquier aplicación que implique un material y muestreo con partículas de tamaño más grande requiera un chancador. El tipo de material y sus propiedades físicas asociadas suelen limitar las opciones para el chancado de muestreo o excluir por completo algunos tipos de chancadores.
A partir de ahí, comenzamos a examinar las características específicas del material en cuestión (por ejemplo, el contenido de humedad, la abrasividad y la pegajosidad) y, a continuación, algunos otros elementos específicos de la aplicación, como el tamaño de partícula y la distribución del tamaño de la alimentación de material. También analizamos los requisitos de tamaño de partícula (algunas veces los requisitos de distribución de tamaño) del producto chancado.
Una vez que se selecciona el tipo de chancador, se determina la máquina de tamaño correcto en función de los requisitos de velocidad de alimentación y componentes de accionamiento del chancador (tamaño del motor, tipo de transmisión, etc.).
Entre otras consideraciones, se incluyen las siguientes:
- tamaño de la alimentación vs. tamaño del producto chancado
- tamaño del producto chancado vs. capacidad del chancador
Tal como se mencionó, el tamaño de partícula de chancado en las aplicaciones de muestreo suele encontrarse en el extremo inferior del rango de tamaños de producción del chancador. Cuando se utilizan los chancadores para generar el producto chancado en el extremo inferior de su rango, se reducen las capacidades de chancado (es decir, cuanto más pequeño sea el producto chancado, menor será la velocidad de alimentación disponible).
Los chancadores también tienen un límite en el tamaño de producción de chancado que es posible en función de un tamaño de alimentación en particular.
Esto se denomina índice de chancado. El índice de chancado varía principalmente por el tipo de chancador, pero otros elementos (por ejemplo, las características del material) también pueden incidir en este número.
Tipos de chancadores de muestreo de bajo tonelaje
Existen muchas variaciones en el diseño de los chancadores de sistemas de muestreo, como las características diseñadas en una máquina específica o las alteraciones en el diseño necesarias para satisfacer una aplicación en particular. Sin embargo, en términos generales, los tipos de chancadores que se utilizan comúnmente en los sistemas de muestreo pueden dividirse en cuatro categorías principales:
- Molinos de martillos
- Chancadores de rodillos
- Chancadores de mandíbulas
- Chancadores de cono
Molinos de martillos
El término “molino de martillo” es un término relativamente genérico que puede aplicarse a diferentes diseños. Sin embargo, en términos generales, se aplican los mismos principios de funcionamiento básicos.
Cómo funcionan los molinos de martillos de muestreo
El material a chancar se introduce en la parte superior de la cámara de chancado, donde los martillos giratorios lo golpean. Este impacto fractura las partículas más grandes y permite que se las arrastre más lejos hacia la cámara de chancado, junto con cualquier partícula más fina que ya estuviese presente en la alimentación de material. A medida que el material a chancar se arrastra hacia la parte inferior de la cámara de chancado, se lo fuerza contra las zarandas de chancado, donde se reducirá aún más el tamaño de las partículas mediante la atrición.
Ejemplo de la acción de chancado del molino de martillos en un molino de operación hacia abajo con zarandas de chancado fijas (reemplazables).
Tipos de material que procesan los molinos de martillos de muestreo
Este tipo de chancador es el más adecuado para el chancado de materiales quebradizos relativamente blandos a moderadamente duros. El tamaño de partícula máximo para el material de alimentación está basado generalmente en la abertura de alimentación del molino de martillos, pero la mayoría de los chancadores orientados a sistemas de muestreo admitirán alimentaciones de 3" (75 mm). Algunos chancadores de muestreo más grandes o más pequeños podrían admitir un tamaño de alimentación mayor o menor, respectivamente.
Índice de reducción de los chancadores de molinos de martillos de muestreo
Los molinos de martillos admiten índices de chancado elevados. Estos índices podrían ser tan altos como 16:1 a 20:1 y generalmente se rigen por el tipo de material a chancar (índices más elevados con materiales más blandos o más quebradizos) y por la condición del material (índices más bajos para materiales más húmedos o pegajosos).
Los molinos de martillos son reconocidos por generar una cantidad más alta de partículas finas en el producto chancado. Esto es una ventaja si se desea obtener un producto chancado más fino, puesto que los molinos de martillos generalmente logran un producto chancado más fino que las otras opciones de chancadores. Esto también podría ser una desventaja si se quiere obtener una distribución de tamaño de partículas más grueso o si no es deseable una generación de finos en general. El tamaño del producto chancado puede ajustarse según el tamaño de las aberturas de la zaranda o plataforma de chancado, y se logra un ajuste preciso del producto chancado al ajustar la velocidad de rotación (y, por lo tanto, la velocidad de la punta del martillo) del motor del chancador. El tamaño superior mínimo del producto chancado es generalmente de malla 4 (4,76 mm) a malla 8 (2,36 mm). Este valor mínimo generalmente varía según el tipo y la condición del material.
Tamaños de los molinos de martillos de muestreo
Los chancadores de molinos de martillos de muestreo están disponibles en diferentes tamaños que abarcan las velocidades de alimentación típicas de los flujos de sistemas de muestreo. Teniendo en cuenta un tamaño de producto chancador de malla 4, este tipo de chancador puede encontrarse generalmente con capacidades de hasta aproximadamente 20 stph (18,1 mtph).
Si bien estas máquinas son bastante versátiles, generalmente se recomienda evitar materiales que sean muy duros, muy abrasivos o que estén muy húmedos o pegajosos, especialmente si el objetivo es obtener tamaños de partículas chancadas más pequeños.
Chancadores de rodillos
Similar a lo que ocurre con los molinos de martillos, el término “chancador de rodillo” puede aplicarse a un número de diseños diferentes y a cantidades diferentes de rodillos dentro del chancador.
Cómo funcionan los chancadores de rodillo de muestreo
El material a chancar se introduce en la parte superior de la máquina, donde se lo arrastra hacia abajo entre los rodillos de chancado o entre un rodillo (o rodillos) de chancado y una placa quebradora (peines). En ambos casos, el chancado se produce como resultado de la compresión del material entre los rodillos (o entre los rodillos y la placa quebrantadora) y la acción de corte entre los dientes de los rodillos o entre los dientes de los rodillos y una placa quebrantadora. A continuación, el material calibrado sale por la parte inferior de la máquina.
Chancador de rodillos dobles de chancado hacia dentro
Tipos de material que procesan los chancadores de rodillo de muestreo
Este tipo de chancador es el más adecuado para el chancado de materiales relativamente blandos a moderadamente duros. Existen también algunos diseños más robustos que pueden admitir algunos materiales más duros. El tamaño de partícula máximo para el material de alimentación está basado generalmente en el diámetro de los rodillos de chancado. Los rodillos más grandes tienen un mayor ángulo de pellizco que les permite sujetar el material y pasarlo a través de la máquina de manera adecuada. Las máquinas dimensionadas para los sistemas de muestreo suelen admitir material de 3" (75 mm), si bien se encuentran disponibles chancadores de rodillos dobles más grandes para aplicaciones que requieren el chancado a partir de un tamaño de alimentación más grande. Sin embargo, estos chancadores más grandes tienden a ser más de tipo de proceso que de tipo para sistemas de muestreo.
Índice de reducción de los chancadores de rodillo de muestreo
Generalmente, los chancadores de rodillo ofrecen índices de chancado de 4:1 a 6:1 y son reconocidos por generar un producto más cúbico con una cantidad mínima de finos. El compromiso con la generación de un producto más cúbico implica un mayor tamaño de producto chancado mínimo. Un chancador de rodillos dobles típico generará un tamaño de producto chancado mínimo de aproximadamente ¼" (6 mm), suponiendo que el tamaño de la alimentación permita un índice de chancado apropiado para la máquina en cuestión. Cabe destacar que existen chancadores de rodillo de diseño especial disponibles y que están especificados para generar tamaños de producto chancado más pequeños, potencialmente tan pequeños como de malla 4 (4,76 mm). La conclusión es que es más difícil generar un producto chancado de este tamaño. Lograr este tamaño depende del material que se debe chancar. Además, para alcanzar un producto muy pequeño con un chancador de rodillo, se suelen utilizar velocidades de alimentación sumamente bajas. El tamaño del producto chancado se controla mediante el ajuste de la distancia entre los rodillos de chancado o entre los rodillos de chancado y los peines, además del cambio de los patrones de dientes de los rodillos. En el caso de los tamaños de partículas chancadas más pequeños, es posible que los rodillos no tengan dientes individuales. Para el chancado fino con chancadores de rodillo, se puede incorporar rodillos rebordeados o de cara suave.
Rodillos de un chancador de rodillo después del procesamiento de una muestra de sal.
Tamaños de chancadores de rodillo de muestreo
Los chancadores de rodillo de muestreo generalmente están disponibles para capacidades de hasta 15-20 stph (13,6-18,1 mtph).
Los chancadores de rodillo tienden a funcionar mejor que los molinos de martillos con los materiales húmedos y pegajosos (también se pueden incluir raspadores de rodillos en el diseño). Sin embargo, si el material a chancar está muy húmedo o pegajoso, podrían seguir ocurriendo problemas. También se recomienda evitar el uso de los chancadores de rodillo para materiales muy duros.
Chancadores de mandíbulas
Los chancadores de mandíbulas tienen varias subcategorías, pero la configuración más común suele ser el diseño de estilo excéntrico superior.
Cómo funcionan los chancadores de mandíbulas de muestreo
En esta máquina, el material a chancar se introduce en la parte superior de la máquina entre una muela móvil y una muela fija. El material se fractura por medio de compresión y luego continúa moviéndose hacia abajo hacia la cámara de chancado, donde se lo comprime varias veces hasta que llega a la parte inferior de la cámara de chancado (y alcanza el tamaño apropiado). A continuación, se lo descarga desde la parte inferior de la máquina.
Chancador de mandíbulas excéntrico superior de una sola articulación.
Tipos de material que procesan los chancadores de mandíbulas de muestreo
Los chancadores de mandíbulas pueden procesar una gama más amplia de materiales comparada con la que se considera generalmente para este tipo de máquina. Dicho esto, los chancadores de mandíbulas se suelen utilizar con materiales duros a muy duros, pero quebradizos. Además, tienden a generar menos cantidades de partículas finas que los otros tipos de chancadores. El tamaño de partícula de alimentación máximo depende de la apertura o la profundidad de apertura de la cámara de chancado en la parte superior de las muelas de chancado. Una regla general común es que el tamaño de partícula máximo equivale a aproximadamente el 80 % del valor de la apertura.
Índice de reducción de los chancadores de mandíbulas de muestreo
Los chancadores de mandíbulas generalmente ofrecen un índice de chancado de 6:1, a pesar de que existen varios chancadores de mandíbulas de alta eficiencia disponibles que pueden generar tamaños de producto chancado más pequeños con índices de chancado más altos (posiblemente tan altos como de 8:1 o 10:1), aunque con velocidades de alimentación más bajas. Estos modelos de alta eficiencia están más dirigidos a las aplicaciones de laboratorio, pero existen algunos diseños disponibles en el mercado que son adecuados para el uso continuo en aplicaciones de sistemas de muestreo.
Con los chancadores de mandíbulas que están diseñados específicamente para tamaños de partícula chancada pequeños, por lo general, se pueden alcanzar tamaños de producción de aproximadamente 1/8" (3 mm). Sin embargo, los chancadores capaces de chancar a este tamaño de producción pequeño tienen limitaciones en lo que respecta al tamaño de partícula de alimentación que pueden admitir. Además, en términos generales, a medida que se aumenta el tamaño de un chancador de mandíbulas para admitir tamaños de partículas de alimentación más grandes, también aumentará el tamaño de partícula chancada mínimo. Independientemente del diseño exacto del chancador de mandíbulas en cuestión, el tamaño del producto chancado se determina mediante la configuración del lado cerrado de las mandíbulas y la carrera del mecanismo excéntrico. La configuración del lado cerrado es el espacio en la parte inferior de la cámara de chancado en el que las muelas están más cerca. Cuanto más cerca se pueda colocar la muela móvil en relación con la muela fija, menor será el tamaño del producto chancado.El modelo y el tamaño del chancador incidirán en qué tan cerca se puede colocar la muela móvil en relación con la muela fija. Sin embargo, la mayoría de los chancadores de mandíbulas dimensionados para los sistemas de muestreo pueden ajustarse para permitir solo un espacio muy pequeño en esta área. La carrera de la muela móvil es la cantidad de movimiento entre el punto más cercano al que estará la muela móvil de la muela fija y el punto más lejano al que estará la muela móvil de la muela fija durante el transcurso de un ciclo. El valor de carrera tiende a aumentar a medida que aumenta el tamaño del chancador (el tamaño de partícula chancada mínimo tiende a aumentar con el tamaño de la máquina). En los chancadores de mandíbulas con capacidades de tamaño de producción de chancado pequeño, la carrera suele ser relativamente pequeña, lo que contribuye con la capacidad de ese tipo de máquina de generar tamaños de producción más pequeños.
Chancadores de mandíbulas de muestreo de diferentes capacidades.
Tamaños de chancadores de mandíbulas de muestreo
Las velocidades de alimentación dependen del tamaño del producto chancado. En las aplicaciones de muestreo, estas máquinas podrían tener velocidades de alimentación tan bajas como de varios cientos de libras/kilogramos por hora o tan altas como de 5-10 stph (4,5-9 mtph).
Chancadores de cono
Los chancadores de cono funcionan mediante la compresión del material sin chancar entre un cono de rotación excéntrica denominado “manto” y un revestimiento fijo denominado “cóncavo”.
Cómo funcionan los chancadores de cono de muestreo
Se introduce el material sin chancar en la parte superior de la máquina y se lo distribuye de forma radial por la parte superior del manto. A medida que el manto realiza su movimiento giratorio, el material continúa distribuyéndose alrededor del manto, donde se lo fractura contra el cóncavo. A medida que el material se rompe en partículas más pequeñas, las partículas siguen avanzando por el chancador, donde se produce la fractura hasta que el material de tamaño deseado de partícula chancada se descarga desde la parte inferior de la máquina.
Chancador de cono.
Tipos de material que procesan los chancadores de cono de muestreo
Los chancadores de cono pueden procesar diferentes materiales blandos y duros, y generalmente pueden lograr índices de chancado más altos que los chancadores de mandíbulas, posiblemente tan altos como de 15:1. Un tamaño de producto chancado más consistente con una mínima producción de finos también está generalmente asociado a este tipo de chancador. El tamaño de partícula de alimentación máximo para los chancadores de cono depende de la abertura entre el manto y el cóncavo en la parte superior de la cámara de chancado. Esta abertura deberá ser lo suficientemente grande para un determinado tamaño de partícula de forma tal que la partícula pueda comprimirse entre el manto y el cóncavo para permitir la compresión necesaria a fin de lograr la acción de chancado adecuada.
Los chancadores de cono de las aplicaciones de muestreo pueden generar tamaños de producto chancado relativamente finos, tan pequeños como de aproximadamente 1/8" (3 mm). Generalmente, estos tamaños de producto chancado más pequeños se logran con los modelos de chancador de menor tamaño con una capacidad de velocidad de alimentación más baja. El producto chancado final depende de la abertura entre el manto y el cóncavo en la parte inferior de la cámara de chancado.
Tamaños de los chancadores de cono de muestreo
Si bien existe una amplia gama de tamaños de modelos disponibles para las diferentes velocidades de alimentación, los chancadores de cono dimensionados para los sistemas de muestreo generalmente se utilizan para velocidades de alimentación de hasta 10 stph (8,1 mtph), según el tamaño del producto chancado deseado.
A pesar de que el chancador de cono es una máquina relativamente eficiente y versátil, no procesa materiales pegajosos de forma adecuada y suele ser más costoso que otras opciones de chancado potenciales para materiales similares.
El chancado de muestreo es un componente de suma importancia en varios sistemas de muestreo. Si bien se deben tener en cuenta algunas consideraciones específicas del muestreo para integrar de forma correcta una solución de chancado a una solución de muestreo, muchos de los conceptos básicos y equipos relacionados con la selección del chancador típico orientado al proceso también se pueden aplicar en términos generales al nicho del chancado específico para sistemas de muestreo.
