Factores de diseño para la carga del transportador

Las materias primas afiladas y pesadas en una caída vertical sin obstáculos sobre la banda no son el único factor que reduce la vida útil de la banda y rompe los componentes rodantes. Los distintos tamaños del material transportado -rocas, áridos, arena, lodos- presentan problemas de carga únicos en las distintas etapas del ciclo de transporte. Por Dan Marshall, Ingeniero de procesos de Martin Engineering.

La carga y la distribución adecuadas en el punto en el que la carga toca la banda están relacionadas con la salud de la banda y del sistema a largo plazo, así como con la seguridad y la eficiencia. La materia prima afilada y pesada en una caída vertical sin obstáculos sobre una banda no es el único factor que reduce la vida útil de la banda y rompe los componentes rodantes.  Los distintos tamaños del material transportado -roca, árido, arena, lodo- presentan cada uno de ellos problemas de carga únicos en las etapas del ciclo de transporte.

Signos de carga inadecuada de la banda

No hay dos operaciones iguales.  Si no se tienen en cuenta todos los aspectos del diseño, se producirá polvo innecesario, derrames y, en general, una menor vida útil de la cinta y del equipo.  Al diseñar una zona de carga, los ingenieros deben tener en cuenta varios elementos:

1. Movimiento natural del material

   

   Algunos diseños de vertederos tienen cajas de rocas o estantes que ralentizan el descenso de la carga, pero que pueden provocar atascos u oleadas repentinas cuando los depósitos de material se liberan. Los vertederos planos pueden producir salpicaduras y retrocesos que dañan los componentes y provocan derrames, polvo y una carga descentrada de la cinta. Un diseño curvo controla mejor el flujo de material y soluciona estos problemas al ralentizar el descenso y centrar la carga.
2. Adherencia del material
   En algunas operaciones mineras hay otras consideraciones, como la humedad, las cualidades magnéticas, el contenido de sílice y la dirección del grano de metal en la superficie de las paredes del vertedero, que pueden contribuir a la obstrucción del vertedero y a un tiempo de inactividad excesivo. Los sistemas no siempre se atascan de inmediato, sino que el peso de la acumulación puede provocar una oleada repentina que desborde la zona de carga.
3. Distribución del material
   Para establecer la rapidez con la que la cinta debe entrar en el vertedero desde la polea de cola y en qué ángulo, el ángulo de sobrecarga es el de la pila en relación con el contacto con la cinta después de que ésta alcance un perfil estable.
4. Interacción del material con la cinta
   La carga inadecuada de materiales pequeños y afilados, como los áridos, la piedra triturada y la grava, puede producir una cantidad importante de polvo y derrames a lo largo de las pasarelas, ensuciando el lado de retorno de la banda y quedando atrapados entre el rodapié y la banda, lo que puede provocar daños en la misma. Una carga desigual puede hacer que la trayectoria de la cinta se desplace, provocando una mala tracción y creando derrames a lo largo de toda la longitud del sistema.
5. Densidad a granel
   La densidad a granel suelta es el peso por unidad de volumen del material en una condición no compactada. Aunque la densidad a granel consolidada de algunos materiales puede hacer que la carga en artesa se condense en un tamaño mucho menor, una vez que las partículas se separan en el canal de transferencia en el punto de descarga, el volumen puede aumentar considerablemente. Por lo tanto, la densidad aparente debe recalcularse y utilizarse para determinar la geometría de cada punto de transferencia en función de este cambio.
6. Seguridad y mantenimiento
   Las cuestiones de seguridad y trabajo para supervisar y mantener el flujo de material pueden y serán costosas si se pasan por alto. Cuando se recibe la carga de otros transportadores, alimentadores, cargadores frontales, vagones de ferrocarril, entre otros, la principal preocupación en cualquier diseño debe ser la seguridad. Esto se consigue controlando el flujo, impidiendo las obstrucciones y sellando el vertedero para evitar derrames y polvo.

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Soporte de la cinta

Instalados directamente bajo la descarga del vertedero, los soportes de impacto alivian los daños de la cinta al absorber las fuerzas del aterrizaje del material en la correa. Muchos operadores están abandonando los rodillos de impacto en favor de las cunas estáticas que cuentan con un lecho de ángulos de acero revestidos por barras de impacto que absorben la energía con una capa superior de polímero de peso molecular ultra alto (UHMW) o poliuretano de baja fricción.

El espacio entre las barras de impacto puede crear un pequeño hueco entre el rodapié y la banda.  El impacto del material sobre la banda puede provocar un efecto de salpicadura de finos y producir turbulencias de aire que buscan puntos de salida del vertedero a través de estos huecos, arrastrando consigo el polvo y los derrames. El diseño de la barra mantiene un sello consistente en el punto de carga para reducir la cantidad de derrames y emisiones de polvo. 

Caso en México

Una mina situada en Zacatecas, en el centro de México, transporta y procesa 100.000 toneladas al mes de plata, plomo y zinc.  Los operarios se esforzaban por controlar el polvo en un punto de transferencia que va de la tolva de la trituradora a la cinta transportadora. 

Al examinar la causa del problema, los operarios descubrieron que la mayor parte del polvo se generaba al cargar los áridos recién triturados en la cinta transportadora.  El polvo ensuciaba los rodillos y las ruedas, lo que provocaba su agarrotamiento y una mala tracción. Una limpieza inadecuada de la cinta, que provocaba un retroceso, causaba el derrame de finos y polvo a lo largo del recorrido de la cinta. 

Trabajando estrechamente con Martin Engineering México, los operadores y técnicos desarrollaron un plan de varios niveles. Para solucionar el problema del polvo en la zona de descarga cuando el material triturado se libera en la rampa de transferencia, se conectaron cabezales de rociado a un sistema de supresión de polvo Martin, que aplicó el surfactante WT-1001.  La instalación de una cuna de impacto Martin MD facilitó el impacto del material sobre la cinta en la zona de carga. 

Un sistema Martin Tracker superior e inferior impidió que la banda se desviara.  Se instaló un limpiador de banda primario Martin QC1 HD y un limpiador de banda secundario Martin SQC2 para mitigar el retorno.  Un Martin Torsion V-Plow protegió la polea de cola de cualquier material fugitivo que pudiera caer en el lado de retorno de la banda.

Tras la instalación, se utilizó un equipo sensible de control de polvo PM10 para evaluar la eficacia del nuevo sistema.  Los resultados mostraron una reducción del 90% de las emisiones de polvo en el punto de transferencia y hasta un 80% de reducción de las emisiones totales de la planta. 

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Conclusión

El diseño de la zona de carga no es una ciencia exacta y, con tantas consideraciones, es inevitable que se pasen por alto algunos detalles. Hasta que el sistema esté en funcionamiento, el diseño de ingeniería sólo puede proporcionar estimaciones científicas muy informadas que pueden cambiar.  Factores imprevisibles como el clima, el asentamiento de los cimientos y las variaciones en la densidad del material pueden tener efectos significativos en las operaciones posteriores a la construcción y en la eficiencia.

Por suerte, existen equipos específicamente diseñados para mitigar estos problemas de diseño y que se adaptan a cualquier sistema con carácter retroactivo.  Sólo a través de la experiencia, la observación y las pruebas -y algo de ingeniería inteligente- se puede aplicar la adaptación correcta.