CAPÍTULO XV

EQUIPO DE TRITURACIÓN

Las trituradoras se emplean para reducir las rocas a tamaños menores y uniformes. Esta reducción puede producirse por presión, por impacto, por corte, o mediante una combinación de los métodos anteriores. Las trituradoras deben ser de sólida construcción y las superficies de contacto con la piedra regularmente son planchas reemplazables, resistentes a la abrasión y construidas en acero al manganeso.

15.1. TIPOS DE TRITURADORASExisten varios tipos de trituradoras de acuerdo con el método que utilizan para efectuar la reducción de las rocas. Las más conocidas son: trituradora de quijadas, trituradora de molino de martillo, trituradora de rodillo y trituradora giratoria.

Trituradora de quijadasEsta trituradora es sencilla y económica y requiere un mínimo de fuerza para su operación. Las superficies de triturado consisten en dos quijadas que no se tocan del todo en el fondo y están ampliamente separadas en la parte de arriba. Las caras de estas quijadas pueden ser planas o convexas. Una de las quijadas está fija y la otra sujeta a un brazo excéntrico.

Trituradora de molino de martilloEste tipo de trituradora rompe la roca por impacto. Las masas, que giran a altas velocidades, golpean las piedras que entran de la tolva y las lanzan repetidamente contra una placa quebrantadora. Las masas barren luego los pedazos partidos a lo largo de una parrilla de barras a través de la cual caen, si son lo bastante pequeños. Todos los pedazos que no pasan son arrastrados nuevamente y lanzados contra la placa rompedora para retriturarlos.

Trituradora de rodillosLa trituradora de rodillos simple consiste en un rodillo delgado que gira cerca de una palanca quebrantadora. Los clientes o proyectores actúan como mandarrias al romper piedras grandes. Los pedazos más pequeños son arrastrados entre el rodillo y la placa, efectuando la trituración por la presión del arrastre.

Las trituradoras de rodillo doble trabajan mejor con rocas laminadas o estratificadas, que no sean abrasivas.

La trituradora de rodillo doble trabaja por medio de dos rodillos accionados a una alta velocidad, que rotan en dirección opuesta, con sus superficies superiores moviéndose una contra otra. La piedra cae por gravedad y es triturada por fricción contra las superficies del rodillo. Los rodillos pueden ser lisos, corrugados o dentados.

Trituradora giratoriaEsta trituradora deriva su nombre del movimiento giratorio de un cabezal situado dentro de un recipiente cónico; la parte inferior del eje que soporta el cabezal, está montada sobre una excéntrica accionada mediante un mecanismo de rueda y piñón, lo cual origina un movimiento giratorio.

A medida que gira la excéntrica, el cabezal se mueve del mínimo al máximo, dando lugar a giros excéntricos de 180 grados. Esto produce una acción de compresión sobre el material alimentado en la trituradora. Es pues, una trituradora de tipo presión.

La trituradora es alimentada por arriba y el material triturado se descarga por el fondo. Estas trituradoras son grandes, pesadas y altas, debido a la forma y al volumen de la cámara de triturado.

Trituradora cónicaEn este tipo de trituradora el cabezal es acampanado, con un diámetro mayor en el fondo de la cámara de triturado. En la parte superior hay una plancha alimentadora para ayudar a determinar el tamaño del material que admitirá la trituradora, siguiendo los contornos del cabezal. Esta plancha sirve además, para agitar el material de modo que fluya uniformemente dentro de la cámara de triturado.

15.2. SELECCIÓN Y UBICACIÓN DEL EQUIPOLa selección y ubicación del equipo de trituración abarca una serie de consideraciones y factores que afectan este tipo de operación. Requiere también que el ingeniero tenga un conocimiento claro de la secuencia del proceso, comprensión de las diferentes operaciones, volúmenes de producción de los equipos y conocimientos básicos de los principios y técnicas del manejo eficiente de una planta de trituración. A continuación se expondrán los aspectos más importantes a tener en cuenta para lograr la optimización de la producción.

TopografíaLa utilización apropiada de una ladera o de un lugar en declive puede permitir el uso de la fuerza de gravedad como una ayuda para mover el material desde una superficie de roca hasta la trituradora, desde la trituradora hasta el área de almacenamiento, o desde un área de almacenamiento hasta las unidades de acarreo.

Cuando el sitio es una ladera, también se simplifican los problemas de desagüe, particularmente cuando se llevan a cabo operaciones de lavado.

Tamaño de la plantaEl área que se requiere para la planta dependerá del procedimiento de elaboración por el cual debe pasar el material y del equipo seleccionado para llevar a cabo la elaboración. Se debe proporcionar espacio para la operación del equipo que se ha

de usar para mover el material a la trituradora, para cargar o alimentar la trituradora, para un depósito de compensación (si es necesario para garantizar operaciones continuas de la planta) y espacio para cargar el producto terminado.

Hay que prever espacio para el almacenamiento de los diferentes abastecimientos que permitan mantener en estado de operación el equipo de acarreo encargado de recibir y distribuir el producto final.

Se deben usar únicamente las unidades que se necesiten para producir el material deseado, ya que una unidad innecesaria podría ocasionar producción más baja y generar mantenimiento adicional.

Finalmente, al considerar el área de instalación y operación, se debe tener en cuenta la posibilidad de un ensanche futuro, muy normal en esta clase de trabajos.

Proximidad a la fuente de materialA fin de reducir los requerimientos de transporte, es conveniente que la planta se establezca tan cerca como sea posible de la fuente de materia prima. Hay que considerar la posibilidad de que la planta sufra daños debido a las operaciones de voladura, anulando las ventajas que se obtendrían mediante la disminución de los requerimientos de transporte. La ubicación final de la planta es determinada por factores tales como: la pericia del personal encargado de hacer las explosiones, las características del material que se ha de volar y la protección que se puede esperar de los rasgos topográficos existentes.

Caminos de acceso y de acarreoLos caminos de acarreo deben ser tan cortos como sea posible y capaces de soportar las cargas a las cuales van a ser sometidos.

Los caminos de doble vía al área de operación son generalmente adecuados. Sin embargo, un camino de circunvalación para tránsito en una sola dirección, es esencial dentro del área de operación, para que las rutas de los volquetes vacíos y cargados no se crucen.

Disponibilidad del aguaCuando se lleven a cabo operaciones de lavado de agregados, el número aproximado de galones de agua por minuto necesarios para esta operación, se puede determinar multiplicando por 10 el número de yardas cúbicas producidas por hora.

El problema del suministro de agua puede ser aliviado mediante el uso de depósitos de sedimentación, los cuales evitan que el agua contaminada corra directamente hacia ríos y arroyos y además permiten que el agua se pueda volver a usar para operaciones de lavado.

Modo de disponer de la sobrecarga

No toda la sobrecarga es desperdicio. Gran parte de ésta puede frecuentemente usarse para terraplenes, caminos de acceso, o para nivelar alrededor de las áreas de acopio y de operación. A fin de evitar doble trabajo, debe asegurarse que se dispone de los excesos en áreas que no se incluirán en programas de futuro desarrollo.

15.3. PLANTAS DE TRITURACIÓNEl término trituración incluye cualquier operación mediante la cual se reduce el tamaño de la partícula del agregado. Esto puede incluir voladuras en una cantera, procesamiento en una planta trituradora o trituración con equipo de consolidación. El método o combinaciones de métodos de trituración que pueden usarse satisfactoriamente, depende de la naturaleza del material y de las especificaciones del producto terminado. Por ejemplo, en algunos casos el material de cantera puede reducirse al tamaño adecuado para la construcción de capa de base, simplemente mediante voladura.

En otros casos, la reducción de agregados de tamaño muy grande por el equipo de consolidación, puede dar resultados satisfactorios. Sin embargo, la producción de agregados para la construcción de hormigón o asfalto, generalmente requiere el uso de una planta trituradora y clasificadora.

Plantas trituradoras de varias unidadesLas trituradoras se pueden clasificar también según la función que desempeñan en la planta. El término “Trituradora principal” se aplica a la trituradora que recibe primero el material de una cantera o cascajal. Esta es generalmente una trituradora de tipo quijadas, pero puede ser de cualquier otro tipo o tamaño que pueda manejar satisfactoriamente la materia prima. En una planta, el término “Trituradora secundaria” se refiere a la unidad que sigue a la trituradora principal. Esta también puede ser de cualquier tipo o tamaño, pero es generalmente del tipo de rodillos.

Etapas de la reducciónEn algunos casos la piedra se puede reducir de su tamaño original a su tamaño final, en una sola operación de trituración. Sin embargo, generalmente, la trituración se lleva a cabo en varias etapas, es decir, la piedra es gradualmente reducida en tamaño por dos o más trituradoras.

El cambio en el tamaño de la partícula por cualquiera de las unidades de trituración, puede describirse como etapa de reducción. La diferencia entre el tamaño máximo de la piedra alimentada a una trituradora y el tamaño de la mayor partícula producida medida en pulgadas, se denomina reducción.

Ejemplo: Si a una trituradora se le alimenta con material de tres pulgadas y produce una partícula de una pulgada, la etapa de reducción es de dos. En trituradoras de rodillos, la etapa de reducción es uno de los factores importantes que se debe

considerar para disminuir el desgaste inútil de la trituradora y para obtener la producción óptima deseada.

Ajuste de la trituradoraEl tamaño máximo de partícula producido por una trituradora es controlado variando la abertura de descarga de la cámara de trituración. En trituradoras de quijadas esta abertura se mide entre la quijada fija y la móvil en el fondo de la cámara de trituración.

La medida se toma desde la parte superior de la corrugación de una quijada hacia el punto más bajo en la corrugación de la otra. Cuando el ajuste se hace con las quijadas abiertas, el tamaño máximo de partícula será esencialmente aquel de la abertura.

Si la abertura se mide con las quijadas cerradas, aproximadamente 15% del material que pasa a través de ellas, será demasiado grande. El ajuste de las trituradoras de rodillos lisos se mide en la separación mínima entre rodillos.

Es difícil hacer el ajuste de las trituradoras de rodillos corrugados, debido a que las corrugaciones no siempre están en la misma posición, pero se puede facilitar observando la partícula de tamaño máximo producida por la trituradora.

15.4. PRODUCCIÓN DE LAS TRITURADORASLa producción de una trituradora puede variar considerablemente con relación a los promedios que se muestran en las tablas de producción. Esta variación es debida a un número de factores, tales como características del material, método de alimentación y tamaño del producto terminado.

Estos factores tienen diferentes efectos en las trituradoras de tipo de rodillos y de tipo de quijadas.

15.4.1. Gradación del materialEl tamaño del material alimentado a la trituradora puede afectar críticamente su producción. Una piedra muy grande que entre en una trituradora, puede detener la producción. La operación también puede ser interrumpida por dos o más piedras que tapen aberturas de la trituradora.

La producción de una trituradora también puede ser afectada por la presencia de un exceso de material menor que el tamaño del producto de la trituradora. Los efectos nocivos de la gradación incorrecta de material se pueden reducir, en gran parte, mediante el uso de parrillas y cribadoras.

En algunas oportunidades es indispensable pre-triturar el material, con el fin de facilitar el trabajo y alimentación de la máquina.

15.4.2. Procedimiento de alimentaciónEmplear un método apropiado para alimentar una trituradora, redunda en beneficio de la producción. Un método correcto de alimentación consiste en abastecer de material a la trituradora en cantidad y manera tales que le permitan operar a su máxima capacidad.

Para lograr máxima producción, una trituradora de quijadas debe mantenerse llena de material, aproximadamente a ¾ partes de su capacidad.

Para las trituradas de tipo de rodillos, el material debe ser alimentado de modo que se utilice el ancho total de los rodillos de trituración.

La cantidad de material alimentado a los rodillos, debe llenarlos pero no recargarlos.

15.5. CRIBADORA Y CRIBADOExcepto en la operación más sencilla de trituración, los agregados deben ser cribados en alguna etapa de la operación. Es decir, el material debe ser separado según el tamaño máximo de la partícula. El equipo que hace esta separación generalmente se denomina cribadora, aunque los términos vibrador, sacudidora o zaranda, se pueden usar, según el tipo de separador utilizado. Una parrilla también se puede considerar como una cribadora, cuando se usa como separador preliminar delante de una trituradora. El procedimiento de criba también se puede combinar con las operaciones de lavado, cuando sea necesario.

15.5.1. Tipos de cribadorasEl cribado se lleva a cabo mediante un procedimiento por el cual se pasa el agregado que se hace cribar, sobre una superficie que tiene aperturas de un tamaño determinado. El material que sea más grande que las aberturas de la cribadora, permanece en éstas, mientras que el material más pequeño cae a través de las aperturas. Se usan varios métodos para producirle vibraciones a la superficie de la cribadora y para obtener movimiento del material que está sobre ella. Los tipos más usados en las trituradoras son las cribadoras giratorias, sacudidoras y vibradoras.

1. Cribadora giratoriaLa cribadora giratoria es, en realidad, un tambor grande de extremos abiertos, cuyas paredes laterales están perforadas. El tambor está colocado en declive, sostenido por aros que van montados en rodillos de muñón.

El material se coloca dentro del tambor en el extremo más alto. A medida que el tambor gira sobre su eje longitudinal, el material de menor tamaño pasa a través de las aberturas de la cribadora, mientras que el de mayor tamaño se mueve hacia el extremo más bajo. Las cribadoras giratorias proporcionan excelente control de separación, pero tienen relativamente poca capacidad.

2. Cribadoras sacudidorasLa cribadora sacudidora consta de un marco rectangular con un medio de cribado de malla. La criba generalmente va montada en forma plana y está suspendida sobre varillas sueltas, cables o cualquier otro dispositivo flexible. El marco recibe su movimiento mediante un mecanismo excéntrico que está montado en una posición estacionaria, separado de la criba. Este tipo de cribadora funciona a una velocidad relativamente lenta (aproximadamente 150-180 golpes por minuto). El material que se ha de cribar entra por un extremo de la cribadora y se desliza a lo largo de la superficie de la criba mediante contragolpes de la misma. Las cribadoras sacudidoras tienen gran capacidad y excelente facilidad de separación.

3. Cribadoras de vibración mecánicaEs el tipo que más comúnmente se encuentra en el equipo de trituración y cribado. El marco y la malla metálica son similares a los que se usan en una cribadora sacudidora. El movimiento se le aplica a la criba en forma de una acción vibradora, giratoria o pulsadora. Este movimiento, aunque pequeño en amplitud, es bastante rápido, fluctuando entre 800 y 1250 vibraciones por minuto. La plataforma de la criba es inclinada en algunos modelos y horizontal en otros. La combinación de inclinación de la criba y el movimiento, hace que el material se mueva del extremo de entrada al extremo de descarga, mientras el material más pequeño pasa a través de las aberturas en la criba.

4. ParrillasEl método más popular que se usa para cribado preliminar consiste en el empleo de una “Parrilla”. Esta puede ser construida como una unidad adicional a través de la cual pasa el material antes de entrar en la trituradora inicial, o puede ser parte de la unidad principal.

Cuando son construidas en el campo, las parrillas generalmente se hacen de rieles o material similar. Si se diseñan y construyen adecuadamente, contribuyen grandemente a la mayor eficiencia de la planta. En emergencia, se pueden construir de madera.

15.6. SELECCIÓN DEL EQUIPOEl equipo seleccionado para la planta de trituración y de cribado debe ser capaz de elaborar el producto requerido a partir del material disponible, dentro de los límites de tiempo establecidos para la operación.

La determinación del tamaño, tipo y cantidad de equipo que se necesita para el trabajo, se puede hacer únicamente después de una consideración adecuada de las especificaciones del producto final, las características del material que se está elaborando y las cantidades de material requerido.

15.6.1. Especificaciones del producto final

Las especificaciones establecerán la gradación, forma de la partícula y limpieza del material terminado y el número de tamaños o límites dentro de los cuales debe ser separado el material.

1. GradaciónLos requerimientos en cuanto a la gradación indican el límite máximo y el mínimo en el tamaño de las partículas que se deben producir y el porcentaje de tamaños intermedios. Esto puede variar desde un material de capa de base, con una cantidad relativamente pequeña de tamaño fino, hasta material para asfalto de mezcla en caliente con un 50% a 60% pasando por la crina número 4. La gradación del material terminado determinará el tipo y número de unidades trituradoras que se requieren en la planta. Un material que requiera una pequeña cantidad de finos, puede producirse con trituradoras de quijadas o trituradoras de rodillos corrugados, usando una o máximo dos trituradoras en la planta.

Por otra parte, para producir un material que contenga un alto porcentaje de finos triturados, se requiere el uso de trituradoras de rodillos lisos en la planta, para asegurarse de obtener la etapa de reducción que se requiere. También se pueden requerir varias etapas de trituración para producir material en los tamaños ¼ a ½ pulgada cuando se está triturando material que tiene tendencia a fracturarse en tamaños de menos de ¼ de pulgada y a aterronarse cuando se somete a acción excesiva de trituración.

2. Forma de la partículaLas especificaciones pueden indicar el porcentaje mínimo de partículas fracturadas en el producto terminado y el porcentaje máximo de partículas chatas y alargadas permisibles, particularmente cuando el agregado ha de usarse en pavimentos bituminosos y debe ser obtenido mediante el procesamiento de material de cascajal.

Generalmente se puede eliminar del producto final el exceso de partícula sin fracturar, mediante el procedimiento de cribado preliminar, mientas que el exceso de partículas chatas y alargadas se elimina mediante el uso de rodillos adicionales y etapas más bajas de reducción.

3. Limpieza del materialLos requerimientos de limpieza para el agregado terminado varían en sumo grado según el uso que se le intente dar.

Los sedimentos o el polvo de roca se pueden remover mediante el uso de una cribadora con lavado de las partículas gruesas y un deshidratador de arena para partículas de tamaños pequeños.

Para lavar arcilla u otro material difícil de remover, se requiere el uso de una limpiadora, así como también el de una cribadora con lavado y un deshidratador

de arena. Tal vez se requiera una lavadora de troncos para limpiar adecuadamente el agregado grueso.

4. Número de tamañosEl número de tamaños de material terminado que se ha de producir, determinará la capacidad de cribado que se requiere en el arreglo final de la planta. De una trituradora que produce agregado para una sola operación, tal como hormigón, normalmente no se requiere que produzca más de tres tamaños de agregado cribado. Sin embargo, de las plantas trituradoras que deben apoyar varias operaciones o proporcionar agregado a varias unidades en un área, frecuentemente se requiere que proporcionen cada una material de capa de base y varios tamaños de agregado grueso y arena.

La selección de equipo para una planta puede requerir la combinación de componentes procedentes de más de una planta trituradora e incluso el uso de medios improvisados.

15.6.2. Características del material que se está elaborandoEl tamaño del material sin elaborar, su dureza y la existencia de material indeseable en el agregado al natural, también son factores que se deben considerar en la selección del equipo de trituración y de cribado.

1. Tamaño del materialEl tamaño del material tal como sale de la cantera o del cascajal, determinará en gran parte cuál es el equipo más eficaz para la elaboración inicial. Por ejemplo, roca de cantera con una cantidad relativamente baja de roca pequeña, puede ser elaborada en mejor forma por una trituradora principal.

A la inversa, donde la roca de cantera contiene una cantidad relativamente grande de roca pequeña, puede ser conveniente separar este material mediante el uso de una parrilla colocada delante de la trituradora. El material separado de esta manera frecuentemente se puede usar para construcción de capa de base, sin mayor elaboración.

2. Dureza del materialEl material difícil de triturar reduce la capacidad de las unidades de trituración, especialmente en las trituradoras de quijadas y en las de rodillos.

En algunos casos hay que usar una etapa más pequeña de reducción para hacer que el material entre en la trituradora, requiriéndose el uso de una unidad adicional de trituración para asegurar la reducción que se requiere.

Puesto que el material duro frecuentemente contiene una cantidad apreciable de sílice, la labor de mantenimiento de quijadas y rodillos debe ser constante y cuidadosa, debido a la acción raspante del material sobre los cojinetes.

3. Existencia de material indeseableLa existencia de material indeseable en el material sin elaborar, generalmente requiere que se tomen medidas para eliminarlo. Los medios que emplean para sacar este material están determinados por su naturaleza y el grado de limpieza que se requiere en el producto final.

Normalmente, se pueden obtener resultados satisfactorios mediante el uso de parrillas, cribadoras y lavadoras, pero a veces puede ser necesario recurrir a métodos manuales de remoción.

15.7. CAPACIDADES DEL EQUIPOLos requerimientos totales en cuanto a agregado necesario y a tiempo disponible, deben balancearse contra las capacidades de las unidades empleadas en el proceso. Con frecuencia puede ser conveniente el uso de varias unidades pequeñas en vez de una sola unidad grande que proporcione igual capacidad, con el fin de dar flexibilidad al sistema, de modo que permita hacerle frente a condiciones materiales que cambien o a necesidades que fluctúen.