Metso Outotec: ¿Cómo prevenir fracturas de eje en trituradoras de cono HP®, MP®?

Por: Diego Tarazona. Technical Sales Support, Crushing & Screening en Metso Outotec.

Los trituradores de cono se caracterizan por tener un alto nivel de rendimiento operativo. La combinación perfecta de excentricidad y otros parámetros de diseño de los componentes internos, sumado al uso de una cámara de trituración diseñada para la aplicación, son fundamentales para conseguirlo.

Cada parte que compone el equipo tiene una función específica y, entre todos, el eje principal desempeña un rol clave, pues es el componente que brinda la sustentación a todos los componentes móviles interiores y, a la vez, transmite los esfuerzos producidos por el trabajo de trituración, hacia el bastidor principal y este, a su vez, hacia la cimentación.

Aunque el eje principal es una pieza robusta, diseñada con un excelente factor de seguridad, la operación del equipo por encima de los límites de diseño puede desencadenar una falla severa, que puede resultar en pérdidas significativas de producción y detenciones inesperadas, sobre todo si el eje se fractura, sumado a los sobrecostos asociados a la reparación.

En ese sentido, es muy importante conocer los factores que están asociados a fallas de este tipo, a fin de establecer acciones efectivas que aseguren, sobre todo, conseguir el mejor rendimiento del equipo, para la operación.

1. REFERENCIA DE FALLAS EN EJES PRINCIPALES

Las condiciones de falla que se presentan en los ejes principales –antes de la aparición de fisuras en su estructura–, son aquellas que manifiestan alteraciones en sus superficies de deslizamiento o de contacto.

En ese sentido, si ya se han advertido estas condiciones en el eje principal, es importante establecer un plan de contingencia efectivo, que evite una falla catastrófica y/o detenciones imprevistas.

2. IDENTIFICANDO EL ORIGEN DE LAS CONDICIONES DE RIESGO

Una falla en un eje principal no ocurre de un momento a otro; sin embargo, la aparición de uno o varios factores que lleven al equipo a una operación por encima de sus límites de diseño, trae consigo el potencial de llevar un eje a una condición de falla.

El siguiente esquema, basado en el conocido diagrama de Ishikawa, ayuda, en primer lugar, a identificar las causas típicas relacionadas al tema de este artículo, entre las cuales en términos generales se pueden enumerar cuatro agrupaciones: 1) condiciones mecánicas fuera de tolerancia, 2) condiciones operativas inadecuadas, 3) fallas en el sistema de protección e 4) información técnica deficiente; a partir del cual es posible evaluar y definir diversas acciones, con el objeto principalmente de conseguir la maximización de la utilización de la trituradora, como activo de la planta, para el proceso.

2.1 Condiciones mecánicas fuera de tolerancia

Entre las condiciones mecánicas fuera de tolerancia, el ajuste del socket en el eje principal juega un papel fundamental. En ese sentido, es clave –durante la instalación de este componente–, aparte de hacer inspecciones a las superficies de contacto del socket y del eje, también tomar controles dimensionales para asegurar que el ajuste entre componentes sea el correcto.

Otro factor importante dentro de esta categoría, es el perfil de la cámara de trituración. Este se diseña de acuerdo con la aplicación, las características del material a procesar y tomando en cuenta la ingeniería del equipo, en relación a la dinámica de fuerzas internas. En esa línea, es muy importante asegurarse que las corazas y el perfil sean las correctas.

Los planes de mantenimiento deben de asegurar también la verificación respecto al estado del anillo de ajuste, de los asientos de bronce y de las barras de acero (fulcrum bars), a fin de comprobar que el anillo de ajuste se encuentre nivelado respecto al bastidor principal, en toda la circunferencia.

En adición a ello, debe de asegurarse la correcta calibración de los dispositivos que controlan las presiones de los sistemas hidráulicos, a fin de que estos se encuentren dentro de los rangos de operación; esta comprobación incluye los acumuladores de nitrógeno, componentes que forman parte del sistema de protección del equipo ante perturbaciones transitorias (de las fuerzas de trituración), ocasionadas generalmente por el paso de materiales no triturables.

Finalmente, en relación con esta categoría, la utilización de piezas que garanticen la funcionalidad y que estén respaldadas por la ingeniería del fabricante del equipo, es fundamental. Cualquier pieza alternativa, podría no ser dimensionalmente exacta, podría ser una copia de una revisión de plano anterior o podría tener una metalurgia distinta; dicho de otro modo, la garantía de piezas producidas bajo la ingeniería del fabricante, permiten asegurar la funcionalidad del sistema de componentes, dentro del equipo.

2.2 Condiciones operativas inadecuadas

Una segunda categoría de condiciones, que promueve la aparición de sobre esfuerzos en los componentes internos de los trituradores, tiene que ver con la forma como se utiliza el equipo en la operación. Si las prácticas de uso no son las correctas, se empujará a la trituradora a operar por fuera de sus límites de fuerza, de potencia y/o incluso, de volumen.

Entre las causas típicas relacionadas a esta categoría se tienen a las siguientes:

Setting fuera de tolerancia: cada perfil de cámara de trituración tiene un parámetro de setting mínimo y/o recomendado para la operación. Este valor puede ajustarse a partir de la implementación de proyectos de optimización de las cámaras de trituración, desarrollados por el área experta de Crusher Wears.

Paso excesivo de materiales no triturables (Tramp Materials): una de las condiciones de operación más agresivas que soporta una trituradora es el paso de materiales no triturables. Estas pueden presentarse en distintas formas, típicamente piezas de metal, aunque también pueden ser piezas de madera, caucho u otros objetos no metálicos.

Aparte de la incidencia transitoria de esfuerzos de gran magnitud directamente sobre el eje principal y otros componentes estructurales, esta condición de operación produce en el equipo una reducción en la capacidad volumétrica de la trituradora.

Exceso de finos en la alimentación: los finos se describen como partículas, cuyos tamaños son menores que el propio ajuste de la trituradora (CSS). Contenidos de finos por encima del 20% producen sobre esfuerzos en los componentes internos de la trituradora, incidiendo directamente sobre el eje principal.

Otras condiciones inadecuadas de operación tienen correspondencia con defectos en la alimentación, tales como segregación, alimentación preferencial, alimentación intermitente u operación en vacío, principalmente. Todas estas condiciones están influenciadas por la configuración de los dispositivos de alimentación y/o las estrategias de operación en sí mismas.

2.3 Falla del sistema de protección

En una tercera categoría se encuentran los dispositivos, componentes y equipos del sistema de control y protección. Evidentemente, cualquier desviación en los parámetros de protección, errores de señales de los dispositivos de campo, problemas con las conexiones y/o el cableado, pueden vulnerar la integridad del equipo al no tener precisión sobre las variables de funcionamiento, respecto a la condición de la trituradora en operación.

2.4 Información técnica deficiente

Como cuarta categoría, están referidos todos los aspectos relacionados a la utilización de la información técnica, tales como manuales, procedimientos o instructivos, principalmente. Más allá de ello, la disponibilidad de documentación de este tipo, para el personal relacionado a la operación y el mantenimiento de la trituradora.

La ausencia de esta información puede resultar en la elaboración de procedimientos de mantenimiento incompletos, la ejecución de prácticas de mantenimiento incorrectas, planeamiento deficiente, ausencia de herramientas para la intervención del equipo, entre otros.

En ese sentido, es muy importante difundir, a todo nivel, la información técnica respecto a la trituradora y fortalecer la capacitación y entrenamiento de todas las personas que tengan relación con la operación y el mantenimiento de la trituradora, con el objeto de asegurar la ejecución de las mejores prácticas de utilización del equipo.

3. RECOMENDACIONES PARA PREVENIR FALLAS EN TRITURADORAS DE CONO

Entonces, ¿cómo prevenimos la falla de un eje principal en una trituradora de cono? Y más allá de ello, ¿cómo conseguimos el mejor rendimiento del equipo para la operación?

Ante estas preguntas, a continuación se listan recomendaciones de distinta índole, que pueden servir de base a todo aquel que tiene relación directa en el uso de estos equipos, ya sea para reforzar sus estrategias de operación y/o de mantenimiento, a fin de maximizar, sobre todo, la utilización de este activo.

3.1 Enfoque en la prevención

- Todo equipo, especialmente aquellos que se encuentran en entornos agresivos, deben de tener absolutamente un plan de inspecciones de rutina y de mantenimiento programado. Las rutinas de inspección que se realizan cuando el equipo se encuentra en operación, permite tener una referencia precisa respecto a los parámetros vitales de funcionamiento que tiene el equipo, información como presiones de lubricación, hidráulica, consumo de potencia, temperaturas, vibración, entre otros, indican –de manera explícita– el estado del equipo, en caliente.

En la actualidad, la tecnología permite tener a disposición esta información, en un entorno automatizado, para tomar decisiones por anticipado, frente a cualquier condición anormal de operación. Sistemas como el Metrics® brindan una plataforma potente, basada en tecnología de datos, para este tipo de necesidades.

3.2 Enfoque mecánico:

- El ensamble de los componentes debe de seguir la ruta escrita en los procedimientos de trabajo. En ese sentido, los procedimientos deben de ser revisados y validados, con la finalidad de asegurar que se cuenta con la información técnica completa, que permita por un lado brindar apropiadamente la capacitación a los mantenedores respecto a las tareas necesarias y, por otro, realizar los trabajos con las prácticas y secuencias correctas, además de asegurar la disponibilidad de las herramientas, utilaje y/o equipos adecuados.

- Durante el ensamble de los componentes, es muy importante realizar una inspección que incluya la comprobación del estado de las superficies de contacto, de deslizamiento, además de las dimensiones de los sectores de ajuste; en caso exista alguna desviación, debe de repararse o reemplazarse el componente afectado.

- En relación a las corazas de la trituradora y el perfil de la cámara de trituración, es fundamental asegurar en primera instancia que este se encuentre diseñado para la aplicación en el proceso; posteriormente, se debe de conducir un plan de optimización de ejecución periódica, sobre todo cuando se presenten cambios en las características del material de alimentación.

3.3 Enfoque operativo:

- Desde la perspectiva de operación, es importante que se promuevan continuamente programas de optimización. Las condiciones de mala alimentación deben de ser monitoreadas continuamente y ajustadas, de ser necesario. Asimismo, se debe tener una revisión, la misma que debe de ser ejecutada periódicamente, sobre la tasa de alimentación, el tamaño del material (granulometría), el ajuste de la trituradora (CSS), el consumo de potencia, el perfil de desgaste de las corazas, la altura de caída de la alimentación, entre otros, a fin de realizarse acciones correctivas, de ser el caso.

- Para la operación del equipo, también se debe revisar la estrategia de operación, a fin de asegurar el funcionamiento de la trituradora, con un nivel de llenado de la cámara de trituración por encima del 75%, además de contar con alimentación constante y consistente, evitando la intermitencia.

3.4 Enfoque técnico (información técnica):

- Se recomienda establecer un plan de capacitación periódica, a fin de fortalecer las capacidades técnicas del personal a cargo del uso de los equipos.

Estas capacitaciones deben tener un enfoque completo, que involucre las disciplinas: mecánica, eléctrica o de instrumentación; incluso que cubra también los aspectos relacionados a la operación en sí misma.

El programa de capacitación debe de incluir la participación de los diferentes niveles organizacionales de la operación, empezando por el personal técnico operativo, supervisores, jefes, superintendentes, entre otros, con un enfoque específico, según sea el caso.