Cap 7 Molinos Rodillos

MOLINOS DE RODILLOS MANUAL DE CAPACITACIÓN

DIRECCIÓN TÉCNICA

INTRODUCCIÓN

El origen del molino de rodillos hay que verlo en el molino de muelas verticales. Con él se molió ya en la antigüedad. Las herramientas de molienda eran piedras. Sobre una pista circular se pusieran uno o más rodillos de molienda, que estaban unidos entre sí. En la mayoría de los casos se molía trigo, pero también olivas, y es muy probable que se llegara a moler hasta minerales de este modo. Un molino de rodillos, tipo edad de piedra, todavía funcionaba en Iraq en 1978, y servía para moler trigo. La pista de molienda podía calentarse desde abajo. El molino molía por su peso. En el curso de 9 décadas de este siglo, se han desarrollado diferentes tipos de molinos de rodillos, que por lógica se han denominado según sus creadores. Se ha intentado llegar a una clasificación por tipos, pero nunca con mucho éxito. La característica común de todas estas máquinas es que tienen unos rodillos (o bien otros elementos comparables), que se mueven, según su trayectoria circular, sobre un lecho de material de alimentación contra el cual son prensados por medio de fuerzas verticales aplicadas externamente a ellos, siendo el material reducido por una combinación de fuerzas de compresión y de corte. En los últimos años, al alcanzar los molinos de rodillos grandes capacidades de producción, se han difundido en la industria del cemento, empleándose en la molienda de crudo y carbón. Su desarrollo técnico ha conducido a grandes avances, sin llegar a su límite, ni mucho menos, y no hay razones válidas que expliquen el por qué no se han fabricado molinos de mayores dimensiones y producciones más altas. Por otra parte, se han realizado experimentos de gran interés para el empleo de estas máquinas en la molienda fina, por ejemplo en la molienda de cemento. Las siguientes ventajas refuerzan el uso cada vez más generalizado de los molinos de rodillos sobre los de bolas: x Utilización efectivo de calor para moler y secar carbón, crudo o cemento en el molino. x Menores costos de operación. x Menores requerimientos de espacio. x Modo sencillo de operación; la molienda, secado y separación, se realizan en un mismo equipo. En este capítulo se revisará el desarrollo de la mayor parte de molinos verticales, desde su primera concepción industrial; se presentarán en detalle las partes que conforman un molino de rodillos y los arreglos de la instalación. En la sección de dimensionamiento, se presenta el desarrollo lógico y las variables que influyen en el diseño y cálculo de un molino de rodillos. En la parte del proceso de molienda, se presenta el comportamiento de la partícula y la esencia de la molienda en estos molinos. Posteriormente se encuentran la operación, control, evaluación y optimización de un molino de rodillos. Finalmente, se encuentra una sección dedicada exclusivamente a la tecnología de molienda denominada Horomill.

7.1 TIPOS Y ARREGLOS DE MOLINOS DE RODILLOS Capítulo: 7 Versión: 1.0

Elaboró: JMT, ASB Revisó: EDP

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7.1.1 TIPOS DE MOLINOS 7.1.1.1 MOLINO MAXECOM Es un molino de rodillos anulares. Este molino tiene una pista vertical, que gira por medio de un eje horizontal. El anillo se encuentra suspendido en el espacio con ayuda de tres rodillos convexos, que se ajustan perfectamente a la pista cóncava del anillo de molienda. Los rodillos están separados cada 120° y giran por separado sobre su eje horizontal. Los rodillos presionan con ayuda de palancas accionadas por resortes la superficie interna del anillo. Uno de los rodillos se acciona con una polea, que al mismo tiempo sirve como rueda motriz y también se mueve mediante fricción activa del anillo de molienda. La materia prima se transporta mediante una esclusa de aire y una resbaladera hacia el molino. La materia prima es introducida por el segundo rodillo y triturada por el mismo rodillo. La fuerza centrífuga lleva el material pretriturado hacia los dos restantes rodillos para continuar la molienda. Finalmente se descargan las partículas molidas lateralmente desde la zona de los rodillos. Originalmente descargaba el material molido por la parte inferior del cuerpo del molino; posteriormente se extraía mediante una corriente de aire.

Figura 7.1 Molino Maxecom. Se suministraron unos 600 molinos Maxecom a diferentes industrias en el curso de los años. La primera prueba del molino Maxecom tuvo lugar en la central Capítulo: 7 Versión: 1.0

Elaboró: SFV, EMT Revisó: EDP

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7.1.1 TIPOS DE MOLINOS 7.1.1.1 MOLINO MAXECOM Es un molino de rodillos anulares. Este molino tiene una pista vertical, que gira por medio de un eje horizontal. El anillo se encuentra suspendido en el espacio con ayuda de tres rodillos convexos, que se ajustan perfectamente a la pista cóncava del anillo de molienda. Los rodillos están separados cada 120° y giran por separado sobre su eje horizontal. Los rodillos presionan con ayuda de palancas accionadas por resortes la superficie interna del anillo. Uno de los rodillos se acciona con una polea, que al mismo tiempo sirve como rueda motriz y también se mueve mediante fricción activa del anillo de molienda. La materia prima se transporta mediante una esclusa de aire y una resbaladera hacia el molino. La materia prima es introducida por el segundo rodillo y triturada por el mismo rodillo. La fuerza centrífuga lleva el material pretriturado hacia los dos restantes rodillos para continuar la molienda. Finalmente se descargan las partículas molidas lateralmente desde la zona de los rodillos. Originalmente descargaba el material molido por la parte inferior del cuerpo del molino; posteriormente se extraía mediante una corriente de aire.

Figura 7.1 Molino Maxecom. Se suministraron unos 600 molinos Maxecom a diferentes industrias en el curso de los años. La primera prueba del molino Maxecom tuvo lugar en la central Capítulo: 7 Versión: 1.0


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térmica de Moabit de la compañía Bewag en Berlín, moliendo carbón de piedra. Se sabe que se suministraron dos molinos, cada uno de 5 t/h de producción. Funcionaron bien y más tarde fueron complementados por dos molinos más. La central de Moabit no fue destruida en la segunda guerra mundial. Se supone que los molinos funcionaron hasta el cierre de la central. Las capacidades obtenidas estaban entre 2 y 5 t/h. La construcción del molino no facilitaba el aumento de capacidad, ya que la implantación de los rodillos dentro de un anillo sólamente permitía un pequeño aumento del diámetro de los rodillos.

7.1.1.2 MOLINO RAYMOND Es llamado molino pendular centrífugo y forma parte de la categoría de molinos de fuerzas naturales. Esta denominación puede justificarse al producirse las fuerzas de molienda por medio de fuerzas centrífugas, las cuales actúan sobre los rodillos, que al mismo tiempo se mueven con una cierta velocidad. Como se puede apreciar en la figura 7.2, cada rodillo tiene un eje vertical, que está suspendido de una articulación pendular. De un soporte giratorio cuelgan tres o más rodillos, que actúan de forma pendular hacia la pared exterior, presionando el anillo de molienda. El crudo debe empujarse mediante un rascador hacia los rodillos en la zona de molienda. La ventaja de este tipo de molino comparado con el tipo Maxecom era que al principio se podían moler 12 t/h y más tarde se llegaron a moler hasta 20 t/h de carbón, independiente de que este molino también estaba muy capacitado como molino de barrido por aire. El material molido era secado mediante una corriente de aire caliente que circulaba desde abajo hacia arriba y lo transportaba al separador que se encuentra encima del molino, siendo separado allí según el tamaño del grano. Estos molinos no se hicieron populares para la molienda de carbón en Alemania ya que se habían construido para el carbón blando de bajo contenido de cenizas y buena molturabilidad que hay en América, mientras en Alemania el carbón es duro y tiene muchas cenizas. El carbón más duro necesita mayor fuerza de molienda y se pudo conseguir sólamente con ayuda de mayores velocidades del péndulo de molienda y por tanto mayor fuerza centrífuga. El resultado era una marcha errática y como consecuencia se dañaban las cimentaciones del molino debido a las vibraciones. Parecido al caso de los molinos Maxecom no se pueden aumentar los diámetros de los rodillos por la manera como están colocados dentro del anillo de molienda que les rodea. Por lo tanto y como la velocidad del péndulo determina la fuerza de molienda centrífuga se limitó la fabricación de este tipo de molino sólamente para capacidades de hasta aproximadamente 50 t/h.

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Figura 7.2 Molino Raymond.

7.1.1.3 MOLINO MAXIMAL Teniendo en cuenta las experiencias de los molinos anteriores se llegó a la conclusión de que los molinos deberían de funcionar justamente según el principio contrario de los molinos pendulares centrífugos de Raymond. La pista de molienda debería moverse para llevar la materia prima, con ayuda de las fuerzas centrífugas, hasta debajo de los rodillos. El efecto pendular centrífugo de los rodillos, muy limitado y poco ventajoso, significa que los rodillos necesitaban un sistema neumático para generar las fuerzas de molienda. Los ejes de los rodillos se fijaron por tanto en balancines, que permitían pivotear en un plano. Al final de cada palanca se tenía un muelle ajustable, que generaba las fuerzas de molienda. Esta nueva forma de construcción del molino se llamó molino Maximal. En este molino aparece por primera vez la expresión plato para la pista de molienda. La denominación indica el borde muy alto en relación con su diámetro del cuerpo rotativo. El molino Maximal seguía sufriendo los mismos problemas que el Capítulo: 7 Versión: 1.0


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molino pendular, los diámetros de los rodillos podían variarse muy poco, al estar circundadas por la pista de molienda. Además se derramaba el material por el borde del plato, sin que la corriente de aire lo llevara hacia arriba como en el caso del molino pendular Raymond.

Figura 7.3 Molino Maximal.

7.1.1.4 MOLINO LOESCHE En el primer molino Loesche, se introdujo una pista de molienda más plana. Fue la continuación de una idea, poder aumentar más aún el diámetro del rodillo y controlar el flujo de materiales en el plato al inclinar la superficie del mismo. Los rodillos se soportaban ahora en balancines, los cuales tienen mucho parecido con aquéllos, que hoy mismo suelen utilizarse todavía en los molinos pequeños de Loesche. Este molino contaba ya con un separador dinámico. Dos ó más rodillos cónicos de molienda, con montajes fijos, ruedan sobre una mesa o bandeja horizontal de molienda, giratoria, en cuya superficie descansa el lecho de material que se muele. Los rodillos van montados en brazos giratorios, los cuales pueden moverse hacia afuera para mantenimiento y reparación. La presión de los rodillos se ejerce mediante resortes en las pequeñas máquinas y por mecanismos hidroneumáticos en las mayores. La mesa, o bandeja, contiene el Capítulo: 7 Versión: 1.0


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anillo de molienda formada por segmentos cambiables que constituyen el camino anular, siendo movida por un reductor de engranajes. La alimentación del material a moler cae centralmente sobre la mesa de molienda y se lleva fuera por la fuerza centrífuga debida a la rotación de dicha mesa, hasta alcanzar la órbita anular. En el perímetro de la mesa se levanta un borde, llamado anillo de retención, cuya función es el ajuste del espesor de la cama de material. Entre el borde externo de la mesa y la caja del molino hay un anillo estacionario donde se admite el aire, por debajo de la mesa de molienda, pasando al interior de la cámara de molienda y clasificación, conocido como corona o anillo de álabes.

Figura 7.4 Molino Loesche. El material pulverizado que se derrama por el borde es captado por la corriente de aire ascendente. El aire se conduce y acelera por aletas ó persianas, formándose entonces una especie de lecho fluidificado. Abarcando la corriente de aire toda la sección transversal por encima de los rodillos, disminuye su velocidad y, por ello, las partículas mayores caen encima de la mesa. Las partículas barridas Capítulo: 7 Versión: 1.0


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van al clasificador, de tipo rotativo, donde sufren la acción separadora: las partículas mayores caen también sobre la mesa para su posterior molienda, mientras que las partículas finas (el producto acabado) se llevan fuera del molino. El reciclado que se opera dentro de la caja del molino depende de la molturabilidad del material y del caudal de la corriente de aire. La carga circulante, cuanto más, es de 8 a 10 veces la cantidad de alimentación fresca que entra al molino. Este reciclado exige un alto caudal de aire. Como ya se dijo, puede utilizarse ventajosamente para el secado del material simultáneamente con la molienda. Es posible moler y secar crudo para cemento con hasta un 18 % de humedad sin una caída inaceptable de la producción de material acabado. En la molienda de carbón se puede admitir un material de alimentación conteniendo humedad de orden próximo a 25 %. El rotor de aletas del clasificador puesto sobre la cámara de molienda es de velocidad variable. Gira según un eje vertical y su movimiento rotativo imprime una aceleración centrífuga horizontal a la mezcla de aire y partículas de material que se levanta de abajo. Las partículas de mayor tamaño, por razón de su masa, son desviadas para afuera de la corriente de aire, impulsadas contra las paredes de la caja y caen a la mesa de molienda. Los finos que salen de este clasificador se caracterizan por tener 1 % de residuo sobre un tamiz de 0.2 mm y 12 % de residuo sobre el tamiz de 0.09 mm. Una realización notable en este tipo de molinos es la del montaje de los rodillos sobre cojinetes situados fuera de la cámara de molienda donde existen grandes concentraciones de polvo y temperaturas elevadas.

7.1.1.5 MOLINO FULLERS-PETERS Este molino, mejor conocido por molino de anillo de bolas, se caracteriza por la acción de molienda ejercida por un juego de bolas encerrado entre dos anillos, siendo el inferior la pista de molienda a la cual se le imprime movimiento rotativo. El anillo superior, estacionario, ejerce una presión sobre las bolas, por medio de resortes o sistemas hidroneumáticos. En su conjunto se asemeja a un cojinete de bolas muy grande. La alimentación se introduce centralmente sobre la mesa de molienda y se traslada al anillo por la fuerza centrífuga, siendo pulverizada por las bolas que ruedan por encima de ella. El material pulverizado, al salir por el borde del anillo, es arrastrado por la corriente de aire ascendente, sufre la clasificación preliminar (como en los anteriores casos), pasando después al clasificador donde se rechazan las partículas gruesas, cayendo de nuevo al molino. Los finos son arrastrados por la corriente de aire para afuera del molino. Con el paso de aire o gases calientes a través del molino, puede obtenerse un rendimiento de secado comparable al obtenido en los otros molinos de rodillos.



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Figura 7.5 Molino Fullers-Peters.

7.1.1.6 MOLINO BERZ El molino Berz trabaja básicamente con tres rodillos, presionados desde arriba por un anillo con un riel y vía que trabajan según el principio estático definido del asiento sobre tres puntos sobre la pista de molienda. La pista de molienda debe tener una ranura para la guía de los rodillos. Es obvio que el sistema de guía está sujeto a un gran desgaste por trabajar en un ambiente con mucho polvo, al igual que los distanciadores entre rodillos. Parecido al molino de bolas los cuerpos de molienda no se sujetan localmente, se mueven con el anillo de molienda que se encuentra por debajo; giran por sí mismos y se desplazan además presionando hacia el anillo de presión con reducidas revoluciones en el plato de molienda. Esto requiere, en caso de querer aumentar la producción, un aumento considerable del diámetro del molino. Este molino fracasó en el sector cementero, debido a la dureza del material. Para la trituración de carbón, fácil de moler, obtuvo un éxito limitado al utilizar el molino de carbón para las centrales térmicas. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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Figura 7.6 Arreglo de rodillos molino Berz.

Figura 7.7 Molino Berz. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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7.1.1.7 MOLINO MPS Se le conoce como molino con rodillos abombados. Está provisto de tres rodillos, también con montaje estacionario rodando sobre una pista de molienda cóncava, forma adaptada a la forma convexa de los rodillos. La alimentación se efectúa lateralmente sobre la pista de molienda. La presión moledora se desarrolla por el peso propio de los rodillos trabajando conjuntamente con un sistema de muelles tensado hidroneumáticamente. Después de su descarga por el borde de la pista de molienda, el material pulverizado es arrastrado por la corriente de aire ascendente procedente del anillo con placas de paso y experimenta la clasificación preliminar del mismo modo que en el molino Loesche. La posición oblicua de las placas imprime al material un movimiento circulatorio en el sentido de rotación de los rodillos. Las partículas grandes caen sobre la pista de molienda y los residuos del clasificador son devueltos para su ulterior reducción, mientras que los finos son transportados con la corriente de aire por la salida al tope de la caja del molino y del clasificador. El tamaño de corte del rotor clasificador es regulable.

Figura 7.8 Molino MPS. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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7.1.1.8 MOLINO POLYSIUS Bajo el nombre de molino de rodillos Polysius se muestra en la figura 7.9 una máquina trituradora originalmente diseñada para la molienda de crudo en el sector cementero y desde hace algunos años también para la molienda de carbón para instalaciones cementeras. El molino consta de cuatro rodillos. El diseño mecánico está caracterizado por las dos parejas de rodillos y cada par está asignado a un soporte de rodillos fijo. Ver figura 7.10. Los ejes en los que van montados los rodillos sobre rodamientos son fijados a los soportes de rodillos. Los rodillos de molienda tienen una forma semiesférica, que en unión con las dos ranuras de molienda en la pista permiten crear un lecho de molienda estable, garantizando de este modo una marcha tranquila del molino, siendo esto muy importante.

Figura 7.9 Molino Polysius. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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Dos de estas unidades se encuentran paralelas una a otra en el plato de molienda. Los pernos en ambos lados del soporte de rodillos guían las parejas de rodillos en la carcaza de las consolas de guía. La guía permite los movimientos verticales y el volteo de la unidad por su eje de rodillo horizontal. De este modo se compensan los distintos espesores del lecho de molienda del rodillo interior al exterior y ambos rodillos se encuentran siempre en contacto. Por los pernos se limita el juego tangencial en la carcaza por medio de las consolas de guía.

Figura 7.10 Soporte de rodillos dobles molino Polysius. La carcaza soporta el empuje tangencial, el cual hace efecto sobre las parejas de rodillos por medio del giro del plato. La unidad de soportes de rodillos y pareja de rodillos se saca del lecho de molienda mediante vástagos hidráulicos. Cuando un molino gira en vacío, por ejemplo para hacer mantenimiento, puede haber un contacto metálico entre los rodillos y el plato de molienda. En el arranque el molino trabaja con menos carga al reducir la presión de trabajo en el sistema hidráulico. En el caso de molinos grandes de crudo se suele trabajar con accionamientos auxiliares, los cuales son usados para iniciar suavemente el lecho de molienda con pequeñas velocidades, antes de arrancar con el motor principal. Además, suelen ser útiles para los trabajos de mantenimiento. Durante la regulación del sistema hidráulico, o sea, el ajuste del empuje vertical de los rodillos, los rodillos (por pares) se apoyan entre sí, ya que la unidad Capítulo: 7 Versión: 1.0


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es volteable para adaptarse al lecho de molienda. No hay influencia de los pares entre sí y cada par de rodillos se ajusta por sí solo. El rodillo interior, o sea, el que se encuentra más cerca del centro del molino, se mueve mucho más lento que el rodillo exterior. Por tanto, el rodillo interior se desgasta menos que el exterior. La velocidad relativa de ambos rodillos en comparación a la pista es muy poca. Para cambiar el rodillo se tiene que evacuar completamente, de la carcaza del molino, la unidad de soporte de rodillo y pareja de rodillos mediante un polipasto suspendido. Esto requiere aparte del molino un área de montaje de casi la base del molino, para el caso de realizar los trabajos de mantenimiento.

7.1.1.9 MOLINO ATOX El sistema de tres rodillos de molienda del molino MB, que ya había sido utilizado también para el molino MPS, fue adaptado para el molino Atox. En este caso los rodillos trabajan en rodamientos de rodillos sobre ejes, que están fijados en el centro del molino en forma de estrella, o sea, en un soporte triangular. El soporte triangular del molino Atox no tiene un pivote giratorio. Sólamente fija los ejes de los rodillos que se encuentran horizontales, pero girados 120° y guía los tres rodillos cilíndricos. Los ejes atraviesan a los rodillos en ambos lados, terminando en un manguito. Esta unidad fija de tres rodillos en forma de estrella, descansa sobre un apoyo estáticamente definido sobre tres puntos, sobre la pista horizontal del plato. La pista horizontal permite, igual que en el molino Loesche, usar rodillos muy grandes sobre el plato de molienda. En el molino Atox no fue necesaria una forma esférica de los rodillos, como lo pide el MPS por su apriete articulado superior hacia la ranura guía en la ranura de la pista de molienda. El sistema rígido de tres puntos permite más bien la realización de un contacto lineal de cada rodillo con la pista de molienda. La unidad de tres rodillos está fijada en el cubículo de la molienda. Los rodillos giran sobre su propio eje, pero no alrededor del centro del plato. Para el soporte del par de giro contra la carcaza del molino se utilizan unas barras de soporte horizontales que se encuentran ancladas tangencialmente a ella; se encuentran además fijadas a las piezas de conexión de los ejes de los rodillos que sobrepasan la carcaza. En los tres muñones del eje se fijan también las barras de tracción apuntando hacia abajo, diagonalmente, formando parte del aparellaje hidraúlico, con cuya ayuda se guía la unidad de tres rodillos hacia el lecho de molienda. Para el arranque del molino puede elevarse unos centímetros, por su unión rígida del soporte central triangular con los tres rodillos, toda la unidad de rodillos al invertir la presión hidráulica en los cilindros del sistema hidroneumático. Por tanto, no hace falta el accionamiento auxiliar. El movimiento vertical del rodillo cuando pasa sobre el lecho de molienda afecta a los dos restantes rodillos. Al estar los tres rodillos unidos rígidamente entre sí, se vuelca la unidad de molienda sobre la línea de unión de los puntos de apoyo de dos de los rodillos, si se eleva el tercero. Los rodillos Atox trabajan sin balancín ni piezas de presión, lo cual significa menos peso del molino y por tanto menos costos de producción del mismo. Los Capítulo: 7 Versión: 1.0


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rodillos, sin embargo, no pueden ajustarse individualmente sobre el lecho de molienda. Por tanto, es difícil equilibrar el desgaste por todo el ancho del rodillo. Al aumentar el tamaño del molino aumenta también la masa de los rodillos. Hay que observar que las fuerzas dinámicas resultantes del movimiento vertical no se originan por un solo rodillo, sino debido al sistema rígido de los tres rodillos, como resultado de la masa combinada. Para mayor facilidad de desmontaje se segmentan las camisas de los rodillos. El dispositivo de elevación hidraúlico para la unidad de rodillos puede utilizarse también como ayuda, para soportar el sistema estático de los tres rodillos.

Figura 7.11 Molino Atox.



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7.1.1.10 MOLINO OK El molino OK de Onoda/Kobe. Este molino incorporó un balancín según los del molino Loesche y un rodillo esférico según el molino MPS. Por la guía del rodillo en el balancín con un eje oscilante fijo por un lado, y por medio de una camisa esférica del rodillo en una artesa de molienda por el otro lado, se ha configurado el sistema de forma redundante. El rodillo esférico tiene la tendencia de autoguiarse en la artesa según su carga y la velocidad del plato. Al encontrarse limitado por la guía del balancín, ejercita sobre éste y su apoyo cierta tracción. Por estar obligado dentro del balancín, el rodillo buscará, por mayor desgaste en el lado del anillo de retención, el grado de libertad denegado por la artesa. Algo parecido pasa en el molino CK de Kawasaki y el molino IHI.

Figura 7.12 Molino OK (Onoda).



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7.1.2 ARREGLOS

Los arreglos en molinos de rodillos son muy similares, sólo se presentan algunas diferencias muy pequeñas en el sistema de molienda. A continuación se describe el arreglo que generalmente presentan estos sistemas de molienda. El material de alimentación llega después de los parques de almacenaje y su mezcla deseada, a través de las básculas dosificadoras con ayuda de cintas transportadoras hasta el molino. Allí el material pasa por un sistema de sello que al mismo tiempo tiene como función cerrar herméticamente al molino con respecto a su ambiente, y pasa a través de una resbaladera hasta el plato del molino. El material triturado es llevado por la corriente ascendente de gases calientes al separador, que se encuentra integrado directamente en la parte superior del molino, donde se lleva al cabo la separación del material grueso del fino. El material grueso es retornado a la mesa de molienda; el fino que pasó el separador con la corriente de gases calientes producida por el ventilador de barrido llega a una batería de ciclones, y de aquí pasa a un filtro del tipo de bolsas o electrofiltro. Ver figura 7.13.

Figura 7.13 Arreglo de un sistema de molienda. Últimamente, se cuenta con recirculación externa. En el fondo del canal de gases del molino se encuentran dos embudos a donde llegan los cuerpos extraños y material grueso que no pudo ser molido por los rodillos. Este material sale por resbaladeras hacia algún tipo de transporte que lo lleva a un elevador, y de ahí se une con la alimentación nueva. Para prevenir daño en los rodillos o en el plato de molienda se tiene colocado un detector de metales antes de alimentar al molino, el cual al detectar metal desvía el material a una tolva donde se recolectan los metales. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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Los gases calientes para secado pueden provenir del precalentador del horno, del enfriador de clinker o de un generador de calor. Estos gases son alimentados por la parte inferior del cuerpo del molino. En algunos sistemas, para aportar el volumen de gases necesarios para secado y succión del material molido a través del molino, parte de los gases de salida del ventilador del molino, según humedad de la materia y capacidad del horno se recirculan hacia el molino, ahorrando energía calorífica al mismo tiempo. El resto de estos gases de salida del ventilador se transportan hasta el colector de polvo. Además cuentan con un sistema de medición de vibraciones, el cual nos puede indicar que puede haber alguna situación fuera de lo normal en cuestiones operativas o mecánicas, y éstas podrían ocasionar importantes daños mecánicos en el molino. Algunos colocan estos detectores en la parte media del cuerpo del molino y otros en el cuerpo del reductor.

7.2 COMPONENTES DEL MOLINO DE RODILLOS 7.2.1 REDUCTOR, ACOPLAMIENTO Y COJINETE PRINCIPAL En CEMEX México los molinos verticales mayormente usados son los fabricados por Loesche. En las secciones posteriores se describirán los componentes utilizados en estos molinos.

7.2.1.1 REDUCTOR Y ACOPLAMIENTO El reductor del molino es parte integral del mismo. Sirve como convertidor de par y transfiere la potencia del motor eléctrico al plato de molienda. Además acepta las fuerzas axiales que se producen durante la molienda. El plato está directamente empernado a la brida del reductor. El reductor normalmente utilizado por el molino Loesche es un reductor de marca Maag, angular y planetario que consiste de varias reducciones. Tiene lubricación con aceite por medio de varias bombas, las que lo recirculan en forma continua. Estos sistemas cuentan con enfriamiento del aceite para operación normal y calefacción para el arranque en días fríos. La estación de bombeo se encuentra aislada; aquí se cuentan con 3 o 4 bombas ubicadas sobre el depósito de aceite, junto con todo el sistema de tuberías y medición. Es un tipo de reductor bastante confiable y de poco mantenimiento. Debemos de cuidar el giro del motor eléctrico ya que el reductor por ser helicoidal solo puede aceptar giro en un sentido. El acoplamiento del motor al reductor es del tipo Elpex, no necesita mantenimiento y tiene poco desgaste. El acoplamiento por tener anillo de gomas flexibles amortigua y desplaza las vibraciones torsionales.



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Figura 7.14 Reductor de un molino de rodillos.

7.2.1.2 COJINETE PRINCIPAL El cojinete principal es el punto de unión entre el reductor y el plato de molienda. Es una chumacera de tipo zapata donde se desliza el plato de molienda al aplicarse fuerza por los rodillos. Existen 13 sectores que suspenden el plato de molienda, cada uno tiene indicador de presión y lubricación independiente. Cuando más de 3 segmentos se encuentran por debajo de su presión de trabajo (50 bars) el molino debe parar por protección. Cuando sucede esto es necesario verificar fugas y comprobar el sello en las líneas de retornos.

7.2.2 ELEMENTOS MOLTURANTES 7.2.2.1 MESA DE MOLIENDA El grupo de mesa de molienda, consiste primordialmente de: 1. Plato de molienda. 2. Pista de molienda. 3. Anillo de retención. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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Figura 7.15 Mesa de molienda y sus partes.

7.2.2.1.1 PLATO DE MOLIENDA El plato de molienda es un cuerpo pesado de fundición, que es fijado con tornillos de cabeza hexagonal a la brida del reductor. El par del reductor se trasmite al plato de molienda por medio de las fuerzas de corte de los tornillos. El plato de molienda tiene una superficie horizontal; tiene una pista de molienda donde realmente se muele. Al mismo tiempo, la masa del plato de molienda absorbe una parte de las fuerzas generadas por los rodillos. Esto significa que sólamente una fracción de las fuerzas generadas por la masa se trasmite a través del plato hasta la brida del reductor y del cojinete de empuje axial del reductor. La parte superior del plato de molienda es maquinada para que puedan asentar perfectamente las secciones de la pista de molienda. Al realizar trabajos sobre el plato, debe cuidarse que no sea rayada ni deformada la superficie. 7.2.2.1.2 PISTA DE MOLIENDA La pista de molienda son piezas segmentadas, hechas de fundición resistente al desgaste, que forman un anillo. La parte inferior de cada segmento está mecanizada para asegurar una buena superficie de soporte. Con ello se asegura un verdadero contacto con la parte superior de la pista de molienda. Cada segmento está fijado al plato de molienda con un elemento de sujeción en forma de cuña que se encuentra en el diámetro interior de la pista de molienda. Por la estructura granular de la fundición la pista es muy frágil. Si un segmento se agrieta, como resultado de una tensión térmica o mecánica, no hay razón para reemplazarlo mientras no haya fragmentos del segmento que lleguen al recorrido del rodillo de molienda. Debe cuidarse que no caiga agua del sistema de inyección para evitar tensiones térmicas y fisuras. Los segmentos fracturados normalmente se mantienen juntos por el material que entra y por tanto, no es necesario remplazarlos antes de vencer su tiempo normal de operación. Se reemplaza la pista por desgaste cuando ésta ha disminuido en un 60% su espesor original o si la producción del molino disminuye y no se puede mantener, aun y cuando la presión de trabajo de los rodillos es aumentada. En casos donde no Capítulo: 7 Versión: 1.0


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se pueda reemplazar la pista por cuestiones de producción, puede soldarse una cercha al anillo de retención con la finalidad de disminuir la distancia entre pista y rodillo.

7.2.2.1.3 ANILLO DE RETENCIÓN El anillo de retención se atornilla desde arriba al cuello exterior del plato de molienda. La altura del anillo de retención determina la altura de la capa de material a moler entre rodillos y pista, normalmente llamada lecho de molienda. Como un lecho de molienda más alto requiere un consumo mayor de energía sin el correspondiente aumento de producción, el anillo de retención debería ser lo más bajo posible. No obstante, debe saberse que un anillo de retención más bajo mantiene menos altura de material en el lecho de molienda sobre la pista. La consecuencia es que se pierde más material por la fuerza centrífuga, siendo mayor carga sobre la corona de álabes y más alto el nivel de vibraciones. La altura del anillo de retención se determina basándose en la experiencia de acuerdo con las características del material a moler; esta altura se ajusta durante la puesta en marcha del molino. Las diferentes características del material a moler, como la molturabilidad, granulometría y humedad, requieren en la mayoría de los casos un ajuste del anillo de retención después de la puesta en marcha. La forma menos complicada de reducir la altura del anillo de retención es cortar una tira. Para aumentar la altura de éste, se suelda una barra de acero a la parte superior del anillo. Algunos molinos cuentan con anillos de retención segmentados y formados por varios anillos en forma de cuña atornillados uno sobre el otro, en los cuales el ajuste de la altura se realiza de una forma más sencilla. Generalmente el anillo de retención lleva un cordón de soldadura en la esquina superior interna con el fin de aumentar la vida útil del mismo. Esto también influye en el desgaste uniforme en todo el anillo para que la marcha del molino sea suave. 7.2.2.2 RODILLO DE MOLIENDA En los molinos Loesche cada rodillo consiste primordialmente de un núcleo giratorio, un eje, el conjunto de rodamientos cónicos del rodillo, la camisa como revestimiento antidesgaste, el sistema de aire de sellado, el sistema de lubricación y las tapas cubridoras. Cada rodillo de molienda gira sobre un rodamiento de rodillos cilíndricos y rodamiento doble cónico. Mientras el rodamiento cilíndrico sólamente se encarga de las cargas radiales, el rodamiento doble de rodillo cónico absorbe las cargas radiales y axiales resultantes de la posición angular de los rodillos de molienda en relación con la pista de molienda. Ver figura 7.16.



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Figura 7.16 Rodillos de molienda. El tamaño de los cojinetes de los rodillos se calcula de forma que les permita soportar adecuadamente las fuerzas operacionales. Sin embargo la vida de servicio depende de manera muy significativa de la forma en que se opere al molino, del empleo de lubricantes adecuados, de una lubricación satisfactoria y del mantenimiento de la temperatura de operación prescrita para el molino. Los rodillos se lubrican por medio de un sistema de recirculación de aceite accionado por las bombas de un armario hidraúlico. Para verificar su funcionamiento se debe observar un flujo de aceite constante en las mirillas de estos armarios. En caso de que el rodillo tenga fugas se notará que el flujo es mínimo además de un burbujeo en el aceite, en estos casos se debe parar el molino y revisar fugas en el interior del molino. Una tubería de succión, localizada en el centro del núcleo del rodillo, garantiza la existencia de un nivel mínimo de aceite en el interior. Cada rodillo tiene diferentes sellos. El sello anular hecho por aire a presión, protege contra la contaminación por polvo los rodamientos del rodillo. Este sello puede ser comprobado mientras el molino se encuentra en operación, esto se realiza al quitar el tapón al final de la manguera para fugas de aceite; el aire de sello escapará por allí. El espacio ó cámara de los rodamientos está protegido, por medio de sellos mecánicos, contra la atmósfera cargada de polvo del molino. Los rodillos de molienda son herramientas trituradoras y como consecuencia sujetos a desgaste. La camisa del rodillo se hace de una fundición especialmente antidesgaste que puede ser fabricada de una sola pieza con la parte externa cónica. La camisa del rodillo se monta sobre el núcleo del rodillo mediante un anillo de Capítulo: 7 Versión: 1.0


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fijación, tornillos de cabeza de martillo, arandelas elásticas y tuercas. La parte más estrecha de la camisa del rodillo se mantiene en su sitio por el asiento cilíndrico del núcleo mientras la parte más ancha se mantiene fija mediante fricción en la parte cónica de la superficie del núcleo. La camisa del rodillo de molienda puede ser formada por varios segmentos, los que en su conjunto forman la camisa. Éste es el caso de rodillos de molinos Polysius y Atox en los cuales se facilita el cambio de segmentos desgastados y se disminuye el tiempo de reparación. En la figura 7.17 se presentan los segmentos de un rodillo Atox.

Figura 7.17 Camisa del rodillo Atox, formada por segmentos. Es importante tomar mediciones periódicas para monitorear el desgaste de los rodillos y recoger la máxima información sobre la vida proyectada y permitir comparaciones en caso de que se cambie material de las piezas de molienda. Es importante programar su cambio cuando la sección más desgastada tenga el 50% del espesor original.

7.2.2.3 DESGASTE EN MOLINOS DE RODILLOS Uno de los temas de más actualidad, cuando se trata de la utilización de los molinos verticales en la instalaciones para la molienda de crudo, es el comportamiento de los mismos con materiales con alto contenido de cuarzo y su comparación con los molinos de bolas. Cuando se habla de silicatos, hay que distinguir en general 3 tipos: x Tipo A. - Ácido silícico combinado. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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x Tipo B. - Ácido silícico libre con granulometría comprendida entre 0 y 150 micras, y con ácido silícico combinado ( D y E). x Tipo C. - Ácido silícico libre cristalizado-cuarzo (arena de cuarzo) con granulometría de 1 a 10 mm ( D y E). Para la calcinación del clínker se necesita en el crudo un 21-23% de dióxido de silicio (libre de pérdidas por calcinación). Como componente que aporta este elemento se utiliza habitualmente una arcilla a la que se le ha adicionado algo de piedra caliza, y que debería de proporcionar al mismo tiempo suficiente alúmina (Al 2O3) y hierro (Fe2O3). En la mayoría de los casos se comprueba que el contenido de ácido silícico en las arcillas no es suficiente para llegar a valores que garanticen la obtención de un buen cemento con un alto contenido en C 3S. Es preciso, por tanto, añadir un portador de sílice para corregir la falta. Normalmente se elige un aditivo con gran contenido en sílice como es la arena de cuarzo en la que aparece el ácido silícico libre cristalizado en un 90-98%. La granulometría de esta arena suele estar comprendida entre los 0 y 5 mm e incluso menor, siendo su dureza en la escala de Mohs del 7-7.5 para el cuarzo D y 5-6 Mohs para el E. De los 3 tipos de silicatos antes mencionados, el tipo A no produce grandes desgastes. Tampoco el tipo B crea grandes problemas, ya que por su granulometría fina es arrastrado por la corriente de aire ascendente prácticamente en el momento que entra al molino. Sólamente el ácido silícico libre cristalizado o cuarzo del tipo C < D> tiene una influencia directa sobre la vida de las piezas de molienda, ya que incluso el tipo C puede producir muy poco desgaste cuando se muele conjuntamente con una caliza muy dura. Existe, sin embargo, una relación conocida entre el contenido en cuarzo de este tipo de materia prima y el desgaste de los elementos de molienda. Esta relación queda gráficamente expresada en la figura 7.18. La existencia de las dos curvas, una para caliza dura y otra para caliza blanda, tiene sus explicación en el hecho de que una caliza dura ayuda a la molienda de cuarzo y reduce por lo tanto sus efecto de desgaste. Los desgastes en los elementos molturantes (pista y rodillo) se muestra en la figura 7.19 donde se observa que el mayor desgaste se presenta en la sección más distante al eje de giro del plato. En esta región, la molienda se realiza por compresión y corte siendo esta última causada por la diferencia de velocidad entre la pista y el rodillo. En la sección más cercana al eje de giro, la velocidad relativa entre el rodillo y la pista es menor; aquí la mayor parte de la molienda se realiza por compresión y la acción de corte del rodillo sobre el material es menor causando también un menor desgaste.



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Cuarcita SiO2 18 16 14 12 Caliza Blanda Caliza Dura

10 8 6 4 2 0 0

7000

11000

15000

19000

23000 Horas devida

Figura 7.18 Desgaste de los elementos molturantes vs. contenido de cuarcita.

Rodillo de molienda Desgaste

Pista de molienda

Figura 7.19 Desgaste típico de pista y rodillo de molienda Loesche.

7.2.3 SISTEMA DE TENSIÓN DE RODILLOS Existen dos tipos de sistemas de tensión de rodillos, aquéllos que cuentan con un sistema de tensión independiente en cada balancín; además existen otros sistemas donde los balancines están sujetos a un marco, como se muestran en la figura 7.20.



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Figura 7.20 Sistemas de tensión.

7.2.3.1 SISTEMA INDEPENDIENTE DE TENSIÓN En este sistema cada balancín transmite la fuerza al lecho de molienda independientemente de los demás. Los balancines tienen sus brazos o cilindros de palanca individuales, además en la mayoría de los casos tienen la posibilidad de poder elevar cada rodillo individualmente para poder arrancar en casos donde se tiene poco o mucho material en la mesa de molienda. Las variaciones en la altura del lecho de molienda son amortiguados por cada balancín, esto genera fuerzas de presión diferentes en el soporte del balancín durante la operación y los sistemas que amortiguan estas fuerzas. Los molinos Loesche de 4 rodillos cuentan con 32 cilindros de nitrógeno que sirven para amortiguar las variaciones de presión. La ventaja de estos sistemas es la posibilidad de levantar cada rodillo en forma independiente para servicio, inspección o puesta en marcha. En caso de que algún rodillo fallara mecánicamente se tiene la posibilidad de trabajar con sólo 2 de ellos y alcanzar producciones máximas de 65% de la producción nominal. Debido a su sistema independiente existen posibilidades de tener grandes entradas de aire falso en las uniones entre balancín y el cuerpo del molino. La suspención hidroneumática de los rodillos se compone fundamentalmente de 3 grupos: A. Suspención hidroneumática completa. B. Tubería de unión entre el molino y el armario hidráulico. C. Armario hidráulico HSLM. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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Suspención completa. Cada rodillo de molturación del molino se encuentra instalado en un balancín. Cada balancín está unido a la cabeza del vástago de un cilindro hidráulico. El movimiento de un rodillo no incluye el movimiento de los demás rodillos. Los cilindros hidráulicos están fijados articulados en la parte inferior del molino. La cabeza del vástago, está unida con la horquilla del balancín. Las articulaciones del orificio del fondo del cilindro y de la cabeza del vástago se unen con la ayuda de pasadores iguales y los mismos rodamientos de rodillos a rótulas con la parte inferior del molino u horquillas respectivamente. El balancín ha de considerarse como palanca transmisora de fuerza entre el sistema hidráulico y el rodillo. Cilindro hidráulico. Durante el servicio del molino los rodillos son levantados en función del espesor del lecho del material a moler situado sobre el plato. A cuyo fin los balancines son desviados, por los que los pistones de los cilindros hidráulicos se mueven hacía arriba y el aceite existente en el lado del vástago del pistón es desplazado de la cámara del cilindro, por medio de tubos flexibles y tuberías, al acumulador hidráulico. El aceite que afluye a los acumuladores comprime la vejiga cargada de nitrógeno. Como consecuencia de la no homogeneidad del lecho de molturación, de forma similar a la rueda de un automóvil en una carretera desigual, los rodillos desarrollan movimientos verticales. Si los rodillos ruedan en una concavidad del lecho de molturación, se dilata la vejiga acumuladora y empuja de nuevo una cantidad de aceite adecuada del acumulador al cilindro. De esta forma se produce por el recorrido más corto un intercambio permanente de aceite entre el cilindro y el acumulador. Durante este tiempo la bomba del sistema hidráulico únicamente tiene que funcionar, cuando han de compensarse pérdidas de aceite, que dan lugar a una caída de la presión de trabajo. Todos los cilindros hidráulicos están unidos entre sí del lado del aceite, de tal forma que todos los rodillos independientemente de su desviación correspondiente, ejercen la misma fuerza sobre el lecho de molturación y cargan uniformemente el cojinete de empuje axial del reductor del molino.

7.2.3.2. SISTEMA COMPARTIDO DE TENSIÓN Este sistema se caracterizan por tener los rodillos conectados entre sí con un marco o soporte común. Los molinos FULLERS-PETERS se consideran dentro de esta clasificación. Ver figura 7.21.



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Figura 7.21 Sistema de rodillos conectados por un marco molino ATOX. Las fuerzas para la molienda pueden ser transmitidas al marco por presión superior con resortes o por tensión inferior. En este último arreglo el marco es tensionado por cilindros neumáticos, con lo cual se puede minimizar las entradas de aire falso. En molinos de este tipo se debe utilizar giro lento para el movimiento de la mesa de molienda en caso de que la pista se encuentre sin material. Existe el inconveniente de no poder trabajar el molino cuando algún rodillo se encuentra dañado y es necesario parar el molino.

7.2.4 SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE MATERIAL 1. 2. 3. 4.

El sistema de recirculación de material, como se ve en la figura 7.22, incluye: Corona de álabes. Anillo de blindaje. Anillo de dispersión. Rascador.



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Figura 7.22 Sistema de recirculación interna de material.

7.2.4.1 CORONA DE ÁLABES La corona de álabes es una parte importante, ya que es donde se pueden hacer ajustes de flujo de aire. Ésta se encuentra situada alrededor del plato de molienda y está fijada al cuerpo del molino. Consiste en un conjunto soldado formado por varios segmentos. Los álabes dirigen los gases calientes, provenientes del horno, hacia la parte superior del molino y por su inclinación les dan una cierta rotación; adicionalmente retienen partículas grandes de material que son lanzados de la pista. Estas partículas pierden en buena parte su energía cinética al impactarse contra el anillo de blindaje. La velocidad del caudal de gases dentro de la corona de álabes es muy importante. Se ajusta a valores que permitan un porcentaje de recirculación del material con respecto a la alimentación fresca. En la mayoría de los molinos el área de paso en la corona de álabes es variable y depende de flujo de material que sale de la mesa; la finalidad es tener una velocidad constante en toda la periferia. El área abierta entre los álabes permite a cuerpos extraños, especialmente metálicos, que salgan del molino y caigan para ser recogidos por rascadores inferiores. Estos cuerpos posteriormente serán rechazados por un extractor de cuerpos metálicos. La construcción de la corona de álabes se realiza en acero antidesgaste (NiHard IV o equivalente). Al presentar problemas de desgaste se pueden soldar segmentos de placa sin alterar el flujo de gases. 7.2.4.2 ANILLO DE BLINDAJE El anillo de blindaje segmentado representa la extensión de la camisa exterior de la corona de álabes. Ayuda a redirigir los gases calientes apartándolos de las paredes del molino. Para minimizar el desgaste, se funde en grafito esferoidal Capítulo: 7 Versión: 1.0


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o de acero de alta resistencia al desgaste por lo cual no deben ser soldados ni golpeados, ya que pueden producirse grietas internas. Los segmentos se suspenden del cuello cilíndrico de la corona de álabes. Al haberse desgastado los segmentos pueden cambiarse individualmente según sea la necesidad, esto alarga la vida del blindaje superior al dirigir los gases y el material al centro del molino.

7.2.4.3 ANILLO DE DISPERSIÓN El anillo de dispersión es un anillo plano de segmentos. Su tarea es distribuir el material que cae del anillo de retención y dirigirlo a la corona de álabes. Cubre el vacío entre el diámetro exterior de la pista y el anillo interior de la corona de álabes. Al hacerlo, el e l anillo de dispersión forma un espacio estrecho con el anillo interior de la corona de álabes. En este espacio vacío existe una alta resistencia a la corriente, lo que obliga que los gases calientes busquen la menor resistencia y pasen por la corona de álabes hacia el molino. Se debe cuidar que tengan holgura las perforaciones donde se colocarán los tornillos sujetadores del anillo de dispersión, así se evitará sobre-esfuerzos en los tornillos por dilatación del anillo. En casos donde no se coloca un anillo de dispersión por separado, el anillo de retención tiene la función del anillo de dispersión. Las piezas que son segmentadas, como el anillo de dispersión, la corona de álabes y el anillo de retención, no deben ser soldadas entre sí, esto con el fin de evitar esfuerzos creados por la dilatación de las piezas. Si se necesita soldar pedazos de placa antidesgaste en la corona de álabes cuidar que el polo negativo esté lo más próximo al punto de soldadura; así se evitará crear puentes que pasen por rodamientos o chumaceras, las cuales pueden ser dañadas. 7.2.4.4 RASCADOR Los cuerpos extraños y las partículas que caen contra el flujo de los gases calientes y pasan por la corona de álabes, se juntan en la parte inferior del canal circular, siendo éste parte del cuerpo del molino. En el arranque o durante la marcha del molino, dicho material es empujado por los rascadores y depositado en tolvas de rechazo localizadas en la parte inferior del molino. Debido al difícil acceso de los rascadores, éstos no son revisados frecuentemente; su inspección es importante ya que la estructura que soporta las placas antidesgaste puede llegar a deteriorarse y producir un daño mayor.

7.2.5 SEPARADORES

El propósito de un separador en un molino de rodillos es seleccionar el material alimentado a éste, consistente en una mezcla de partículas de diversos tamaños, en una fracción fina, mientras que la fracción gruesa es regresada al molino para su reducción posterior. Éstas son las bases con las cuales se evalúan las capacidades y limitaciones para los diferentes tipos de clasificadores usados en los molinos de rodillos. Con un molino de rodillos es necesario diferenciar los separadores dinámicos de los estáticos. Los dos tipos clasifican usando el principio de espiral, es decir, las partículas son transportadas por un flujo que viaja del exterior al interior del Capítulo: 7 Versión: 1.0


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separador. Las partículas de material son expuestas a la fuerza centrífuga debido al giro de la corriente de aire y a la de arrastre impuesta por el ventilador del molino. Para los molinos de rodillos tenemos los siguientes tipos de separadores: 1. Separad Separador or estát estático ico centríf centrífugo ugo.. 2. Separador dinámico. 3. Separad Separador or de de primer primera a gener generaci ación. ón. 4. Separad Separador or de de segund segunda a gener generaci ación. ón.

7.2.5.1 SEPARADOR ESTÁTICO CENTRÍFUGO El separador estático centrífugo funciona de la misma manera que un ciclón, la única diferencia es que la mezcla de aire/material es distribuida de manera uniforme alrededor de la circunferencia y fluye a través de una gran cantidad de álabes, como se muestra en la figura 7.23. Cuando las aspas son colocadas radialmente existe una separación por el simple cambio de dirección del flujo en el plano vertical. Con una colocación angular de las aspas el flujo adquiere una componente radial, la cual no es muy significante. Con una posición de 60 grados, en la cual las partículas tienen un rozamiento en la superficie de la aspa, la componente radial es de 70% aproximadamente. El ángulo de las aspas se puede mover para ajustar la finura. En el diseño tradicional el flujo de las partículas proviene de la parte inferior y se impacta contra la tapa del clasificador para después acelerarse con un cambio de 90 grados en la dirección. En un separador centrífugo con una tapa redondeada, las partículas que viajan en el flujo de aire son aceleradas antes de entrar a los álabes. Esto incrementa la velocidad en la componente tangencial la cual es mayor a 70% logrando una mayor selectividad del material. La caída de presión es de 100 a 150 mm de columna de agua.



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Figura 7.23 Separador estático.

7.2.5.2 SEPARADOR DINÁMICO Conocido como separador de canasta de malla. Usado principalmente para molino de carbón. La canasta es rotatoria y usa malla alrededor de la canasta; el principal problema es que esta malla se obstruye con material. El primer molino de Loesche para moler carbón data de 1928 y disponía de un clasificador dinámico llamado "cesto con mallas" . Este clasificador, mostrado en la figura 7.24, fue usado hasta los años 50, algunas veces en plantas de energía pero principalmente en la industria de cemento, para la molienda de carbón y materias primas. Ya en estos años, las finuras requeridas en el carbón eran altas, llegándose a producir en algunos casos productos con 8 a 12% de residuo en malla de 90µm. Esta finura era alcanzada con este separador. Sin embargo, las mallas y los conos concéntricos entre las mallas tendían a bloquearse muy fácilmente por lo que se propusieron nuevas soluciones para resolver estos problemas.



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Figura 7.24 Separador de canasta de malla.

7.2.5.3 SEPARADOR DE PRIMERA GENERACIÓN En 1957 el clasificador con rotor de aspas, ahora conocido como separador de jaula de aspas, evolucionó del separador de cesto de mallas. Este separador evita cualquier reducción en la velocidad tangencial tal como ocurre, por ejemplo, en separadores centrífugos al reducir el volumen bajo una carga parcial o cuando se tiene una alta concentración de partículas. El rotor acelera las partículas finas por medio de la fricción del aire y las partículas gruesas por contacto directo con las aspas a la velocidad circunferencial de éste. Ver figura 7.25. Esta velocidad puede ser ajustada según se requiera, independiente del volumen que se maneje, al cambiar la velocidad del rotor. Un flujo de gases en forma de espiral, proveniente de la corona de álabes, combinada con la forma del cuerpo del molino donde se encuentra empotrado el clasificador (el cual se hace más ancho en la parte superior), significa que un flujo radial es producido en el rotor incrementándose en la parte superior del aspa. Las fuerzas centrífugas varían según las dimensiones del rotor, éstas aumentan en la parte superior al hacerse más ancho el rotor. Por lo tanto un rotor de aspas inclinadas clasifica muy uniformemente a lo largo de toda la longitud del aspa. Además, la diferencia de velocidad a lo largo del aspa selectora compensa el aumento de abertura debido al aumento del diámetro. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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Este tipo de separador es usado en molinos MPS y Loesche con el inconveniente de un alta caída de presión en el separador, debido a un aumento de recirculación de material rechazado en la parte superior del separador.

Figura 7.25 Separador con rotor de aspas.

7.2.5.4 SEPARADOR DE SEGUNDA GENERACIÓN Este separador es una modificación del de primera generación. Aquí lo que se hace es colocar un cono en la parte inferior del separador anterior donde se colectan los gruesos, los cuales son descargados al centro de la mesa de molienda. Loesche también desarrolló un clasificador de segunda generación para las necesidades de molinos de rodillos conocidos como separador con rotor de Jalosías. El separador de Jalosías (LJKS), mostrado en la figura 7.26, es una combinación de un separador dinámico y estático. La clasificación se realiza en varias etapas:



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Figura 7.26 Separador LJKS.

x Clasificación por un remolino centrífugo: El plato de molienda tiene una corona de álabes segmentada a su alrededor; la separación entre los segmentos está dispuestas con un ángulo de inclinación. El chorro de aire que sale de la corona de álabes y el material que sale del plato de molienda tienen un movimiento de remolino. El movimiento de remolino ejerce una fuerza centrífuga sobre el material, el cual es arrojado hacia las paredes de molino por efecto de la fuerza centrífuga. Los muestreos han demostrado que en el material contenido en esta separación preliminar prácticamente no se encuentra producto terminado. Esto significa que la primera fracción de material grueso es removida antes de que llegue al separador y la curva característica del material a clasificar es mejorada por el efecto de la corona de alabes. Este tipo de separación se presenta en todos los molinos con inclinación en los segmentos de la corona de álabes. x Clasificación por el efecto de Jalosías : Los conos de diferentes diámetro colocados concéntricamente uno dentro de otro producen un cambio de dirección del flujo primero hacia arriba y después hacia abajo y finalmente en un flujo radial horizontal. Una segunda parte del material grueso es separado por estos cambios de dirección. x Clasificación por los soportes de guía. Los conos de Jalosías colocados concéntricamente uno dentro de otro están sostenidos por placas verticales. Estas placas tiene cierto ángulo con respecto a la dirección radial en el eje vertical de manera que funcionan como las placas del estator de un molino de cemento, tomando en este caso el flujo en espiral creado por la corona de álabes y transmitiéndoselo al flujo de material. Lo anterior ejerce Capítulo: 7 Versión: 1.0


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una fuerza tangencial sobre las partículas, liberando de carga al flujo y al separador. Esto viene a dar una tercera separación de material grueso al separarlo por efecto de fuerzas centrífugas. x Clasificación por efecto de cascada. Además de esto los Jalosías también producen una clasificación por efecto de cascada. El material que fluye por la parte superior experimenta una clasificación dinámica y estática al fluir hacia la parte inferior. El material dinámicamente clasificado, que cae por efecto de la gravedad, es sometido a otro flujo de aire al caer al siguiente cono y sometido a una segunda clasificación secundaria . Este proceso es repetido muchas veces a la largo de todos los conos. Finalmente otra de las funciones del Jalosías es nivelar la cantidad de finos a lo largo de las aspas del separador. El material que será clasificado y que ha sido molido por los rodillos del molino está libre de gran parte de material grueso debido a : 1. el efecto de espiral ocasionado por la corona de álabes y 2. el cambio de dirección del flujo, y el flujo en espiral dentro de las Jalosías, antes de que sea sometido a una clasificación dinámica. El material que ha sido preparado en esta manera es alimentado a las aspas del separador dinámico, las cuales son prácticamente paralelas a las Jalosías. La velocidad del rotor incrementa la velocidad tangencial de la mezcla de polvo y gas; el vórtice y las fuerzas centrífugas generadas pueden ser incrementadas o disminuidas por la velocidad del rotor. Debido a una mayor sección transversal de las Jalosías por la cual atraviesa el flujo, las aspas del clasificador muestran menos desgaste en comparación con los clasificadores convencionales. Además presentan una menor caída de presión. En molinos Fuller-Loesche se coloca un separador tipo Osepa, en el cual los retornos van al centro del plato de molienda; además la descarga de gruesos tiene colocada una chapaleta para evitar el succionar aire por este ducto. Ver figura 7.27.



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Figura 7.27 Separador con cono para gruesos. Los aspectos a cuidar en los separadores son las vibraciones, lubricación de chumaceras y temperatura de salida de los gases (máximo 115°C) ya que todo esto daña los rodamientos que soportan al separador. También debe verificarse el desgaste en las aspas especialmente en la parte inferior del mismo. Al momento de iniciar la marcha, se debe verificar el giro del separador según plano; el estar invertido causa una disminución considerable en la capacidad de molienda y aumenta la caída de presión. Este giro debe de ser en el mismo sentido que la inclinación de la corona de alabes.

7.2.6 CUERPO DEL MOLINO El cuerpo del molino se encuentra dividido en tres partes, como se muestra en la figura 7.28: 1. Parte inferior. 2. Parte media. 3. Parte superior.

Parte Superior

Parte Media

Parte Inferior

Figura 7.28 Partes del cuerpo del molino.

7.2.6.1 PARTE INFERIOR Consiste en la estructura que soporta todo el molino. Se compone principalmente del bastidor, de la placa base del reductor, de las columnas de soporte de balancines, ductería de gases calientes y tolvas de rechazos. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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La parte inferior del molino tiene dos funciones. Sirve como base y como soporte para las piezas de molienda y componentes de transmisión de fuerzas, también sirve para transportar los gases calientes del horno hasta la corona de álabes que circunda el plato. La corona de álabes se encuentra en la parte superior del canal circular. Las fuerzas de molienda se trasmiten desde los rodillos a través del plato y del reductor del molino al bastidor base y de allí a la cimentación. La transmisión de fuerzas requeridas para la molienda se apoyan en las columnas. Las fuerzas centrífugas del plato generan, durante la molienda, fuerzas de cizallamiento y de torsión en cada balancín y soporte de cojinete. Estas fuerzas se absorben por la combinación de columnas y puentes y la subsiguiente cimentación. La tubería de gases calientes lleva los gases del precalentador del horno hasta la parte inferior del molino. Las intersecciones de la tubería de gases están calculadas de tal manera que se elimine la resistencia al flujo en todas las condiciones de marcha del molino. La ductería de gases pasa el gas caliente al canal circular, el cual circunda al cuello del plato. Por razones económicas de mantener la altura del molino al mínimo posible, el volumen del canal circular está diseñado para que transforme casi toda la energía cinética de los gases calientes en presión estática. Esto facilita la distribución casi uniforme del gas del cuello del plato, permitiendo el escape del gas por la corona de álabes hacia la cámara de molienda. El material y las partículas extrañas rechazadas por el molino, que pasan a través de la corona de álabes a la parte inferior del molino, se extraen mediante rascadores, que se encuentran debajo del plato, y son echados a la resbaladera de rechazos.

7.2.6.2 PARTE MEDIA Las planchas fundidas se instalan cada una con 2 o 3 contrapernos al cuerpo superior del molino por tanto son fáciles de cambiar. Los pernos son instalados con arandelas selladoras para evitar entradas de aire falso. 7.2.6.3 PARTE SUPERIOR La parte superior constituye la carcaza del separador. Además guía las mezclas de gas y polvo en el separador. Aparte de soportar el peso del separador, no tiene otra función. Esta carcaza cilíndrica es soldada a la parte media del cuerpo del molino.

7.2.7 MOTOR Y ACCIONAMIENTO La mayoría de los motores son de velocidad fija. Algunos molinos de carbón, por necesidad, tienen motores de velocidad variable, para variar la producción de acuerdo a la velocidad de la mesa; ya que la alimentación al horno es directa de la producción del molino. El motor depende de aspectos económicos y eléctricos. En molinos donde no se pueden levantar los rodillos se usa un motor de giro lento, para esto es necesario tener un arreglo especial para acoplar y desacoplar este giro. Un ejemplo es el molino Pfeiffer en el cual es necesario tener una cama de material uniforme en la Capítulo: 7 Versión: 1.0


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pista de molienda antes de arrancar el molino. Esto se logra alimentando material al molino acoplado con el giro lento y posteriormente acoplar el molino con marcha normal.

7.3 DIMENSIONAMIENTO 7.3.1 CÁLCULO DE PRODUCCIÓN Y POTENCIA

El diseño de un molino de rodillos, como cualquier equipo o máquina industrial, se realiza con base a la producción solicitada por el cliente. Así, la capacidad de producción de un molino de rodillos es un dato para el diseño y dimensionamiento del mismo. La capacidad de producción está definida como la cantidad de material que pasa en el espacio de molienda, comprendido entre la mesa y los rodillos, a la velocidad de giro. Onoda-Kobe (OK) desarrolla la proporcionalidad: P | DR  A R  D T  n  z MPS establece una relación similar con la capacidad de producción: P | A R  s  n | D R2.5 F. Feige presenta en un artículo publicado en el ZKG de agosto de 1993 esta relación en una ecuación de igualdad: P  z  v T  (1 H)U  A R  s que, usando las relaciones: A D s O= R T T F DR DR DR se obtiene: P  z  k *  (1 H)U  DR2.5  O  T  F Cuando se han definido la capacidad deseada y algunas características genéricas del molino, se establece el cálculo de consumo de energía necesaria para la molienda. Este consumo de energía depende esencialmente de la alimentación, de la altura de la cama de material, de la configuración geométrica de la mesa y de los rodillos. Algunos fabricantes de molinos, como F.L.Smidth, realizan el cálculo de consumo de energía con los datos de molturabilidad obtenidos en el laboratorio con un molino de ensayo: N = P  Wi y emplean la siguiente ecuación para relacionar el consumo de energía a las características del molino y sus partes: n N = P  Pe  D m   S 60 pero como Pe, Dm y n son función de DT, y P es característica del material, el cálculo de potencia queda: N  k **  D 2.5 T F. Feige calcula la potencia requerida para la molienda despreciando las pérdidas mecánicas y por fricción en la siguiente ecuación: Capítulo: 7 Versión: 1.0


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N  z  tgE  v T f ^( H)U; F; O;T` Polysius menciona que la capacidad de producción y la potencia consumida en la molienda es proporcional al diámetro de la mesa: N | D 2.5 T OK y MPS establecen el cálculo de potencia en relaciones similares a las de producción, que resultan en proporción al diámetro de la mesa a la 2.5 De lo anterior se puede concluir que la producción y el consumo de energía en un molino de rodillos depende del número de rodillos, de la molturabilidad del material, de la velocidad de la mesa y del volumen de aire (como se verá más adelante); y se incrementa en proporción al diámetro de la mesa elevado a la 2.5

7.3.2 DIMENSIONAMIENTO DE LA MESA DE MOLIENDA

El diámetro, DT, de la mesa del molino se obtiene a partir de la ecuación de potencia (o producción) presentadas en el subtema anterior 7.3.1. F.L.Smidth emplea en sus cálculos de dimensionamiento el diámetro medio de molienda, Dm, que es el punto donde la mesa gira a igual velocidad que el rodillo. El diámetro medio es el 80% del diámetro de la mesa. La velocidad de la mesa se calcula a partir de las ecuaciones de Froude y de fuerza centrífuga: v2 2 Fr  lg F  m R w2 que sustituyendo los datos del sistema, resultan: 2  VT2 m  D T  n 2 m  v 2T 2  Fr  F DT  g 2 2 DT y que son constantes y cumplen: v 2T 2 |F Fr | DT v 2T  constante DT Finalmente de este modo, se reagrupa esta última ecuación para obtener la relación entre la velocidad de la mesa con el diámetro de la misma; relación en la cual coinciden todos los fabricantes de molinos: v T  k ***  D T Como corolario, la velocidad de giro de la mesa (rpm) está en la siguiente proporción al diámetro de la mesa: 1 n| DT Así, la velocidad de giro de la mesa depende de la raíz cuadrada del diámetro de la mesa, y también de la geometría de la cámara de molienda como un todo y de las propiedades físicas y mecánicas del material a moler. La velocidad de Capítulo: 7 Versión: 1.0


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molienda es casi siempre la misma para todos los molinos con un diámetro de mesa dado. Hay un rango de velocidad óptima donde el consumo de energía es mínimo.

7.3.3 DIMENSIONAMIENTO DE LOS RODILLOS Las dimensiones de los rodillos, diámetro y ancho, están en función directa al diámetro de la mesa de molienda. Por ejemplo, para un molino Atox de carbón el diámetro y el ancho del rodillo se dimensionan al 60 y 20% del diámetro de la mesa, respectivamente. Otros fabricantes dimensionan los rodillos con diámetros del 57 al 64% del diámetro de la mesa. Con estas dimensiones y con el número de rodillos se calcula el área de molienda proyectada sobre la mesa como: A P  z  D R  A R Según F.L.Smidth y Polysius la fuerza de trabajo en la molienda es proporcional al cuadrado del diámetro de la mesa. Para molienda de carbón, F.L.Smidth emplea una proporción de 215 en la constante de la ecuación: FT  k ****  D 2T Onoda-Kobe la define como una función de las alturas de cama de material antes de entrar al rodillo para ser molido y después de salir de éste. Con los cálculos de fuerza y área de molienda, se puede calcular la presión de trabajo como una relación de éstos: F Pe  T A P Según F.L.Smidth, la presión de trabajo para molienda de crudo es de 800 2 kN/m , para molienda de cemento 1000 a 1800 kN/m 2, y para molienda de carbón 500 a 600 kN/m 2.

7.3.4 PARÁMETROS DE OPERACIÓN Algunos fabricantes han correlacionado ciertos parámetros de operación claves en la molienda en función de la geometría del molino. F.L.Smidth presenta las siguientes: Q mín  6372  D2.5 T 0.56 'P  350  D T Tmá x  0.03  D T 1-H AP AR Dm DR DT F Fr FT g

Simbología Compactividad del material Área proyectada de molienda, en m2 Ancho del rodillo, en m Diámetro medio de molienda, en m Diámetro del rodillo, en m Diámetro de la mesa, en m Fuerza centrífuga, en N Froude Fuerza de molienda, en kN Aceleración de la gravedad, m/seg2 Capítulo: 7 Versión: 1.0


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k* k**.. l m n N P Pe Qmín U s Tmáx P v vT w Wi z 'P

Constantes de proporcionalidad Posición radial, en m Masa, en kg Velocidad de giro de la mesa, en rpm Potencia de molienda, en kW Capacidad de molienda, en tph Presión específica de molienda, en kN/m 2 Flujo mínimo en el molino, en m 3/h Densidad del material, en ton/m 3 Altura de la cama de molienda, en m Tamaño máximo de la alimentación, en m Factor de fricción (0.1 para carbón, 0.09-0.11 para crudo, 0.07-0.09 para cemento, 0.09-0.10 para escoria. Velocidad característica, en m/seg Velocidad de la mesa, en m/h Velocidad angular, en 1/seg Molturabilidad del material, en kWh/ton Número de rodillos Caída de presión en el molino, en mm c.a.



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7.4 PROCESO DE MOLIENDA

Esta clase de molinos comprende muchas variantes aunque haya entre ellos ciertas disposiciones básicas en común. Existe la ambigüedad de que no siempre son rodillos los elementos que actúan como moledores, puesto que incluyen máquinas que funcionan con bolas en vez de rodillos. La característica común de todas estas maquinarias es comprender unos rodillos (o bien otros elementos comparables), que se mueven según una trayectoria circular sobre un lecho de material de alimentación, contra el cual son prensados por medio de fuerzas verticales aplicadas externamente a ellos, siendo el material reducido por una combinación de fuerzas de compresión y de corte. Los molinos de rodillos empleados en la industria del cemento usan elementos moledores de varios tipos. En unos molinos pueden ser rodillos cilíndricos, en otros son de sección tronco-cónica, o bien son de laterales planos y en la superficie circunferencial convexos. Algunos de sus primeros constructores emplean bolas como elementos moledores. La fuerza que mantenía los rodillos o bolas apretados contra el lecho de material puede ser ejercida por la gravedad, por la fuerza centrifuga, resortes de presión, acción hidroneumática, etc. En los últimos años al alcanzar los molinos de rodillos grandes capacidades de producción, se han difundido ampliamente en la industria del cemento, empleándose en la molienda de carbón y crudo, inicialmente, y posteriormente en la molienda de cemento. Su desarrollo técnico ha conducido a grandes avances, sin llegar a su límite, y no hay razones válidas que expliquen el porqué no se han fabricado molinos de mayores dimensiones y producciones más altas. El material de alimentación llega después de los parques de almacenaje y su mezcla deseada a través de las básculas dosificadoras con ayuda de cintas transportadoras hasta el molino. Allí el material pasa por una esclusa de múltiples chapaletas, que al mismo tiempo tiene como función la de cerrar herméticamente al molino con respecto a su ambiente, y pasa a través de una resbaladera hasta el plato del molino. La resbaladera de alimentación puede pasar por la carcaza lateral del separador y el cuerpo del molino hasta el plato de molienda, o se podría alimentar centralmente pasando por la parte superior del separador. La segunda versión es una versión especial. Se emplea al encontrar un material muy húmedo con el peligro de que en una resbaladera de alimentación inclinada, el material se pegaría y se obstruiría. El plato del molino está fijamente instalado sobre el reductor del molino y gira con una velocidad constante. La molienda es una interacción de presión y fricción, mediante el sistema hidroneumático, al entrar en contacto los rodillos con el material a moler; el émbolo del cilindro hidráulico se eleva durante el proceso de molienda mediante el balancín y el líquido de la cámara superior del cilindro se desplaza al acumulador hidráulico llenado con gas. Esto comprime el gas que funciona como muelle. El material triturado es llevado por la corriente ascendente de gases calientes. Capítulo: 7 Versión: 1.0

Elaboró: JCA, FJE Revisó: EDP

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Las fuerzas centrífugas envían el material molido del plato de molienda a la parte superior de la corona de los álabes, que circunda el plato de molienda. Los gases provenientes del horno a través del ventilador del molino, transportan el material molido hacia arriba hasta el separador por todo el molino. El contacto íntimo del material con los gases calientes evapora la humedad del material molido inmediatamente. La humedad residual es de aproximadamente 1%. Esta mezcla de polvo-gas es transportada desde el molino hasta el separador, que se encuentra directamente por encima de la parte superior del molino. El separador clasifica el material molido, el material todavía demasiado grueso vuelve a caer sobre el plato. El material molido pasa el separador y con la corriente de gases calientes, producida por el ventilador del molino, llega al filtro. El material que no ha sido triturado al tamaño especificado es rechazado por el separador y vuelve a pasar por los rodillos. La parte inferior del molino tiene dos funciones: sirve como base y consecuentemente de soporte para las piezas de molienda y los componentes de transmisión de fuerzas, y también para transportar los gases calientes del horno hasta la corona de álabes que circunda el plato. Las fuerzas de molienda se transmiten desde los rodillos a través del plato y del reductor del molino al bastidor base y de allí a la cimentación. Los componentes de transmisión de fuerzas requeridos para la generación de las fuerzas de moleienda se apoyan en las columnas. La tubería de gases calientes lleva los gases con polvo del intercambiador del horno giratorio hasta la parte inferior del molino. La intersección de la tubería de gases está calculada de tal manera para que se elimine la resistencia al flujo en todas las condiciones de marcha del molino al mínimo. Las tuberías de gases pasa el gas caliente al canal circular, el cual circunda el cuello del plato. Por razones económicas de mantener la altura del molino al mínimo posible, el volumen del canal circular esta diseñado para que transforme casi toda la energía cinética de los gases calientes en presión estática. Esto facilita la distribución casi uniforme del gas cerca del cuello del plato; permitiendo el escape del gas por la corona de álabes hacia la cámara de molienda sin la creación de turbulencias. Las partículas extrañas, rechazadas por el molino a través de la corona de álabes, y el material a moler, que en caso de un fallo de suministro de energía pasa por la corona de álabes a la parte inferior del molino, se extraen mediante los rascadores, que se encuentran debajo del plato, echándolas a las tubería de gases calientes. De allí se van a la resbaladera de rechazos. En el fondo del canal de gases del molino se encuentran dos embudos en forma de pirámide. Allí llegan los cuerpos extraños y el material molido, que en el arranque y parada y fases de marcha vacía se acumulan en el plato, saliendo por resbaladeras. Estas resbaladeras están fijamente unidas con sendos extractores vibrantes. Desde estos extractores el material pasa directamente, a través de chutes, a dos transportadores vibrantes conectados en serie, y desde el último de los dos a una compuerta de doble chapaleta. Esta compuerta de doble chapaleta garantiza la hermeticidad del molino y a su vez, alimenta al transportador de Capítulo: 7 Versión: 1.0


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cangilones que se encarga de la extracción de los rechazos desde el foso bajo el molino, hasta el elevador de cangilones. Desde este elevador se lleva a cabo el retorno del material al circuito de alimentación al molino o a la tolva de rechazos. Para prevenir daños en los rodamientos de los rodillos de molienda y las juntas de los rodillos, se emplea el aire de barrido en la holgura entre el eje rotativo y el balancín no-rotativo. El aire de barrido proveniente de un ventilador pasa por una tubería central con sus conexiones flexibles a los rodillos. Al trabajar el molino normalmente en depresión, el aire de barrido funciona especialmente al cambiar las funciones y en caso de operaciones especiales, cuando pueden producirse dentro del molino presiones “positivas”. El molino se acciona por un motor eléctrico por medio de un reductor de dos o tres pasos. El motor puede ser del tipo de jaula de ardilla que se conecta directamente o por medio de un arrancador estatórico. Un rodamiento axial de segmentos en la parte superior de la carcaza del reductor acepta las fuerzas de molienda. Los procesos a que se somete el material en un molino de rodillos son los siguientes: 1.- ACCIÓN TRITURADORA DE LOS MOLINOS DE RODILLOS. La acción trituradora se desarrolla por los elementos moledores rodando sobre un lecho circular de material de alimentación. Los trozos de material mayores son triturados por los rodillos como en una trituradora de cilindros, pero los trozos pequeños son reducidos por acción de rozamiento. El material pulverizado se derrama por el borde de la mesa o bandeja de molienda, la terminología varía según los fabricantes, siendo arrastrado por una corriente de aire a gran velocidad, de modo que las partículas finas se llevan al clasificador y los gruesos caen sobre la pista de molienda. Este es el efecto de separación preliminar, que se distingue de la separación final que se cumple dentro del clasificador situado en lo alto de la caja del molino. Debido al corto tiempo de permanencia del material de alimentación en la cámara de molienda, comparado con el que se da en los molinos tubulares, el lecho de material se mantiene substancialmente libre de partículas finas que no exigen una molienda posterior, cargando sin necesidad el molino y con tendencia a la formación de aglomeraciones indeseables. Las condiciones básicas importantes para que un molino de rodillos realice una molienda eficaz son que los elementos moledores puedan ejercer una buena acción de agarre del material, que su presión sea la adecuada y que se forme un lecho de material estable. 2.- ACCIÓN DE AGARRE DE LOS ELEMENTOS MOLEDORES. En los molinos de rodillos, y así mismo en las trituraciones de cilindros, existe una relación geométrica entre el diámetro de los elementos moledores y el tamaño máximo de las partículas que pueden ser agarradas por ellos. Si los rodillos no pueden agarrar al material, menos podrán molerlo. Para que esto no suceda, las partículas de material de alimentación no deben sobrepasar el tamaño máximo de entrada. En caso contrario, las partículas son rechazadas por el rodillo y proyectadas fuera de ellos. El tamaño máximo que se puede admitir es, aproximadamente, de 1/15 a 1/20 el diámetro de los rodillos. Cuando el material de alimentación cumpla con el requisito del limite máximo admisible para el tamaño de Capítulo: 7 Versión: 1.0


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las partículas, la acción de agarre depende de la distribución granulométrica y del coeficiente de rozamiento del lecho del material. Por su parte, el lecho de material debe poseer estabilidad suficiente para no ser desplazado por los rodillos y, además, para que éstos rueden realmente sobre el material de alimentación y no tan sólo se deslicen sobre el mismo; será necesario que se desarrolle una fuerza de rozamiento suficientemente grande entre el lecho y los rodillos. Puede suceder que, funcionando el molino en condiciones estables, cambie bruscamente la composición granulométrica del material de alimentación, por ejemplo, por efecto de la segregación del material contenido en la tolva de alimentación durante su vaciado, recibiendo entonces el molino sólo material fino, con lo cual se altera temporalmente el lecho de material con perjuicio de su estabilidad. Parte del material es rechazado y por ello se reduce el espesor del lecho, y si no varia la presión de los rodillos, aumenta la presión específica sobre el material pudiendo suceder que los rodillos “toquen el plato de molienda” y de ello resulta una fuerte vibración en el sistema. Variando la alimentación en su composición, molturabilidad, finura y contenido de humedad, el molino debe esmerarse en conseguir una adecuada capacidad de agarre por parte de los rodillos, de modo que logren hacer frente a todas las variaciones indicadas que pueda presentar el material de alimentación. Entre las medidas propuestas se incluyen la provisión de rodillos y pistas de molienda con perfiles salientes a modo de crestas, o bien utilizar las juntas de los segmentos que forman las pistas para intercalarles dichos salientes a fin de aumentar positivamente su capacidad de agarre. Otra posibilidad ensayada es la de emplear segmentos alternados con diferencias en sus resistencias al desgaste o dar a los rodillos una superficie corrugada aplicando líneas de soldadura especial para altas resistencias a la abrasión. El anillo de retención que bordea el perímetro de la pista de molienda sirve para mantener el espesor del lecho de material dándole la estabilidad necesaria. En las grandes máquinas, la presión de los rodillos se aplica hidroneumáticamente, variando según las condiciones que presente el material. 3.- AGARRE DEL MATERIAL. Las partículas del material de alimentación son agarradas entre el rodillo y la pista de molienda. Las partículas mayores, sobresaliendo, son las primeras en ser comprimidas y rotas, por concentrarse encima de ellas la presión ejercida por el rodillo que excede por mucho su resistencia. Luego, la presión del rodillo actúa sobre las partículas que siguen en tamaño, y así sucesivamente. Este proceso continúa hasta alcanzar la parte más estrecha de la separación entre el rodillo y la pista de molienda. La continua y progresiva reducción de tamaño irá acompañada del correspondiente aumento de la superficie específica del material.



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Figura 7.29 Acción de agarre del material de alimentación en un rodillo y la pista de molienda.

4.- COMPACTACIÓN DEL LECHO DE MATERIAL. Juntamente con la reducción de tamaño ocurre una redistribución de las partículas individuales, después de aplastadas por la carga. Las fuerzas de compresión y de corte dan lugar a un nuevo efecto de reducción, sobre todo por rozamiento, que es el factor clave de la pulverización fina, auxiliado por una cierta cantidad de movimiento, dependiente de las peculiaridades del molino, entre los rodillos y la pista de molienda. Este movimiento relativo también contribuye a prevenir las adherencias en la pista si el molino se alimenta con material húmedo o pegajoso. 5.- ESPESOR Y ESTADO DEL LECHO DE MATERIAL. Ya se dijo que la reducción final en el molino de rodillos se realiza, substancialmente por fricción, o sea, por restregadura de las partículas entre sí, sometidas a compresión y corte, mientras se distribuyen en el lecho. Para el cumplimiento de tales requisitos se exigen las siguientes condiciones: x Presión específica de molienda suficientemente alta. x Número de puntos y zonas de contacto de las partículas entre sí, bastante elevado. x Suficiente posibilidad de movimiento de unas partículas respecto a otras. Estas condiciones se relacionan entre sí directamente: aumentando el espesor del lecho de material, sin variar la presión de los rodillos, disminuye la presión específica sobre el material. De otro modo, disminuyendo el espesor del lecho aumenta la presión específica, pero se restringe el ámbito para el movimiento relativo de las partículas y el número de puntos y zonas de contacto entre ellas. Luego, en un molino de rodillos, para cada lecho de material, se debe corresponder la presión específica de molienda necesaria para pulverizar el material con el espesor del lecho que convenga para que el producto final alcance la finura propuesta. Si la composición granulométrica del material de alimentación y su Capítulo: 7 Versión: 1.0


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aptitud para la molienda se mantienen constantes y es suficiente la fuerza de rozamiento, se conservara sobre la pista de molienda un lecho de material de espesor más o menos uniforme y de estabilidad suficiente. Con materiales difíciles será necesario controlar y poder variar la altura del lecho de material mediante anillos de contención o por otros métodos. Cuando el material de alimentación es muy seco o va cargado de partículas finas se puede lograr su estabilización por humedecimiento.

Figura 7.30 Área efectiva de la acción de molienda ejercida sobre el material al pasar el rodillo en función del espesor del lecho del material. En la molienda de materiales blandos, como las arcillas, la adición de caliza dura alta en cal, no tan sólo sirve para corregir la composición química del crudo en su deficiencia, sino que se ha probado que mejora la marcha de los molinos de rodillos en lo que se refiere a su rendimiento y normalidad de funcionamiento, prefiriéndose que las partículas de la caliza en la entrada sean lo mayores posibles dentro de los límites que pueda aceptar el molino. Su efecto beneficioso, de un lecho formado por gran cantidad de partículas finas y blandas envueltas en una mayor proporción de partículas recicladas del separador ya trituradas, estriba en su actuación como “manchas duras” puntuales, con mayor resistencia al paso de los rodillos, provocando un ligero levantamiento de los mismos. Los rodillos, con su acción mecánica o hidroneumática, retroceden sobre el lecho cuando se enfrentan con un lecho de partículas muy finas, que les exige un mayor trabajo en la trituración, pero la presencia de “manchas duras” facilita una mayor eficiencia en la pulverización fina. En general se puede afirmar que con una alimentación a base de materiales difíciles por el escaso rozamiento, debido a propiedades específicas o a su composición granulométrica, es posible mejorar en diversos aspectos tales como la producción del molino, su buena marcha y su consumo específico de energía, mediante la adición de partículas duras y gruesas. Se consiguen efectos análogos cuando los materiales de alimentación tienden a compactarse sólidamente sobre la pista de molienda debido a su contenido de humedad y a su composición, por ejemplo si comprenden una alta proporción de arcilla. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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6.- VELOCIDAD DE MOLIENDA. TIEMPO DE PASO POR LOS RODILLOS. Además de los factores anteriormente considerados, la velocidad de molienda es, en orden de magnitud, otro de los factores importantes que rige el proceso de reducción de tamaño en un molino de rodillos. La velocidad de molienda se determina por las dimensiones de la pista de molienda y el valor de la fuerza centrífuga necesaria para el transporte de material. Dejando aparte las obligadas diferencias menores entre las formas particulares de los varios modelos de molino, la velocidad de molienda es casi la misma, en todos los molinos de rodillos usuales, para un diámetro dado de la pista de molienda. El aumento de la velocidad de molienda en una proporción sustancial es muy poco beneficioso ya que, desarrollándose una mayor fuerza centrífuga, se acorta el tiempo de permanencia del material sobre la pista de molienda. Además, como el tiempo de paso de los rodillos, es decir, el tiempo durante el cual una partícula cualquiera de material está sometida a la acción del rodillo es reducido, la presión de molienda disponible no puede utilizarse efectivamente para la rotura de las partículas. Por la tecnología de los ensayos de materiales es bien sabido que, cuando se aplican cargas por compresión a velocidades notablemente elevadas (razón de incremento de la tensión) con respecto a las normalmente empleadas en los ensayos de resistencia, se observan resistencias a la rotura claramente más altas. En los molinos de rodillos que trabajan con las velocidades de molienda y presiones usuales, las razones de incremento de la tensión a que se someten las partículas de material son varias veces mayores que aquéllas que se dan en los ensayos de resistencia a la compresión. Luego, el incremento en la velocidad de molienda tan sólo produce una mayor resistencia a la ruptura del material y no tiene ninguna finalidad útil. 7.- ALIMENTACIÓN. La alimentación de materia prima al molino deben hacerse de forma continua y regulable. La granulometría debe respetarse. Irregularidades y oscilaciones con respecto a la cantidad alimentada pueden causar la marcha intranquila del molino y desviaciones en la temperatura de salida del molino. Los cuerpo extraños entre la materia prima, como por ejemplo piezas metálicas, deben ser separadas antes de llegar al molino, ya que podrían llevar a daños mecánicos de las piezas de molienda y otros módulos del molino. En caso de poca o interrumpida corriente del material se deben de levantar los rodillos, para no causar daños en las piezas de molienda. Las esclusas de tres compuertas sirven para remansar el material a moler, trabajan como esclusas neumáticas a fin de impedir la interrupción del aire atmosférico en la cámara del molino que se encuentra bajo presión negativa. En una carcaza con sección rectangular se encuentran dispuestas en forma superpuesta 3 compuertas. Éstas se abren consecutivamente de tal forma, que siempre hay 2 compuertas cerradas cuando la tercera está en movimiento. Además, las esclusas se han acreditado en la práctica durante años, principalmente en aquellos casos en los que es preciso suministrar material húmedo a moler y deben evitarse las averías en servicios debidas a la formación de puentes de material. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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8.- PRESIÓN DIFERENCIAL SOBRE EL MOLINO. La diferencia de presiones antes y después del molino es una medida para la carga momentánea del molino y depende de: x Volumen de alimentación de material. x Caudal de gases. x Presión de molienda. x Velocidad del separador. Para asegurar una operación óptima e independiente en el molino, la presión diferencial estática entre la entrada y la salida del molino debe mantenerse constante. La pérdida de carga en el molino representa el grado de llenado del molino; el aumento de la diferencia de presión significa un incremento dentro del molino de la recirculación de partículas de tamaño superior al ajustado. Al mantener constantes el caudal de gases, la presión de molienda y la velocidad del separador según el reajuste durante la operación, sólamente queda el volumen de material alimentado que influye de manera decisiva en la presión diferencial. En caso de que la presión diferencial esté demasiado alta, el molino está “sobrecargado” y se producen vibraciones, rechazo de material y poca economía. Al sobrepasar los valores límites se produce una reducción y si fuese necesario se pararía la alimentación. Al alcanzar nuevamente los valores de operación normales, se vuelve a poner en marcha la alimentación o se aumenta. Durante el período de alimentación, la presión diferencial aumenta en mayor proporción que lo que ésta decrece disminuyendo la carga. El sistema de regulación deberá funcionar exclusivamente con la instalación de molienda en marcha. 9.- VIBRACIONES. La operación y situación inadecuada que se desvía de los valores normales puede causar vibraciones, las mismas podrían causar importantes daños mecánicos en el molino. Por tanto, se debe llevar un rígido control de las vibraciones del molino. Generalmente, nada más sobrepasar el primer valor límite se produce una alarma; al sobrepasar un segundo valor límite durante un determinado espacio de tiempo se para por emergencia el molino. Para vigilar la marcha del molino un sensor de vibraciones es montado sobre la puerta del molino. El sensor de vibraciones mide en dirección horizontal el movimiento del molino (mm/s). Es así que, en lo alto del molino se registran mayores vibraciones que en las cimentaciones. Los valores mecánicos medidos se convierten en señales eléctricas y son trasmitidas vía cable al indicador dentro del armario eléctrico, donde se amplifican. Tan pronto el indicador se excede de un valor predeterminado, se comienza con el proceso normal de parar el molino.



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10.- TEMPERATURA ANTES Y DESPUÉS DEL MOLINO. La temperatura después del molino se regula para que sea constante y garantice la humedad restante del material crudo. Según la humedad de alimentación de la materia prima se regula la temperatura antes del molino. Si la humedad de salida es muy baja, y se produce un exceso de calor, se puede reducir la temperatura después del molino al aumentar la inyección de agua. El agua sólamente se puede inyectar al molino si el volumen de gases es suficiente y durante la alimentación de material. La humedad residual del material molido es función directa de la temperatura de salida del molino, lo cual evidencia la importancia de mantener ésta constante. 11.- INYECCIÓN DE AGUA. Una instalación de molienda de harina cruda es equipada con un sistema de inyección de agua para disipar el calor excesivo en la corriente de gas caliente y/o estabilizar la cama de material molido. En el primer caso, el fin de este sistema es disipar una parte de la energía térmica suministrada por el horno mediante la evaporación de agua. El contenido de humedad de 1-2% del producto del molino no es suficiente para conseguir un trabajo efectivo del electrofiltro. Por esta razón, una cierta cantidad de agua se pulveriza dentro del molino. Por otra parte, se ha observado un ligero incremento en las vibraciones del molino cuando la humedad del material alimentado es baja (2 a 3 %), llegando a estabilizarse el sistema al incrementar la cantidad de gases calientes y el agua inyectada al interior del molino. El efecto del agua inyectada en la vibraciones del sistema es el mejoramiento de la acción de agarre de los elementos moledores contra el material; es decir, cuando el material no tiene suficiente humedad parte del rodillo queda atascado en el material, lo que provoca vibraciones por el esfuerzo extra que está realizando; y por el contrario, cuando el material tiene suficiente humedad éste se encuentra más compactado y el rodillo efectúa el trabajo de molienda por encima del material. Cuando el propósito del agua sea disminuir vibraciones, es preferible inyectársela directamente sobre cama de material. El grupo de inyección de agua consiste en la tubería desde la unidad de bombeo hasta el molino incluyendo las boquillas de inyección, los elementos de control y el montaje. La tubería que está conectada a la unidad de bombeo se divide en múltiples tuberías de alimentación. Las tuberías de alimentación terminan en la tubería distribuidora que está cerca de la brida de la parte inferior del molino. Cada tubería distribuidora se conecta con las boquillas de inyección mediante mangueras flexibles. Las boquillas de inyección están situadas de tal manera que pulverizan el agua entre los rodillos a una altura aproximadamente igual a la altura máxima de los rodillos. 12.- CAUDAL DE GASES. El molino recibe sólamente la cantidad de gases requerida por el diseño. El resto de los gases se desvía por el molino hasta que, conjuntamente con los gases de escape que ya no se llevan hasta el molino, se transportan hasta el filtro. El caudal de gases que pasa por el molino debe estar, según diseño y ajuste durante la puesta en marcha, constante. El caudal de gases es decisivo para la marcha tranquila, el comportamiento del molino, secado y finura. Una regulación exacta por Capítulo: 7 Versión: 1.0


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tanto es imprescindible. La falta de caudal de gases hace vibrar al molino y aumenta la cantidad de material de rechazo. Una excesiva cantidad de gases influye negativamente en la finura y desgaste y es además poco económico. En algunos casos si falta caudal de gases el molino se para por emergencia. Para asegurar una operación óptima e independiente del molino, la presión estática en los conductos de llegada de gases calientes deberá mantenerse constante. El control de presión a la entrada al molino con aire de dilución, cuando la temperatura de salida del molino se controla con uno ó dos generadores de gases calientes, se ajusta a través de una compuerta antes de la llegada al molino. Los valores típicos de operación de la presión serían: x Mínimo: r 0 mbars, alarma, emisión de polvo en el molino. x Máximo: ! 10 mbars, alarma, no se debe trabajar a una presión negativa  -5 mbars ya que esto implicaría un consumo de energía innecesario en el ventilador del molino. Para aportar el volumen de gases necesarios para secado y succión del material molido a través del molino, parte de los gases de salida del ventilador del molino según humedad de la materia prima y capacidad del horno se recirculan hacia el molino, ahorrando energía calorífica al mismo tiempo. Para medir el caudal de gases de recirculación se utiliza un venturi que se intercala en el conducto de gases, la pérdida de carga ó presión diferencial producida por el venturi es proporcional al caudal de gases. Las diferencias en esta pérdida son compensadas por medio de un elemento de regulación de la velocidad de giro del ventilador ó un registro de regulación. Para evitar daños en las mangas del colector por alta temperatura se controla ésta por medio de aportación de aire frío a través de una válvula de regulación. 13.- FINURA. La finura del producto final puede ajustarse al variar la velocidad del separador de acuerdo a los valores deseados, generalmente: Separador más rápido o Producto final más fino. o Producto final más grueso. Separador más lento La estabilidad de la finura del producto depende de que el caudal de gases a través del mismo se mantenga en todo momento constante, debiendo absorberse las variaciones producidas por las pequeñas variaciones de carga del molino u otras influencias exteriores. 14.- SEPARADOR. La carcaza bicónica, que compone la envolvente externa del separador, se sitúa directamente sobre el molino. La celosía está colocada entre la carcaza y el rotor, y está compuesta por anillos cónicos y separadores. A continuación del anillo cónico inferior de la celosía se encuentra el embudo fijado a la carcaza del separador por medio de tubos tensores. La carcaza, el embudo y la celosía tienen una forma tal que la velocidad del flujo ascendente de la mezcla aire/polvo, se distribuye de la manera más favorable al proceso de separación de materia prima molida. El separador giratorio de celosía es una unidad de ventilación forzada. El material premolido y seco fluye desde abajo y conjuntamente con el caudal de aire hacia el separador. La mezcla de aire/polvo fluye primero a través de la Capítulo: 7 Versión: 1.0


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celosía. Como consecuencia del flujo de aire/polvo desviado desde abajo y el ligero torbellino adicional de los distanciadores inclinados de la celosía, la mezcla es repartida uniformemente sobre las palas del rotor. Además se lleva a cabo con preclasificación en la celosía. Con la ayuda de sus hojas, el rotor giratorio entre la celosía imparte un giro al flujo. Debido al giro del rotor, el flujo de la mezcla de aire/polvo que llega lateralmente es acelerado por la velocidad periférica de las palas. El deseado tamizado de los granos se obtiene como resultado del estado de equilibrio entre la fuerza de succión del flujo de aire (producido por el ventilador del molino) y la fuerza centrífuga impartida a las partículas de polvo por el giro del rotor. Las partículas más pequeñas, sobre las que la fuerza de succión actúa con más intensidad, son transportadas afuera entre las palas del separador al orificio de descarga de éste. Todas las partículas en las que la fuerza centrífuga es mayor que la fuerza de succión directamente hacia adentro, se mueven hacia el exterior del rotor. Caen en una espiral descendente hasta el punto de paso inferior de las palas y desde aquí se deslizan hasta el embudo junto con el material molido preclasificado en la celosía. El embudo cónico produce un flujo regular de la granalla en el molino. Por un lado, el embudo separa la mezcla de aire/polvo ascendente del material que retorna de la celosía y rotor; y por otro lado realimenta el centro del plato de forma controlada, con la mayor parte del material que retorna donde serán finalmente triturados. El sentido de rotación del rotor depende, si el separador opera en conjunto con el molino, del sentido del torbellino del flujo de la corona de álabes. El sentido de giro del rotor y del torbellino de la corona de álabes debe ser idéntico. Las palas del separador van atornilladas al rotor de forma que el brazo más corto de estas apunte hacia afuera como se ve en la dirección del sentido de giro. El grado de finura del producto terminado que es producido por el separador depende de la velocidad a la que el rotor gira y del flujo de aire. El sistema se puede ajustar, dentro de un gran rango, para conseguir la finura deseada variando la velocidad del rotor. Si por alguna razón el caudal de aire debiera ser cambiado substancialmente, la velocidad del rotor tiene que ser ajustada correspondientemente para mantener un grado de finura consistente. Si el caudal de aire se incrementa, la velocidad del rotor deberá ser incrementada; si el caudal de aire se reduce, la velocidad del rotor debe reducirse. 15.- PRESIÓN DE MOLIENDA. Este valor es ajustado y buscado durante la puesta en marcha según los valores de garantía buscados y se controla constantemente. La presión de nitrógeno en los acumuladores deben ajustarse según las instrucciones del fabricante. Si la presión de trabajo es demasiado baja, entonces no hay suficiente rendimiento; y si es demasiado alta, es poco económica, pudiendo originar vibraciones e influir negativamente en el desgaste de las piezas de molienda. Mientras el molino está en marcha, la cámara del cilindro en la parte del vástago del pistón está con presión de aceite. El aceite presiona al pistón hacia Capítulo: 7 Versión: 1.0


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abajo en el cilindro y con ello tira del rodillo mediante el acoplamiento, cabeza de biela y balancín, hasta el lecho de molienda. Los movimientos del rodillo, subida y bajada, hacen que el pistón del cilindro con función del muelle realice los mismos movimientos. Mientras se realizan estos movimientos, se intercambia el aceite, en los ductos mencionados, entre el lado del vástago del pistón en la cámara del cilindro y los acumuladores hidráulicos. Al elevarse los rodillos, el aceite se desplaza con la presión a los acumuladores, de modo que los depósitos de nitrógeno se comprimen. El gas actúa por tanto, como muelle neumático. Las herramientas de trituración de un molino son el plato de molturación y los rodillos de molturación. El plato de molienda tiene una pista de molturación horizontal, que es accionada con un número de revoluciones constantes por medio de un reductor. Los rodillos de molturación, que giran alrededor de ejes localmente fijos, son apretados elásticamente contra el material a moler sobre el plato. En molinos más pequeños y más antiguos las fuerzas de los rodillos son generados con ayuda de muelles de acero, que unen entre sí los balancines, en las que se encuentran firmemente fijados los ejes de los rodillos. De esta forma se logra una compensación de la fuerza, es decir, cuando un rodillo rueda sobre una desigualdad sobre el lecho de molienda, el muelle es tensado por medio del balancín. Dado que existe una unión con el balancín opuesto, es cargado también el rodillo fijado en ésta con la misma fuerza adicional, aunque no realiza en el mismo momento ningún movimiento vertical. En algunos de los molinos actuales los muelles de acero fueron sustituidos por una suspensión hidroneumática. En ésta, los balancines del sistema del molino son unidos cada uno por un articulado con el vástago del pistón de un cilindro hidroneumático. El aceite desplazado del cilindro durante la molturación llega a acumuladores hidráulicos que están cargados con nitrógeno. La carga de nitrógeno actúa como muelle de gas. Por la unión de las cámaras de trabajo de los cilindros hidráulicos, por medio de tuberías entre sí, se logra también, al igual que en la suspensión de acero, una compensación de la fuerza para los rodillos. Ventajas de la suspensión hidroneumática con respecto a la suspensión de resortes. 1. La rigidez elástica puede ser elegida dentro de amplios límites por la variación de la presión de llenado previo de gas en la vejiga acumuladora. Por el contrario, por su dimensionamiento constructivo, la suspensión de acero posee una rigidez elástica constante lineal. 2. La fuerza del muelle y por tanto la fuerza del rodillo, puede ser modificada dentro de determinados límites durante el servicio por el aumento o disminución de la presión hidráulica. 3. La fuerza del rodillo se mantiene constante con independencia del espesor del lecho de molienda sobre el plato, en tanto que en la suspención de acero aumenta al aumentar el espesor de la capa. 4. La suspensión hidroneumática permite el levantamiento de los rodillos de la pista de molturación, en cuanto que la presión de aceite es conmutada del vástago del pistón al lado del pistón. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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5. La presión de trabajo puede ser observada y modificada con ayuda de un mando electrónico incluso desde una central de mando instalada distanciada del molino. Para el arranque y parada del molino es posible levantar los rodillos hidráulicamente del lecho de molturación. Esto tiene lugar por conmutación de la presión de aceite del lado del vástago del pistón al lado del pistón del cilindro hidráulico. Simultáneamente arranca la bomba hidráulica y suministra aceite hasta que todos los rodillos se han levantado de 50 a 1000 mm aproximadamente de la pista de molturación. Como consecuencia de distintas resistencias en el sistema hidráulico los rodillos no se levantan simultáneamente, sino consecutivamente. Con los rodillos levantados es posible arrancar un molino en estado lleno. Para el arranque de un molino lleno, el motor del molino debe dar aprox. el 40% de su par nominal. El material a moler remanente en el plato es triturado rápidamente al descender los rodillos, lo que produciría una disminución del momento de accionamiento de hasta el 10% aproximadamente del par nominal. Sin embargo, debe evitarse el arranque de los rodillos sobre un plato casi vacío.



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7.5 OPERACIÓN Y CONTROL

Para la marcha económica de los molinos de rodillos verticales, es necesaria la vigilancia y control de ciertas variables del proceso. En esta sección se verán los parámetros de vigilancia y control, los controles con que se debe de contar; los procedimientos generales de arranque y paro y la forma como se debe de responder a los disturbios externos. Debe entenderse que cada sistema y cada instalación tiene características que la hacen diferentes a las demás, por lo que pueden requerir controles y enclavamientos diferentes. Por esto, los casos que aquí se muestran deberán considerarse como ejemplos específicos y de ninguna manera como regla general. Para cada caso en particular, deberá hacerse referencia a los manuales, planos y lógicas que correspondan.

7.5.1 VARIABLES DE MONITOREO Y CONTROL

Las variables que hay que vigilar durante la operación se muestran en la tabla 7.2. En la misma tabla, se muestran también los efectos que tendría un aumento en la variable de la primera columna sobre las demás (que se localizan en la primera fila). La vigilancia de todos los parámetros y variables de operación es requisito necesario para mantener el molino en operación económica y estable. Las variaciones en ellos, por encima o por debajo del rango considerado como normal, significa algún cambio en las condiciones de molienda que puede requerir alguna acción correctiva por parte del operador. En otros casos, estas variaciones desencadenan acciones de control automático. Ambos tipos de controles se verán en la sección 7.5.2. Cada variable de operación debe contar con sistemas de alarma que permitan detectar con mayor facilidad cuando alguna de ellas rebasa el rango normal. Los valores límites de esos rangos serán dados inicialmente por el proveedor del equipo de manera burda y podrán ser ajustados de manera más precisa durante el comisionamiento y optimización, con base en la experiencia de operación. En la tabla 7.1 se dan los valores considerados como normales para los principales parámetros, considerando molienda de harina cruda. En el caso específico de la vibración, normalmente se tienen dos niveles de alarma. El primero, alarma alta, genera un aviso sonoro-visual para el operador de que las vibraciones están por encima del valor considerado como máximo normal. El segundo, de alarma alta-alta o corte, ocasionará el paro del molino por considerarse un nivel peligroso para la seguridad de la instalación. Algunos otros parámetros podrían tener dos niveles de alarma, con la misma lógica que la de las vibraciones, dependiendo de los enclavamientos y protecciones específicos de cada instalación. Los enclavamientos se verán en la sección 7.5.3. Tabla 7.1 Rangos normales para molienda de crudo de los parámetros más importantes. Capítulo: 7 Versión: 1.0

Elaboró: RQA Revisó: EDP

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Variable Vibraciones Presión de Entrada P en Molino Temperatura de Entrada Temperatura de Salida Presión en Rodillos Altura de Cama Flujo de Gases Totales Finura del Producto

Unidad mm/s mm C.A. mm C.A. °C °C Kg/cm2 cm Mm3 /hr %ret. M170

Rango Normal 4a8 -10 a -20 650 a 800 150 a 250 85 a 105 50 a 70 8 a 12 700 a 900 20 a10

7.5.2 CONTROL DE MOLINOS DE RODILLOS VERTICALES

Se pueden diferenciar dos tipos básicos de controles: los controles simples y los controles en cascada El esquema de control más simple es el mecanismo que actúa de acuerdo a una señal de nivel variable proveniente del cuarto de control, como podría ser, por ejemplo, el control de una compuerta de regulación manual. Este esquema de control se muestra en la figura 7.31. En este tipo de control, la señal de salida varía de acuerdo a la diferencia entre el valor buscado (set-point o SP) y el valor retroalimentado (process value o PV). Este tipo de control, en el que el SP de dispositivo de campo es puesto por el operador, es considerado un control manual



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Tabla 7.2 Variables de monitoreo y control de molinos de rodillos verticales.

Variable Aumenta de Valor Alimentación Fresca Alimentación Total Nivel de Tolva Potencia Motor Principal Vibraciones Presión de Entrada P en Molino Temperatura de Entrada Temperatura de Salida Agua Inyectada Presión en Rodillos Altura de Cama Potencia del Separador RPM del Separador Potencia del Ventilador Flujo de Gases Totales Flujo de Gases Recirculados Finura del Producto Compuerta del VTI Compuerta de Recirculación Simbología

a c s e r F n ó i c a t n e m i l A

n  A    p              p  A

l a t o T n ó i c a t n e m i l A 

     A             

a v l o T e d l e v i N n p

    n             

l a p P r o t o s M e a n i o c i n c a e r t b o i P V   n n

a d a r t n E e d n ó i s e r P  p

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s o l l i d o R n e n ó i s e r P  

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r o d a r a p e S a i c n e t o P  n

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    n    p   n  p    

Disminuye de valor

n

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Control automático directo

 A

Control automático inverso


r o d a r a p e S M P R  

r o d a l i t n e V a i c n e t o P  p

s e l a t o T s e s a G o j u l F  p

. c r i c e R s e s a G a o r j u u i n l F F   p 

I T V a t r e u p m o C  

. c r i c e R a t r e u p m o C  

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

No influye directame

M

Control manual directo


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y no reaccionará a otros cambios del proceso, a menos que el operador modifique el SP. CONTROL SIMPLE

DISPOSITIVO DE CAMPO

Valor del Proceso ( PV )

Set Point ( SP )

Operador Salida ( O)

Figura 7.31 Esquema de control simple. Los controles automáticos o lazos de control, es una relación entre dos


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y no reaccionará a otros cambios del proceso, a menos que el operador modifique el SP. CONTROL SIMPLE



Set Point ( SP )


Figura 7.31 Esquema de control simple. Los controles automáticos o lazos de control, es una relación entre dos variables, a través de dispositivos electrónicos, de modo que variaciones en uno de ellos ejerzan algún efecto sobre el otro. De este modo, es posible controlar éste a partir del aquél. Este tipo de control reaccionará a cambios en la variable controlada, moviendo automáticamente el SP de la variable de control, sin que el operador tenga que intervenir. El esquema se muestra en la figura 7.32. VARIABLE A CONTROLAR

VARIABLE DE CONTROL

Valor del Proceso (PV)


Set Point (SP)

Set Point ( SP)

Salida (O)

Salida (O)


INSTRUMENTO DE MEDICION DEL PROCESO

Operador

Figura 7.32 Esquema de control en cascada. En los molinos verticales se tienen tanto controles manuales como automáticos. Los controles manuales se aplican en: x Velocidad del Rotor del Separador. El operador define la velocidad que necesita con base en los resultados de los análisis de finura que recibe periódicamente y las consignas de calidad. Este valor es alimentado como SP y el control ajustará en campo el variador de velocidad, hasta que el PV sea igual al SP. De esta forma, al aumentar la velocidad del separador se puede aumentar la finura y viceversa. Este control se muestra en la figura 7.33.


Elaboró: CUB Revisó: EDP

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CONTROL DE RPM DEL SEPARADOR

VARIADOR DE VELOCIDAD

Valor del Proceso ( PV)

Set Point (SP)

Operador Salida (O)

Figura 7.33 Control de velocidad del separador.

x Compuerta de Recirculación. Esta compuerta puede contar con control manual o automático. Cuando tiene control manual, el operador define la apertura que necesita con base en la temperatura de salida, la humedad del material de alimentación y el agua necesaria para estabilizar la cama. Este valor es alimentado como SP y el control ajustará la posición de la compuerta hasta que el valor medido PV sea igual al SP. De esta forma, al reducir el aire de recirculación, aumenta el aporte de calor del horno (o estufa), con lo que sube la temperatura de salida y es posible inyectar más agua para estabilizar la cama. El control se muestra en la figura 7.34. CONTROL DE COMPUERTA DE RECIRCULACION

ACTUADOR DE LA COMPUERTA

Valor del Proceso ( PV)

Set Point ( SP )


Figura 7.34 Control de la compuerta de recirculación.

x Inyección de Agua. Este flujo puede contar con control manual o automático. Cuando tiene control manual, el operador define el flujo que necesita con base en la temperatura de salida, la humedad del material de alimentación, la posición de la persiana de recirculación y el agua necesaria para estabilizar la cama. Este valor es alimentado como SP y el control ajustará la posición de la válvula hasta que el flujo medido PV sea igual al SP. De esta forma, al aumentar la humedad del material, el operador podría reducir el aporte de agua con el fin de mantener la compuerta de recirculación en la mitad de su rango y poder controlar con ésta la temperatura de salida. El control se muestra en la figura 7.35.



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CONTROL DE INYECCIÓN DE AGUA

ACTUADOR DE LA VÁLVULA DE AGUA


Set Point ( SP )


Figura 7.35 Control de inyección de agua.

x Presión de Trabajo. En algunos equipos es posible ajustar la presión de los cilindros hidráulicos de los rodillos desde el cuarto de control. En otros, se puede hacer localmente. El operador puede decidir aumentar la presión en caso de que quiera aumentar la producción u obtener una pendiente mayor en la RRSB. Por otra parte, puede desear bajar presión para reducir vibraciones o bajar la pendiente de la RRSB. Este es un control discreto (no continuo), del tipo on-off. Su esquema se muestra en la figura 7.36. (PV) MEDICION DE PRESION DE LINEA

VALOR BUSCADO (SP)

OPERADOR

PV>SP = PARO

PRESIOSTATO

BOMBA DE ACEITE

PV
Figura 7.36 Control de presión de trabajo. Los controles automáticos se pueden aplicar a: x Presión Diferencial-Alimentación. De acuerdo a la capacidad del ventilador y al nivel de producción deseado, el operador define un valor de presión diferencial, el cual debe mantenerse constante. (Este valor puede estar influenciado por factores como la altura del anillos de retención, presión de trabajo, flujo de aire, etcétera; sin embargo, una vez definido, debe mantenerse constante durante la operación). El valor es alimentado como SP al control de presión diferencial. El control ajustará entonces la alimentación automáticamente, bajándola al aumentar la presión diferencial en campo (PV) y viceversa. El control se ve en la figura 7.37. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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CONTROL DE PRESION DIFERENCIAL

CONTROL DE ALIMENTACION



Set Point (SP)

Set Point ( SP)

Salida (O)

Salida (O)

VARIADOR DE VELOCIDAD DE LA BANDA


Operador

Figura 7.37 Control Presión diferencial. Flujo de Aire-Compuerta Principal (o RPM del VTI). El operador define el valor al que quiere trabajar el flujo a través del molino, de acuerdo a la velocidad deseada en el anillo de álabes y a la recirculación externa deseada (ver sección 7.6.2). Este valor es alimentado como SP de flujo y el control se encargará de ajustar la compuerta o la velocidad del VTI, hasta que el valor medido de flujo (PV) sea igual al SP. De esta forma, si por alguna razón el flujo empieza a disminuir, el control mandará abrir la compuerta o subir velocidad hasta ajustar el flujo a su valor deseado. Lo contrario también aplica. El esquema se ve en la figura 7.38. CONTROL DE FLUJO DE AIRE

CONTROL RPM VTI ó COMPUERTA VTI



Set Point (SP)

Set Point ( SP)

Salida (O)

Salida (O)

VARIADOR DE VELOCIDAD O ACTUADOR


Operador

Figura 7.38 Control de flujo de aire.

x Temperatura de Salida-Inyección de Agua. Como se señaló antes, la inyección de agua puede estar en manual o en automático. En los casos en los que los materiales de alimentación son relativamente secos, se acostumbra controlar la temperatura de salida con la inyección de agua, dejando en manual el control de la compuerta de recirculación. En este caso, el operador fija la temperatura de salida como SP (normalmente alrededor de 85°C) y el control ajustará la inyección de agua, aumentándola al empezar a subir la temperatura por encima del SP y viceversa. El esquema de control se muestra en la figura 7.39.



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CONTROL TEMPERATURA DE SALIDA

CONTROL DE INYECCION DE AGUA



Set Point (SP)

Set Point ( SP)

Salida (O)

Salida (O)

VALVULA MODULADORA DE FLUJO DE AGUA


Operador

Figura 7.39 Control de temperatura de salida. Opción 1.

x Temperatura de Salida-Compuerta de Recirculación. Como se señaló antes, la compuerta de recirculación puede estar en manual o en automático. En los casos en los que los materiales de alimentación son muy húmedos, se acostumbra controlar la temperatura de salida con la compuerta de recirculación, dejando en manual el control de la inyección de agua. En este caso, el operador fija la temperatura de salida como SP (normalmente alrededor de 85°C) y el control ajustará la compuerta de recirculación, aumentándola al empezar a subir la temperatura por encima del SP y viceversa. El esquema de control se muestra en la figura 7.40. CONTROL DE TEMPERATURA DE SALIDA

CONTROL DE COMPUERTA DE RECIRCULACION



Set Point (SP)

Set Point ( SP)

Salida (O)

Salida (O)

ACTUADOR DE LA COMPUERTA DE RECIRCULACION


Operador

Figura 7.40 Control de temperatura de salida. Opción 2.

x Temperatura de Salida-Flujo de Combustible al Generador de Gases. Cuando el molino trabaja con generador de gases, el control de temperatura de salida se realiza a través del aporte de combustible a la estufa. De esta forma, el control de la compuerta de recirculación se deja en manual y normalmente no es necesario inyectar agua. Si lo fuera, habría que hacerlo también en manual. En este lazo, el operador fija la temperatura de salida como SP (normalmente alrededor de 85°C) y el control ajustará el flujo de combustible, reduciéndolo al empezar a subir la temperatura por encima del SP y viceversa. El control se muestra en la figura 7.41. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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CONTROL DE TEMPERATURA DE SALIDA

CONTROL DE FLUJO DE COMBUSTOLEO A ESTUFA



Set Point (SP)

Set Point ( SP)

Salida (O)

Salida (O)

VALVULA MODULADORA DE FLUJO


Operador

Figura 7.41 Control de temperatura de salida. Opción 3. Los tres últimos lazos no trabajan todos juntos sino que solamente uno trabaja a la vez, dependiendo de la situación específica de que se trate.

7.5.3 ENCLAVAMIENTOS

Por enclavamientos debemos entender los requisitos que se deben cumplir para poder operar un equipo. Cualquier desviación en este aspecto, impediría el arranque u ocasionaría el paro de la instalación. Como se señaló anteriormente, el número y tipo de enclavamientos dependerá de la instalación específica de que se trate. Sin embargo, todos ellos tienen el mismo objetivo: proteger las instalaciones. En la tabla 7.3 se pueden ver los enclavamientos de proceso del molino de materia prima 1 de Cementos del Yaqui, planta Hermosillo. Además de éstos, se tienen los enclavamientos por secuencia, que tienen como finalidad asegurar el flujo de materiales y los arranque ordenados. Estos últimos no serán tratados en este documento.



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Tabla 3 Enclavamientos de Proceso de MMP 1, Planta Yaqui.

Decripción Temperatura de Salida del Molino

Temperatura de Entrada a Colector Temperaura de Salida de Generador de Gases Presión Diferencial en el Molino Presión Diferencial en los Ciclones Presión de Entrada a Molino Caudal del Ventilador del Molino Vibraciones en el Molino Sumatoria de Alarmas del Gabinete Local Nivel de la Tolva de Alimentación Temperatura de Chumaceras del Separador Temperatura de Chumaceras del Ventilador Temperatura del devanado del Ventilador Temperatura del devanado del Motor Principal


Límite Min.1 70°C Min.2 100°C Max.1 95°C Max.2 100°C Max.3 110°C Max.1 Max.2 Max.1 490°C Max.2 500°C Min.1 Max.1 Max.2 Max.1 Max.2 Min.1 ±0 mbar Max.1>10mbar Min.1 65% Asc. Min.2 60% Des. Max.1 Max.2 Min.1 Min.2 Max.1 Max.2 >110°C

Acción Conmutar a Gen. Gases Permiso de alimentación Conmutar a agua o recirculación Alarma sonora-visual Conmutar a marcha directa horno Alarma sonora-visual Parada del molino Alarma sonora-visual Parada de quemador Alarma sonora-visual Reducción vel. alimentador Paro temporizado del molino Alarma sonora-visual Paro del molino Alarma sonora-visual Alarma sonora-visual Permiso de arranque motor ppal. Parada secuencial del molino Sonora-visual Paro del molino Permiso de arranque/paro del molino Secuencia parada del molino Arranque transporte de crudo Alarma sonora-visual Parada de banda a tolva Paro del separador

>110°C

Paro del ventilador

> Máx. 2

Paro del ventilador

> Max. 2

Paro del motor principal


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7.5.4 PROCEDIMIENTOS DE ARRANQUE Y PARO

En esta sección veremos los procedimientos generales para el arranque estabilización y paro de una instalación de molienda de rodillos, basados en el molino de planta Hermosillo. Una vez más debemos aclarar que pueden presentarse variaciones de instalación a instalación y por lo tanto para los procedimientos específicos deberá hacerse referencia a los manuales del proveedor, así como a los planos y lógicas de operación.

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x

x

7.5.4.1 PREPARACIÓN PARA EL ARRANQUE Asegurar que se tiene buen nivel de material en la tolva de nivel constante. En caso necesario, nivelarla con alimentación fresca. Asegurar que los sistemas de lubricación estén operando, con temperatura de aceite adecuada. Asegurar que el sistema de aire de sello de los rodillos esté operando adecuadamente. Asegurar que los sistemas hidráulicos de los pistones de accionamiento de los rodillos estén operando adecuadamente. Asegurar que los sistemas hidráulicos de las esclusas de entrada estén operando adecuadamente. Asegurar que el sistema de recirculación externa esté operando. Asegurar que el sistema de transporte a silos esté operando. Asegurar que el sistema de colección de polvos esté operando. Arrancar el separador y llevarlo a la velocidad mínima para tener permiso de arranque. Asegurar que todos los enclavamientos y permisos de arranque estén satisfechos. 7.5.4.2 CALENTAMIENTO Arrancar el ventilador de tiro inducido y abrir la persiana a un mínimo (si el control de flujo es por medio de persiana) o al 100% (si el control de flujo es por velocidad del ventilador). Subir velocidad del ventilador al valor mínimo (si el control de flujo es por velocidad del ventilador). Si la operación es con generador de gases: 1. Arrancar generador de gases con flujo mínimo de combustible. 2. Ajustar tiro para tener una presión de 10 a 20 mm C.A. a la entrada del molino. 3. Dejar pasar gases calientes por el molino, hasta tener una temperatura de 105 a 110 °C a la salida. Si la operación es con gases del horno: 1. Abrir compuerta de gases del horno al 100%. 2. Ajustar tiro para tener una presión de 10 a 20 mm C.A. a la entrada del molino. 3. Dejar pasar gases calientes por el molino, hasta tener una temperatura de 105 a 110 °C a la salida. 7.5.4.3 ARRANQUE Capítulo: 7 Versión: 1.0


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x Subir tiro al molino hasta alcanzar el valor de flujo correspondiente a la operación normal del molino. x Subir revoluciones del rotor del separador x Arrancar el motor principal. x Arrancar banda de alimentación al molino, con un 80% de la alimentación nominal como set-point. x Al alcanzar la presión diferencial el valor que corresponda a una cantidad de material adecuada para asegurar que haya cama suficiente entre los rodillos y la mesa, se bajan aquellos con la presión nominal de trabajo.

7.5.4.4 ESTABILIZACIÓN x Se observa la presión diferencial y conforme ésta baja, se debe aumentar la alimentación. Esto se hace gradualmente, en pasos pequeños. x Para controlar la temperatura de salida, que en estos momentos debe estar relativamente alta, hay que ir abriendo la compuerta de recirculación, hasta lograr la temperatura de salida deseada. Ésta puede ser un poco más alta que lo normal para poder permitir posteriormente la inyección de agua para estabilizar la cama). x Para estabilizar el molino en caso de que las vibraciones estén altas y los kilowatts del motor principal estén inestables, arrancar la inyección de agua. x Balancear la apertura de compuerta de recirculación y la inyección de agua, de acuerdo a la humedad del material de alimentación, la temperatura de salida, la estabilidad del molino y el tipo de control que se tenga. x Al alcanzar la presión diferencial y la temperatura de salida los valores esperados r 5%, poner en automático los lazos respectivos. x De acuerdo a los valores de finura que se reciban, ajustar la velocidad del separador. 7.5.4.5 PARO x Bajar condiciones de alimentación y tiro, gradualmente hasta las condiciones de arranque (alrededor del 75-80% del nivel nominal). x Conforme baja la presión diferencial y sube la temperatura, reducir la inyección de agua, hasta que sea nula. Parar la inyección. x Al alcanzar la presión diferencial el valor adecuado (mínimo), cortar alimentación y levantar rodillos. x Parar motor principal. x Cerrar compuerta del horno al alcanzar la presión diferencial el valor mínimo que indique que el molino está vacío. x Cerrar persiana de recirculación. x Parar el separador (o llevarlo a mínimo). x Parar ventilador de tiro inducido.



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7.5.5 MANEJO DE DISTURBIOS

Cuando el molino está trabajando de manera estable, se puede desestabilizar por diversas causas. Estas causa se pueden resumir como sigue: x Disturbios de alimentación. 1. Corte de alimentación. 2. Fallas en la alimentación. 3. Cambios en la alimentación.  Humedad.  Granulometría.  Molturabilidad. x Gases de Secado. 1. Paros del generador de gases. 2. Paros de horno. 3. Disturbios en el horno. x Cambios en las consignas de calidad. En esta sección se tratará la forma como se debe reaccionar ante los disturbios para volver a estabilizar el proceso o, en su caso, parar la operación.

7.5.5.1 CORTE DE ALIMENTACIÓN Si por alguna razón deja de entrar material al molino, esto se verá reflejado rápidamente al bajar la presión diferencial, al aumentar las vibraciones y al bajar los kilowatts que demanda el motor principal. Posteriormente, la temperatura de salida empezará a subir. Todo esto indica que el molino se está vaciando. Si el origen la causa del corte de alimentación puede ser resuelta en un período menor a 5 minutos, la instalación podrá ser mantenida en operación si se reducen condiciones, de manera que no se ponga en peligro el equipo. Si la solución tarda más tiempo, se deberá parar la instalación. El límite que ocasiona el paro es el nivel de vibraciones. Entre las cosas que se pueden hacer para prolongar la operación al máximo, de modo que el problema pueda ser resuelto, es bajar el tiro y aumentar las revoluciones del separador. Con esto se alenta el proceso de vaciado. 7.5.5.2 FALLAS DE ALIMENTACIÓN Si hay fallas en la alimentación de material al molino, se experimentan las mismas situaciones que en el punto anterior, pero más lentamente. Las acciones a tomar son las mismas. Si la falla es solamente de un componente, se debe dejar de alimentar a la tolva de nivel constante y parar el molino al vaciarse ésta, para no alterar la calidad del producto. En casos específicos, se puede tomar la decisión de bajar alimentación, tiro y aumentar revoluciones del separador para prolongar la operación mientras se resuelve el problema. 7.5.5.3 CAMBIOS EN LAS CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL Los cambios en la humedad se ven más rápidamente en la temperatura de salida. La regulación automática debe encargarse de mantenerla, hasta que llega a Capítulo: 7 Versión: 1.0


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su límite de control. Entonces se debe ajustar el control manual alterno, agua o recirculación o aire frío. Las variaciones en la humedad no deben ser nunca causa de paro, a menos que sobrepase la capacidad de secado del molino. En algunos casos, podrá ajustarse la alimentación a la baja, para compensar el exceso de agua. Los cambios a una granulometría más gruesa se reflejan más rápidamente el aumento de vibración, la inestabilidad de los kilowatts del motor principal y el aumento en la caída de presión. Se puede intentar estabilizar la cama con más agua o bien subiendo la presión de trabajo. Si con esto no es posible controlar el molino, se deberá bajar la alimentación. Si el cambio es permanente, puede haber necesidad de ajustar la altura del anillo de retención. Los cambios a una mayor molturabilidad tienen efectos semejantes que los de aumento en granulometría, aunque las vibraciones no lo resientan tanto. Si el cambio es permanente, se puede tener la necesidad de ajustar el anillos de retención y la presión de trabajo.

7.5.5.4 FALLAS EN LA FUENTE PRINCIPAL DE CALOR En estos casos, lo primero que se puede hacer es bajar la alimentación , por ejemplo al 80%, bajar el aire de recirculación y bajar la inyección de agua. Esto puede prolongar la vida al molino para dar tiempo para restablecer el generador/horno. Si la temperatura baja por debajo del valor límite antes de que se restablezca la fuente de calor, se deben subir los rodillos y hacer un paro controlado. En caso de que la fuente principal sea el horno, se podría optar por cambiar a la estufa. 7.5.5.5 DISTURBIOS DE OPERACIÓN EN EL HORNO Si por alguna razón se reduce el aporte de calor del horno por la operación misma de éste, o bien, el aporte no es estable, pueden presentarse variaciones en la presión diferencial, vibraciones y temperatura de salida. En estos casos, lo mejor es operar a niveles más seguros (menor capacidad). Si la reducción es gradual, se pueden ir bajando condiciones como alimentación, presión diferencial y, si es posible, presión de trabajo, hasta lograr la nueva estabilidad. 7.5.5.6 CAMBIOS EN LAS CONSIGNA DE CALIDAD Si cambian las consignas de finura, por ejemplo a un producto más grueso, habrá que bajar las revoluciones del separador. Con esto, el molino empezará a vaciarse, bajando la presión diferencial. El control automático tratará de compensar esto con más alimentación. En algunos casos puede llegarse al algún límite en los auxiliares, que no permita el manejo de más producción, por lo que se tendrá que ajustar el set-point de la presión diferencial hacia abajo. Si esto causa problemas de vibración por baja cama y molino vacío, habrá que bajar la presión de trabajo.

7.6 EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN Capítulo: 7 Versión: 1.0


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El objetivo de este capítulo es el de desarrollar las principales técnicas utilizadas en el mundo, para evaluar y optimizar las diferentes tecnologías de molinos de rodillos que existen en el mercado actualmente. No se pretende profundizar específicamente en una tecnología en especial, si no exponer un panorama general. Cuando exista una diferencia relevante entre la molienda de crudo, carbón, cemento y/o aditivos ésta será mencionada; en caso de que no se señalen diferencias, es porque aplica para todos los molinos sin importar el material a moler.

7.6.1 EVALUACIÓN DE MOLINOS DE RODILLOS El objetivo de una evaluación es encontrar cuellos de botella y las áreas de oportunidad para reducir los consumos de energía y/o aumentar la producción del molino. Para realizar una evaluación de la operación de un molino de rodillos nos debemos centrar básicamente en tres aspectos fundamentales: x El consumo total de energía. x La estabilidad de operación ( nivel de vibraciones ). x El desgaste de las piezas de reposición. Dependiendo del material a moler algunos otros aspectos se deben incluir: x Molienda de crudo o aditivos: - El secado del material (% de humedad residual). - La finura del producto. x Molienda de carbón: - El secado del material (% de humedad residual). - La temperatura de salida del material. - La concentración de Oxígeno en los gases a través del molino. - La finura del producto. x Molienda de cemento: -La curva de distribución de partículas del producto. -El agua requerida en el concreto. -Los aspectos normales de calidad en el cemento. -La necesidad de uso de aditivos de molienda. A continuación se presenta un listado de la información, mediciones y/o análisis que se requieren para hacer una evaluación completa de un sistema de molienda con molino de rodillos: 1. Juego completo de datos de operación. 2. Mediciones. a). Flujo de aire total: - Temperatura de bulbo seco. - Temperatura de bulbo húmedo. - Presión estática y dinámica. - Análisis de gases (en el caso de utilizar gases de horno y/o generador de calor). Capítulo: 7 Versión: 1.0


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b). Aire de recirculación: - Temperatura de bulbo seco. - Temperatura de bulbo húmedo. - Presión estática y dinámica. - Análisis de gases (en el caso de utilizar gases de horno y/o generador de calor). c). Condiciones a la entrada del molino: - Temperatura de bulbo seco. - Temperatura de bulbo húmedo. - Análisis de gases. d). Perfil de presión a través del molino: - Inmediatamente después de la corona de álabes. - Arriba de los rodillos. - Antes del separador. - Después del separador. e). Temperatura del material: - Alimentación. - Rechazos. f). Consumos eléctricos: - Motor principal. - Ventilador. - Separador. g). Humedad: - Alimentación. - Producto final. h). Pesada física de la alimentación. I). Cantidad de agua inyectada. 3. Análisis. a). Granulometría de alimentación. b). Distribución de partículas del producto. c). Molturabilidad. Índice Hardgrove (para carbón) o índice de Bond (sólo sirve como referencia ya que se saca en base a un molino de bolas). Con esta información es posible realizar el balance de materia y energía para darnos una idea de la situación en el molino, encontrar áreas de oportunidad y conocer los consumos específicos de cada equipo en particular.

7.6.2 OPTIMIZACIÓN DE MOLINOS DE RODILLOS

El objetivo de la optimización de un molino de bolas es el de obtener un producto con las características requeridas utilizando la menor cantidad de energía posible, mientras se mantiene un nivel de vibraciones estable y un ritmo de desgaste aceptable. La optimización en el consumo de energía en un molino de rodillos se puede centrar en dos grupos: Capítulo: 7 Versión: 1.0


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x El consumo de energía utilizado para vencer la caída de presión y para efectuar el transporte neumático del material molido hacia la zona de separación. x El consumo de energía utilizado para efectuar la molienda. Dicho de otra manera, si se quiere ahorrar energía, es necesario encontrar el camino factible, para minimizar la caída de presión y el volumen de aire, así como aumentar la eficiencia de la molienda. 7.6.2.1 REDUCCIÓN DE LA CAÍDA DE PRESIÓN La caída de presión en un molino de rodillos resulta de la caída de presión en la corona de álabes, en la entrada de gases calientes, en el cuerpo del molino y en el separador. La mayor parte de la caída de presión ocurre en la corona de álabes, esto debido a la gran cantidad de recirculación de material que se da dentro del molino, por lo que se requiere de gases a altas velocidades (60 - 85 m/s) para poder transportar dicho material. Se sabe que velocidades entre 60 y 85 m/s a través de la corona de álabes generan una caída de presión de 30 a 50 mbar. Por lo tanto si la velocidad se puede reducir, entonces la caída de presión disminuiría definitivamente. Al existir velocidades menores a través de la corona de álabes, aumentará la recirculación externa de material por medio del elevador de recirculación. Esto también reduce el transporte neumático interno, por lo que colabora en la reducción de la caída de presión. Para encontrar la velocidad óptima de gases a través del molino, se debe jugar con el flujo de gases a través del molino y/o con el área de paso de la corona de álabes; para este efecto existen molinos que ya cuentan con dispositivos para ajustar el área libre de paso de cada uno de los segmentos de la corona (como es el caso de Polysius). En los molinos donde no se cuenta con estos dispositivos (Molinos de rodillos de Loesche), se utilizan bloques de metal soldados a la corona de álabes para efectuar la distribución del flujo de gases. Al ajustar el área de paso a través de la corona de álabes, la distribución de los gases se puede ajustar de manera que el material se distribuya uniformemente en el espacio de molienda. Otra reducción en la caída de presión se puede lograr al cambiar los separadores estáticos por dinámicos. La selectividad de partículas es más efectiva en un separador dinámico, por lo que la molienda es más eficiente lográndose así un ahorro de energía. Con el objeto de tener una operación más estable en el molino, se ha instalado un cono por debajo del separador para captar los rechazos del mismo y dirigirlos hacia la mesa (molinos Loesche modernos). Además de que se obtiene una estabilidad de operación mayor se reduce la caída de presión en el cuerpo del molino, ya que el material que es rechazado por el separador, no se mantiene suspendido en el molino, interfiriendo con el material que va hacia el separador, con este diseño se envía directamente a la mesa, para ser molido.



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7.6.2.2 AHORROS DE ENERGÍA EN LA MOLIENDA La geometría de los elementos molturantes del molino de rodillos es algo muy importante para lograr una molienda eficiente. Además de la forma de los rodillos y de la pista de molienda, es muy importante conocer las características de molienda del material. El material a moler puede ser caracterizado por su resistencia a la molienda, su abrasividad, su contenido de humedad, su distribución de partículas y su resistencia a fluir. Las características del material influirán en la formación de la cama de material y también influirán en el diseño de la altura del anillo de retención. Los cambios en la altura de la cama de material debido a cambios en la altura del anillo de retención, dependerán de las características del material a moler. Para una molienda eficiente es necesario tener una cama de material, estable y no muy alta. Una cama de material alta incrementa la producción del molino, pero a su vez incrementa el consumo específico de energía. Se ha tenido éxito al agregar agua directamente sobre la cama de material, lo cual ayuda a darle estabilidad, resultando en una molienda más eficiente. El circuito de recirculación externa genera otras opciones para el ahorro de energía. Altas velocidades de gases a través de la corona de álabes producen un alto nivel de turbulencia en la corriente de gas sobre la misma. Esto causa que gran parte del material regrese a la mesa de molienda, resultando en una cama alta de material. Si la velocidad de gases se reduce, algo de material cae a través de la corona de álabes y se recircula por medio del elevador de cangilones hacia el separador (únicamente en el molino Polysius lo hace actualmente), el cual separa las partículas finas. El hecho de que los finos salgan con el material de recirculación sólo es relevante en las tecnologías que utilizan la filosofía de recircular grandes cantidades de material (50% de la alimentación o más), ya que el material grueso arrastra partículas finas las cuales causarán un efecto no deseado cuando regresen al plato de molienda. Cuando los finos no regresan a la mesa de molienda hay una mejoría en la estabilidad del material que pasa por debajo de los rodillos, la cama de material se hace más delgada y la eficiencia de molienda se incrementa. Un material con alta fluidez trata de escapar entre la mesa de molienda y el rodillo, lo cual causa una recirculación interna alta. Esta carga circulante causa que la cama sea más alta y por lo tanto el consumo de energía aumente. Otra manera de ahorrar energía en la molienda, es la instalación de separadores de alta eficiencia en los molinos de rodillos. La ventaja de estos separadores es que la mayor parte de los finos producidos salen del molino inmediatamente, no regresando a la mesa de molienda, evitando así inestabilidad en la molienda y reduciendo la caída de presión en el molino por el exceso de material en el interior. A continuación se presenta un resumen de las principales formas de optimizar un molino de rodillos: x Utilización de un separador de alta eficiencia: Para poder mejorar la selectividad del separador, lo cual nos ayudará a que las partículas que ya tienen el tamaño del producto, salgan del molino y no regresen a la mesa de molienda, ya que esto Capítulo: 7 Versión: 1.0


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nos causaría inestabilidad, además de que el exceso de material en el interior del molino aumentará la caída de presión con su consecuente gasto de energía en el ventilador. x Elementos de molienda: En la actualidad existen materiales resistentes al desgaste que pueden alcanzar vidas superiores a un año, lo cual asegura una molienda eficiente durante un período más largo de trabajo, ya que si el ritmo de desgaste es muy elevado, se tiene que aplicar cada vez más presión a los rodillos para poder lograr obtener la misma producción, lo que repercute en un aumento en el consumo de energía en la mesa de molienda. Últimamente se han desarrollado tecnologías para la rectificación de los rodillos por medio de soldadura, lo cual permite una vida más larga y un perfil uniforme de trabajo, lo que asegura que la eficiencia de molienda se mantenga. x Ajustes en el área de paso de la corona de álabes: Algunos molinos cuentan con dispositivos para realizar esta maniobra, y otros no, pero de cualquier manera se puede efectuar con ayuda de piezas mecánicas soldadas. Esto nos ayuda a minimizar la recirculación interna en el molino y estabiliza la cama de material. Además, reduce la velocidad de gas en la corona de álabes, lo cual ahorra energía y reduce el desgaste del blindaje de las paredes del molino. x Recirculación externa: El aumento en la cantidad de material que se recircula por medio del elevador reduce la recirculación interna de material, lo que baja la caída de presión en el molino y mejora la estabilidad.

7.6.2.3 ACCIONES PARA LA OPTIMIZACIÓN DE UN MOLINO Como se mencionó anteriormente la optimización de un molino se basa en la reducción del consumo de energía y/o en maximizar la producción, para lo cual manejaremos los siguientes parámetros de optimización, teniendo siempre en cuenta que la optimización debe tener la premisa de que las vibraciones se deben de mantener estables y en un nivel aceptable: x kWh/ton en el motor principal. x kWh/ton en el motor del ventilador. x kWh/ton en el motor del separador. x Producción máxima. 1. Para tener ahorros de energía en el motor principal es necesario contar con una cama lo más baja que sea posible, lo que significa una molienda más eficiente. Para lograr este objetivo se deben de dar las siguientes condiciones: a) La altura del anillo de retención debe ser la óptima de acuerdo a las características del material a moler y tiene que existir la relación óptima entre la altura del anillo y la presión de trabajo de los rodillos. b) La cama debe ser lo más estable posible. Se recomienda rociar agua sobre la cama de material antes de que pase por el rodillo; la cantidad de agua más recomendada es de 4% de la alimentación incluyendo la humedad que ya viene con el material. c) Evitar recirculación interna de finos, esto es mejorando la eficiencia del separador. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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d) Evitar desgaste excesivo en los rodillos y la mesa. Existen métodos modernos de rectificación con soldadura para mantener el perfil del rodillo por más tiempo. En casos extremos de desgaste se ha soldado una pestaña de metal sobre la mesa para disminuir la distancia entre la mesa y el rodillo. e) La granulometría del material de alimentación no debe exceder el tamaño máximo de diseño y debe tener una buena distribución. 2. Para obtener ahorros en el motor del ventilador debemos tomar en cuenta los dos factores que influyen en el consumo del ventilador, para esto recordaremos que el consumo del ventilador está dado por la siguiente ecuación: kW = Q x 'P Donde: kW = Consumo del motor del ventilador. Q = Flujo de gases que mueve el ventilador. 'P = Caída de presión a través del ventilador. El flujo de que se debe manejar es el mínimo necesario para cumplir con las tres funciones de los gases en un molino de rodillos: secar, separar y transportar. Normalmente la limitante está dada por la cantidad de gases necesaria para efectuar el transporte de material. Para minimizar la caída de presión en el sistema, es necesario evitar tener mucho material suspendido en el molino, por lo que es muy importante contar con un separador de alta eficiencia, el cual no regresa finos al molino y reduce la caída de presión. La velocidad de los gases a través de la corona de álabes debe ser lo más baja posible y por lo tanto la recirculación externa se debe aumentar mientras no se incremente el consumo en la mesa de molienda; al bajar la velocidad de gases se disminuye la caída de presión en el molino. La caída de presión a través del separador se puede reducir al utilizar dispositivos como celosías de estator, dispositivos anti vortex, etc. 3. El área de oportunidad de ahorro en el motor del separador es muy limitada, ya que el consumo del motor del separador es de 1 kWh/ton aproximadamente. 4. Las limitantes de la capacidad del molino se listan a continuación: -La principal limitante normalmente es el ventilador debido a que al subir la caída de presión en el molino al seguir la curva del ventilador, se puede vencer la caída de presión pero ya no se alcanza a dar el flujo, como se muestra en la siguiente figura:



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P1 < P2 Q1 > Q2 2

P

1

FLUJO (Q)

Figura 7.42 Curva característica de un ventilador. - Otro factor que influye en la capacidad del ventilador es el aire falso que entra al sistema. La principal entrada de aire falso al sistema se da por los compartimientos de entrada de los rodillos (molinos LOESCHE) o por la entrada de los pistones de accionamiento de los rodillos (otras marcas). No se deberá aceptar más de 10% de aire falso en un molino de rodillos. - La capacidad del motor principal es en algunas ocasiones la limitante. Si este fuera el caso, se deberá trabajar sobre la eficiencia de la molienda si se quiere aumentar la producción ya que el motor no podrá aportar más kW a la molienda. - El factor de agarre del material (miu) puede ser un limitante, ya que el material al llegar a cierta presión se desliza, y no se puede moler, por más presión que se aplique. -Cuando se pretende moler materiales húmedos, la capacidad de secado podría ser una limitante de la capacidad del molino de rodillos.



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7.7 TECNOLOGÍA HOROMILL La tecnología de molienda con el molino Horomill es un desarrollo tecnológico de la compaña FCB de Francia. Ésta entra en el mercado a partir de octubre de1993 con la instalación de un molino para la molienda final de cemento. El molino Horomill ofrece la molienda final de cemento con un menor costo de energía eléctrica; se tienen resultados de operación con un ahorro de 30% sobre un molino de bolas. La molienda con el molino Horomill está considerada para la molienda de cemento, materias primas, escorias, puzolanas, etc. El proceso de molturación se lleva al cabo por la presión que ejerce el rodillo sobre la virola; ésta gira a una velocidad constante y permite la adherencia del material a lo largo del molino. El proceso de molienda se lleva al cabo a lo largo del molino.

7.7.1 ELEMENTOS INTERNOS

El molino Horomill está integrado por partes mecánicas ya conocidas en molinos de bolas, verticales y prensas de rodillos. Los principales componentes mecánicos son: 1. Virola. 2. Rodillo. 3. Transmisión por piñón-corona. 4. Zapatas. 5. Sistema Hidráulico. x Gatos de Presión. x Sistema de Lubricación de piñón-corona y de zapatas 6. Rodamientos del rodillo.



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VENTEO DEL MOLINO

ALIMENTACIÓN VIROLA

RODAMIENTOS

RODILLO

ZONA DE CONTACTO RODILLO- VIROLA- MATERIAL GATOS HIDRÁULICOS DESCARGA DE MATERIAL ZAPATAS

Figura 7.43 Diagrama del molino Horomill.

7.7.2 EQUIPOS Y ARREGLOS DE LA INSTALACIÓN 7.7.2.1 EQUIPOS QUE INTEGRAN LA INSTALACIÓN Los equipos principales que integran la instalación son: 1. Alimentadores de peso constante. 2. Molino Horomill. 3. Elevador de cangilones. 4. Separador de alta eficiencia. 5. Báscula de retornos. 6. Colector de polvos para venteo del molino y succión del separador. 7. Generador de gases calientes, para el secado de los materiales. 7.7.2.2 ARREGLOS DE LA INSTALACIÓN El arreglo de la instalación es parecida a la de un molino de bolas que opera en circuito cerrado.



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Figura 7.44 Arreglo de una instalación.

7.7.3 DIMENSIONAMIENTO x x x x x x

Las dimensiones del molino Horomill son las siguientes: El diámetro de la virola varía de 2.2 m a 4.8 m. Su longitud es un 90% del diámetro. El diámetro del rodillo varía de 0.9 m a 2.0 m. La potencia instalada varía de 500 a 4000 kW. La capacidad de molienda de cemento varía de 25 a 200 tph. La capacidad de los equipos periféricos como: elevador y aerodeslizadores deben de soportar cargas circulantes de 6 - 8.



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7.7.4 PROCESO DE MOLIENDA

Según el fabricante, el proceso de molienda ofrece consumos de energía eléctrica menores a la de un molino de bolas en el orden de 30%. Los consumos de energía para la molienda final de cemento es de 26 - 28 kWh/ton a una finura de 3200 Blaine. Tabla 7.4 Consumos específicos de energía.

Equipo Molino Separador Ventilador Otros Total

kWh/ton 20.0 1.0 3.0 3.5 27.5

Los tiempos de arranque y paro, así como la estabilidad de operación ante los cambios en los parámetros de proceso son cortos, menos de 10 minutos; siendo que para molinos de bolas puede llegar a ser mayor. El molino cuenta con un sistema mecánico de avance de material que le permite regular la velocidad del material dentro del molino, así como ajustar la carga circulante interna. La carga circulante externa depende de la calidad del producto y de la presión de trabajo en el rodillo de molturación. El molino opera con un menor nivel de vibración y ruido, comparado al molino de bolas en un 60 a 80 %. El torque en la flecha del piñón es dos veces menor a la de un molino de bolas, debido a que la velocidad del molino está por encima su velocidad crítica. Esto permite que el material se adhiera a la virola inmediatamente después de haber entrado a ésta y permanece adherida a todo lo largo del molino. El torque requerido para el arranque se puede asemejar al de un ventilador. El rodillo se levanta al arranque para reducir el par si comparamos el torque; éste es de sólo un 6% al de un molino de bolas.

BIBLIOGRAFÍA x Ahlkvist, B. Cementa AB Sweden. World Cement. Octubre 1992 x Ahlkvist, B./ Lohnherr, L. Raising the Throughput of the Roller Grinding Mill at the Suite Cement Works. ZKG. Noviembre 1992 x Barbetti, L./ Gubbio, N. Measuring of Grinding Bed Height and Grinding Roller Revolution. F.L.Smidth x Becker, J. The Design and Manufacture of Large Vertical Roller Mills. ZKG. Diciembre 1992 x Bernard, P./ Schonbah, J. High Efficiency Separators in Roller Mills. Fuller Co. March 1988 x Bernotat, S. Classifier in Roller Grinding Mills. ZKG. Febrero 1991 x Brugan, J. State of the Art in Raw Grinding. ZKG Enero 1992 Capítulo: 7 Versión: 1.0


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x Brundiek, H. Classifier for Roller Grinding Mills. ZKG. Agosto 1993 x Brundiek, H. El Molino de Rodillos. Historia y Presente. Cemento y Hormigón. Abril 1990 x Brundiek, H. The Loesche Mill for Comminution of Cement Clinker and Interground Additives in Practical Operation. ZKG. Abril 1994 x Cleeman, J. A Comprehensive Comminution Theory. ZKG. Abril 94 x Dunn, R. Entendiendo un Molino de Rodillos. Combustion Engineering Inc. x Ellerbrock, H. High Pressure Grinding Rolls. ZKG. Febrero 94 x F.L.S. Atox Coal Mill No. 20. Air Separator RAKM 20. x F.L.S. Atox Raw Mill No. 35. Air Separator RAR 35. x F.L.S. Atox Raw Mill. New Generation. Present Design. x F.L.S. Molino Vertical Atox. Plant Service Commitioning. x Feige, F. The Roller Grinding Mill. ZKG. Agosto 1993 x Feige, F./ Dessau, J. Theoretical Considerations and Experimental Results Relating to the Comminution of Particulate Material in the Gap Between Grinding Rolls. ZKG. Octubre 1987 x Hepper, R. Knowledge-Based Process Control of Grinding Plants. ZKG. Abril 94 x Jang, G./ Obana, H./ Yoshimoto, K./ Sogawa, Y. Operating Results of OK Roller Mills in Japanese and Korean Cement Plants. World Cement. 1984 x Joergensen, S. Experience with the Control of Operational Parameters and the Quality of the Finished Product. Atox Mill for Cement Raw Materials and Clinker. ZKG. Junio 1986 x Keefe, B. The Advantages of External Material Recirculation in Vertical Roller Mills. ZKG. Julio 1992 x Keuschnigg, J. Results with a Hurriclon Centrifugal Separator for Dedusting Roller Grinding Mill. ZKG. Diciembre 1993 x Knoflicek, M./ Wentzel, W. Experiences with Clinker Grinding in Roller Mills. IEEE 1994 x Kohan, J. Fuller Mechanical Recirculation in Roller Mills. Cement Equipment Users' Seminar. Fuller Co. 1987 x Labahn, O./ Kohlhaas, B./ Scheider, H./ Binder, U. Molino de Rodillo. Prontuario del Cemento, Editores Técnicos Asociados, 1985 x Loesche. Molino Vertical Loesche de Planta Yaqui. Historia y Experiencias. x Lohnherr, L. Modern Grinding Plant for Raw Meal, Coal and Cement with Polysius Roller Mill. Polysius x Lubjuhn, U./ Sander, U./ Schönert, C. Pressure profile in the Compression Zone of the High Pressure Roller Mill. ZKG. Abril 94 x MPS. MPS Roller Mil. Folleto Comercial x Murata, H./ Higashihata, N. Analysis of Grinding in Roller Mills. x Muston, V./ Dunn, M. Effect of Table Speed end Geometry on Roller Mill Performance. x O.K. Technical Information of OK Roller Mill. Capítulo: 7 Versión: 1.0


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DIRECCIÓN TÉCNICA

x Patzelt, N. Alternative Means of Protecting the Working Surfaces of High Pressure Grinding Rolls Against Wear. ZKG. Febrero 94 x Patzelt, N. Modernos Sistemas de Molinos para Molienda de Materia Cruda y Clinker. Cemento y Hormigón. Abril 1990 x Patzlet, N./ Lohnherr, L. Opportunities for Optimizing Roller Grinding Mills. ZKG. Enero 1991 x Polysius. Molino Vertical. x Rasmussen, O./ Folsberg, J. Separator System for Roller Press Finish and Semifinish Grinding. ZKG. Febrero 94 x Schaver, S. The Development and Application of the MPS Roller Mill (Part 1). Construction parameters for MPS Roller Mills (Part 2). x Schiller, B./ Ellerbrock, H. Grindibility of Cement Components and Power Consumption of Cement Mills. ZKG. Abril 94 x Schneider, L./ Lohnherr, L./ Gudat, G. Roller Mills for High Capacities and Difficult Material. ZKG Diciembre 1985 x Sehine, K./ Sutoh, K./ Ichikawa, M. Increasing the Throughput of Grinding Plants by Using the CKP System. ZKG. Julio 1991 x Sugimoto, S. Vertical Mill Table Speed and Wear Segment Shape for Table and Roller. F.L.Smidth x Sutoh, K./ Murata, M./ Hashimoto, S./ Sawamura, S./ Ueda, H. Current Report of Preliminary Grinding of Clinker and Cement Raw Materials Using the CKP System. ZKG. Enero 1992 x Sutoh, K./ Murata, M./ Hashimoto, S./ Sawamura, S./ Ueda, H. Operation Control of the CKP-R Pregrinding System. World Cement. Septiembre 1992 x Takamiki, T./ Obana, H./ Hamagichi, M. Operational Results of OK Roller Mill. IEEE x Wahl, W. Improving the Wear Protection on the Grinding Rollers in Roller Grinding Mills. ZKG. Abril 1994 x World Cement. Comminution and Separation. Julio 1993



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Cap 7 Molinos Rodillos

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