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Rendimiento de cribas vibrantes en industrias pesadas (canteras, minería)

¿Cómo diseñar una criba vibrante eficiente?
¿Qué parámetros operativos afectan el rendimiento de cribado (amplitud, frecuencia, inclinación)?
¿Cómo detectar y solucionar problemas comunes en cribas vibrantes?

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Resumen de la sección
1. Principios fundamentales del cribado vibrante efectivo
2. Métodos de cálculo para capacidad y área de criba
3. Factores clave que influyen en el rendimiento del cribado
4. Mejores prácticas operativas, mantenimiento y resolución de problemas
5. Integración del proceso

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Las cribas vibrantes desempeñan un papel crucial en industrias pesadas, particularmente en minería y procesamiento de áridos, para lograr una separación y clasificación eficiente de materiales. Estas industrias dependen en gran medida de la clasificación precisa de materias primas en fracciones específicas, esencial para procesos posteriores y la producción de bienes comercializables.

Esta página web tiene como objetivo sintetizar los principios de diseño fundamentales, factores operativos clave y métodos de cálculo para cribas vibrantes, específicamente en el contexto de aplicaciones industriales pesadas.

Figura 1: Criba vibrante industrial para industrias mineras

Tenga en cuenta que, aunque el enfoque principal de esta página son las industrias de áridos y minería (procesamiento de materiales como roca, grava, arena y carbón), los principios fundamentales de diseño —como la estratificación, capacidad de transporte y métodos de cálculo para área y capacidad— podrían adaptarse potencialmente a otras industrias que involucren la separación de materiales a granel (secos o húmedos) por tamaño, como ciertos segmentos de procesamiento químico, alimentario o de reciclaje, aunque las fuentes en las que se basa esta página están más relacionadas con la minería.

1. Principios fundamentales del cribado vibrante efectivo

¿Cómo funciona la separación de sólidos a granel en cribas vibrantes?

El objetivo fundamental de utilizar cribas vibrantes en industrias pesadas es preparar un producto clasificado por tamaño. El propósito final es lograr un dimensionado del producto final, que implica separar un material de alimentación en fracciones de tamaño distintas según requisitos específicos. Esto se logra mediante una combinación de acciones mecánicas y las características del medio de cribado.

Para preparar eficientemente un producto clasificado, una criba vibrante debe realizar varias funciones operativas esenciales. En primer lugar, debe estratificar el material. La estratificación es el proceso en el que las partículas del material de alimentación se ordenan según su tamaño, con partículas más grandes desplazándose típicamente hacia la parte superior del lecho y las más pequeñas migrando hacia la superficie de cribado. En segundo lugar, la operación de la criba debe buscar evitar el atascamiento (cuando el material queda alojado en las aberturas de la criba) y evitar el cegamiento (cuando material fino se adhiere y obstruye las aberturas). En tercer lugar, la criba vibrante debe separar el material en dos o más fracciones, típicamente una fracción de sobretamaño (partículas más grandes que las aberturas de la criba) y una fracción de bajtamaño (partículas más pequeñas que las aberturas). Finalmente, es crucial que la criba transporte el material a lo largo de la cubierta de cribado para alcanzar su capacidad de transporte.

Capacidad de transporte se define como la cantidad de material que una máquina de cribado puede transportar sobre las cubiertas antes de que el impulso del cuerpo de la criba sea superado por el peso del material. Esencialmente, es la cantidad de material que una criba vibrante puede transportar sin una reducción significativa en la eficiencia de cribado debido a sobrecarga.

Lograr la precisión deseada en la separación de material según especificaciones de áridos es un objetivo clave. Tras seleccionar el tamaño correcto de criba, su operación debe optimizarse para obtener la mejor combinación de variables como velocidad, carrera y pendiente. Mantener la profundidad del lecho adecuada también es crucial para la precisión en el extremo de descarga: un lecho demasiado grueso reduce la probabilidad de que el árido clasificado se estratifique y pase correctamente por las aberturas, mientras que un lecho demasiado delgado puede hacer que el material rebote y no encuentre una abertura, reduciendo así la precisión. Por lo tanto, el rendimiento óptimo depende de una operación adecuada tras elegir el tamaño correcto de criba.

2. Métodos de cálculo para capacidad y área de criba

¿Cómo determinar el tamaño requerido para una criba vibrante?

El cálculo se basa en una fórmula proporcionada por VSMA (Vibrating Screen Manufacturers Association), derivada de correlaciones determinadas por una asociación de fabricantes de cribas vibrantes:

Área de Cribado (ft^²) = U / (A × B × C × D × E × F × G × H × J)

Donde:

• U = Cantidad en STPH (toneladas cortas por hora) de material en la alimentación a la cubierta que es más pequeño que una abertura especificada
• A = Capacidad básica (STPH)
• B = Sobretamaño
• C = Mitad de tamaño
• D = Ubicación del lecho
• E = Cribado en húmedo
• F = Peso del material
• G = Área abierta del medio de cribado
• H = Forma de la abertura
• J = Eficiencia

Factor	Explicación
A	Tasa predeterminada de material en TPCS (toneladas cortas por hora) a través de un pie cuadrado de una abertura especificada cuando la alimentación al lecho contiene 25% de sobretamaño (factor B) y 40% de mitad de tamaño (factor C) Condiciones básicas de operación: - La alimentación al lecho contiene 25% de sobretamaño y 40% de mitad de tamaño - El material de alimentación es granular y de flujo libre - El material pesa 100 lb/pie³ - Inclinación operativa de la criba: 18-20° para cribas inclinadas con rotación del flujo; 0° para cribas horizontales - Eficiencia objetivo de cribado = 95%
B	% real de material en la alimentación al lecho que es más grande que una abertura especificada (ajusta el factor A para adaptarse a condiciones reales)
C	% real de material en la alimentación al lecho que es la mitad del tamaño de una abertura especificada (ajusta el factor A para adaptarse a condiciones reales)
D	Se aplica para cribas de múltiples lechos. El área total de cribado está disponible para la separación en el lecho superior. El retraso en el paso del material al lecho y al 2º o 3er lecho deja menos área efectiva disponible. Este factor se expresa como un % del área efectiva del lecho superior.
E	Se aplica cuando se rocía agua sobre el material mientras este se desplaza por el lecho de cribado (típicamente 5-7 GPM por TPCS de sólidos).
F	Se aplica para pesos distintos a 100 lb/pie³, se calcula como lb/pie³ (real) / 100
G	Se aplica cuando el área abierta de la superficie de cribado es menor que la referencia utilizada para el factor A.
H	Se aplica cuando se utilizan aberturas rectangulares. Las aberturas ranuradas u oblongas permitirán el paso de más material por pie cuadrado que las aberturas cuadradas.
J	Se aplica cuando la eficiencia objetivo de cribado es < 95%

Figura 2: rociado de agua en la alimentación a la criba vibratoria

3. Factores clave que influyen en el rendimiento del cribado

¿Cuáles son los parámetros clave del proceso a considerar?

Lograr un cribado vibratorio efectivo depende de múltiples factores interconectados, que pueden agruparse en características del material, configuración de la criba, gestión de la alimentación y propiedades del medio de cribado. Comprender y optimizar estos factores es crucial para una operación más segura y eficiente en costos, así como para alcanzar el dimensionamiento deseado del producto final.

A. Características del material: Las propiedades del material a cribar impactan significativamente el rendimiento de la criba. Aspectos clave incluyen:

• Tipo de material: La naturaleza del material, ya sea húmedo o seco, y la presencia de astillas o partículas alargadas pueden afectar el cribado.
• Cantidad de material de tamaño crítico: Un mayor porcentaje de material de tamaño crítico (partículas cercanas al tamaño de la abertura de la criba) puede reducir la capacidad y la eficiencia.
• Forma del material: Las formas de partículas alargadas pueden dificultar el proceso de cribado, reduciendo tanto la capacidad como la eficiencia. También deben considerarse formas cúbicas, lajosas, escamosas o redondeadas.
• Humedad y contenido de humedad: Un mayor contenido de humedad en el material de alimentación generalmente reduce la capacidad y la eficiencia. Sin embargo, el cribado en húmedo, cuando se implementa correctamente, puede aumentar la capacidad en algunos casos. El material húmedo también puede fluidizarse con mayor facilidad, favoreciendo la estratificación.
• Densidad aparente: El peso del material por unidad de volumen influye en la carga sobre la criba y, por lo tanto, en su capacidad.
• Curva de alimentación: La distribución granulométrica del material en la alimentación (curva de alimentación) es un factor crucial.

B. Configuración de la criba: Los parámetros operativos de la criba vibratoria en sí desempeñan un papel vital:

• Velocidad: La velocidad de rotación de la criba (RPM) afecta la velocidad de desplazamiento del material y la estratificación. En general, las aberturas más grandes se combinan con velocidades más lentas, mientras que las aberturas más pequeñas se benefician de velocidades más altas. La velocidad ayuda a crear un desplazamiento suficiente del material para lograr un lecho poco profundo, permitiendo que los finos pasen a través de la malla.
• Carrera: La longitud de la carrera (diámetro del movimiento circular) influye en la agitación del material y la probabilidad de que las partículas pasen a través de las aberturas. La carrera debe ser suficiente para evitar obstrucciones, pero no excesiva como para dañar la criba o interferir con el proceso de cribado.
• Inclinación: El ángulo del lecho de la criba afecta la velocidad de desplazamiento del material y la profundidad del lecho. Inclinaciones más pronunciadas aumentan la velocidad de desplazamiento, mientras que inclinaciones más suaves incrementan el tiempo de retención. Para aberturas pequeñas, generalmente se requieren velocidades más altas y carreras más agresivas, a menudo combinadas con inclinaciones de criba más planas (hasta 10 grados) para superar problemas de obstrucción.
• Dirección de rotación: La dirección del movimiento vibratorio en relación con el flujo del material (a favor o en contra del flujo) puede afectar tanto la capacidad como la precisión. La rotación a favor del flujo suele preferirse para maximizar la capacidad, mientras que la rotación en contra del flujo puede ofrecer mayor precisión, aunque puede limitar la capacidad debido a una menor velocidad de desplazamiento y mayor profundidad del lecho.
• Frecuencia natural vs. frecuencia de operación: La relación entre la frecuencia natural del cuerpo de la criba y su frecuencia de operación es crítica para evitar "movimientos no deseados" y garantizar la vida útil de la criba. Operar demasiado cerca de la frecuencia natural puede generar tensiones y reducir la vida útil de la criba.

C. Tasa de alimentación y profundidad del lecho de material: La forma en que se alimenta el material a la criba y la profundidad resultante del lecho son críticas para el rendimiento.

• Tasa de alimentación (TPCS): La cantidad de material alimentado a la criba por unidad de tiempo afecta directamente la capacidad requerida. Sobrecargar la criba puede exceder su capacidad de transporte.
• Profundidad del lecho de material: El espesor de la capa de material sobre el medio de cribado influye en la estratificación y la probabilidad de que las partículas encuentren una abertura. En el extremo de descarga, la profundidad del lecho no debe exceder idealmente cuatro veces la abertura del lecho para mantener la precisión. Una profundidad excesiva reduce la probabilidad de una estratificación adecuada, mientras que una profundidad insuficiente puede causar rebote del material, impidiendo la separación. El ancho de la criba desempeña un papel en el control de la profundidad del lecho, esencial para la estratificación.

D. Medio de cribado: El tipo y las características de la superficie de cribado son fundamentales para el proceso de separación.

• Tipo de medio: Existe una amplia variedad de medios disponibles, incluyendo mallas de alambre tejido, plástico, alambre de piano, lechos de barras, barras grizzly y placas perforadas, cada uno adecuado para diferentes aplicaciones y tipos de material.
• Área abierta: La relación entre el espacio abierto y el área total de la superficie del medio afecta significativamente la capacidad y la eficiencia. Un diámetro de alambre más fino generalmente conduce a una mayor área abierta, aumentando la capacidad y la eficiencia.
• Diámetro del alambre: El grosor de los alambres en la malla tejida influye en el área abierta y la durabilidad del medio.
• Forma y tamaño de la abertura: La forma (cuadrada, ranura larga, ranura corta, etc.) y el tamaño de las aberturas determinan el tamaño de separación y pueden influir en la capacidad, especialmente con partículas alargadas. Las aberturas ranuradas pueden aumentar la capacidad.
• Tejido: Para mallas de alambre tejido, el tipo de tejido (liso, ondulado, etc.) afecta la estabilidad y el tamaño de la abertura del medio.
• Material del medio: El material del que está hecho el medio de cribado (p. ej., acero, poliuretano, caucho) afecta su resistencia al desgaste, flexibilidad y adecuación para cribado en húmedo o seco.

E. Mantenimiento e instalación: Un mantenimiento e instalación adecuados son cruciales para un rendimiento de cribado consistente y óptimo.

• Unidad no instalada a nivel: Una criba desnivelada puede generar una deflexión desigual de los resortes y movimientos no deseados.
• Resortes o unidades de montaje de caucho rotos/gastados: Los componentes de suspensión dañados pueden causar vibraciones inadecuadas y reducir la eficiencia del cribado.
• Sujetadores flojos: Asegúrese de que todos los elementos de fijación estén correctamente apretados para evitar problemas.
• Acumulación de material: La acumulación de material en el lecho puede impedir el cribado y causar movimiento irregular. Los presas transversales también pueden afectar el rendimiento.
• Tensión de las correas trapezoidales: Mantener una tensión uniforme y correcta en las correas trapezoidales es esencial para una transmisión de potencia y velocidad adecuadas.
• Instalación correcta de la(s) base(s) del motor: Un montaje adecuado del motor garantiza una transmisión eficiente de potencia.
• Alineación de poleas y ejes: Las poleas deben estar alineadas y los ejes en paralelo para optimizar la vida útil y el rendimiento de las correas.

4. Mejores Prácticas Operativas, Mantenimiento y Solución de Problemas

Problema	Posibles Causas	Acciones Recomendadas
Obturación	Material de tamaño cercano o alargado	Aumentar la carrera de la criba para ayudar a expulsar el material. Consultar con el fabricante antes de realizar cambios en la velocidad o la carrera.
Cegamiento	Material fino adherido a la malla de cribado	Aumentar la velocidad de la criba. En ocasiones, aumentar la carrera también puede ser beneficioso. Verificar si comenzó como un problema de obturación. Consultar con el fabricante antes de realizar cambios en la velocidad o la carrera.
Movimiento irregular	Unidad no instalada a nivel (deflexión desigual de los resortes en las esquinas)	Asegurar que la unidad esté instalada a nivel.
	Resortes rotos/desgastados o unidades de montaje de goma dañadas	Reemplazar los resortes rotos o desgastados o las unidades de montaje de goma.
	Sujetadores flojos	Revisar y apretar todos los sujetadores flojos.
	Acumulación de material en el lecho o lechos	Retirar cualquier acumulación de material en el lecho de la criba. Verificar la superficie de cribado antes de iniciar el funcionamiento de la criba.
	Carga lateral	Corregir cualquier problema de carga lateral.
	Sobrecarga	Reducir la tasa de alimentación para evitar sobrecargas.
	Obturación y cegamiento	Abordar los problemas de obturación y cegamiento como se describió anteriormente.
	Velocidad incorrecta	Verificar y ajustar la velocidad al valor correcto. Consultar siempre con el fabricante antes de realizar cambios en la velocidad o la carrera.
	Estructura de soporte inadecuada	Asegurar que la estructura de soporte sea adecuada para la criba.
	Diseño del cuerpo inadecuado	Consultar con el fabricante sobre el diseño del cuerpo.
	Tensión incorrecta de las correas trapezoidales	Revisar y ajustar la tensión de las correas trapezoidales al nivel correcto. Asegurar una tensión uniforme en todas las correas.
	Ajustes del amortiguamiento de vibraciones	Revisar y ajustar la configuración del amortiguamiento de vibraciones.
	Frecuencia operativa demasiado cercana a la frecuencia natural (velocidad crítica)	Consultar con el fabricante para abordar la relación entre las frecuencias operativa y natural.
Verificaciones Iniciales Generales	Resortes rotos, correas demasiado tensas, travesaños rotos, hardware de fijación flojo	Buscar siempre primero los problemas evidentes. Inspeccionar estos componentes. Verificar todas las conexiones atornilladas para confirmar el par de apriete correcto.
La criba no arranca	Falla de energía, arrancador inoperativo, motor no funciona, interferencia de material con el cuerpo de la criba o la base del motor	Verificar el suministro eléctrico, fusibles, interruptores y calentador. Revisar la sección del motor. Limpiar la acumulación en el cuerpo de la criba o la base del motor.
El motor no funciona	Fusible o interruptor de circuito quemado, cable de alimentación defectuoso	Reemplazar o reiniciar. Verificar el cable en busca de conductores rotos y reemplazar si está defectuoso.
El motor zumbido pero no arranca	Motor defectuoso, lubricante de los cojinetes demasiado viscoso	Reemplazar el motor defectuoso. Limpiar los cojinetes y relubricar con el lubricante adecuado.
El motor se sobrecalienta	Conexión incorrecta del motor, motor demasiado pequeño, fallo en los cojinetes, motor defectuoso, cable del circuito de potencia demasiado delgado, circuito de potencia sobrecargado	Corregir el cableado (consultar al fabricante para el tamaño adecuado). Reemplazar los cojinetes dañados. Instalar un motor del tamaño correcto. Instalar un circuito de potencia adecuado con el calibre de cable correcto o reducir la carga.
Sobrecalentamiento del vibrador	Problemas con el conjunto del vibrador, lubricante insuficiente, exceso de lubricante, lubricante inadecuado, holgura incorrecta en los cojinetes, acumulación de material en las carcasas de los cojinetes, holgura insuficiente en los sellos laberínticos, motor inoperativo, componentes de cojinetes o sellos congelados o dañados, lubricante demasiado viscoso, correas de transmisión demasiado tensas	Consultar las secciones del vibrador. Verificar fugas o sellos dañados; relubricar. Retirar el lubricante hasta el nivel adecuado, permitir que el lubricante se purgue del sistema si está diseñado para ello. Reemplazar con el lubricante de alta temperatura recomendado, ventilar el área, usar lubricante de alta temperatura, consultar al fabricante de la criba. Reemplazar los cojinetes y verificar si hay contaminación. Retirar la acumulación. Verificar la holgura de los sellos. Consultar la sección del motor. Reemplazar cojinetes o sellos. Relubricar con el lubricante recomendado. Ajustar la tensión de las correas trapezoidales.
El vibrador no gira	Motor inoperativo, componentes de cojinetes o sellos congelados o dañados, lubricante demasiado viscoso, correas de transmisión demasiado tensas	Consultar la sección del motor. Reemplazar cojinetes o sellos dañados. Retirar el lubricante, relubricar con el lubricante recomendado. Ajustar la tensión de las correas trapezoidales.
Fuga de lubricante	Vibrador ensamblado incorrectamente, temperatura de operación excesiva, exceso de lubricante, tapones de drenaje omitidos, sellos dañados o desgastados, fallo en los cojinetes, holgura en el alojamiento del cojinete	Revisar el procedimiento de ensamblaje. Usar lubricante de alta temperatura. Consultar al fabricante de la criba. Restablecer el nivel de lubricante al valor correcto. Instalar los tapones de drenaje. Inspeccionar los sellos y reemplazarlos. Verificar problemas en los cojinetes. Reemplazar el cojinete, apretar los tornillos con el par de apriete correcto, verificar el cojinete y asegurarse de que no haya daño en el alojamiento o en los orificios de los sujetadores; consultar al fabricante de la criba.
Rodamiento ruidoso	Holgura incorrecta en el cojinete, fallo por fatiga normal, sobrecarga, falta de lubricante, exceso de lubricante, descascaramiento por entrada de suciedad o agua en el cojinete, *brinelling* por almacenamiento, flotación o holgura de expansión inadecuada en el conjunto del vibrador	Consultar al fabricante de la criba. Reemplazar el cojinete según las instrucciones de ensamblaje del fabricante. Restablecer la criba a su modo de operación original y reemplazar el cojinete. Restablecer el nivel correcto de lubricante; usar el lubricante recomendado para la temperatura ambiente, reemplazar el cojinete y usar el lubricante correcto. Lavar las carcasas y el sistema de lubricación, reemplazar el cojinete y limpiar o reemplazar los sellos. Reemplazar el cojinete y corregir la causa. Reemplazar el cojinete; volver a ensamblar según las instrucciones del fabricante.

Esta tabla ofrece un punto de partida para la solución de problemas comunes en cribas vibratorias según la información proporcionada. Recuerde dar siempre prioridad a la seguridad y consultar al fabricante antes de realizar cambios significativos en el equipo.

5. Integración del proceso

¿Dónde se utilizan las cribas vibratorias en los procesos industriales?

Las cribas vibratorias son componentes críticos al integrarse en circuitos de industria pesada.

Las cribas vibratorias son esenciales en muchas aplicaciones industriales donde es necesario eliminar material subdimensionado antes de la trituración, o para clasificar productos triturados en rangos de tamaño específicos. Su integración en circuitos de industria pesada, particularmente en circuitos de trituración, es fundamental para optimizar la eficiencia y lograr el dimensionamiento deseado del producto.

A continuación, se presentan algunos aspectos clave de la integración de cribas vibratorias en estos circuitos:

• Cribas de desbaste: Las cribas vibratorias suelen utilizarse en el extremo frontal de los circuitos de trituración como cribas de desbaste. Estas cribas eliminan el material más fino de la alimentación antes de que ingrese a la trituradora primaria. Esto cumple varios propósitos:

  • Reduce la carga en la trituradora primaria, permitiendo que funcione de manera más eficiente con el material más grueso.
  • Desvía el material subdimensionado alrededor de la trituradora, reduciendo el desgaste innecesario y el consumo de energía.
  • Puede proporcionar una separación inicial del flujo de material.

• Cribas de clasificación: Tras someter el material a una o más etapas de trituración (primaria, secundaria, terciaria, etc.), se utilizan **cribas vibrantes** como cribas de clasificación. Estas cribas separan el material triturado en diferentes fracciones granulométricas según los requisitos de los procesos posteriores o las especificaciones del producto final.

  • El material sobredimensionado de una criba de clasificación en un circuito de trituración suele devolverse a una trituradora posterior para su reducción adicional. Esto crea un **circuito cerrado** que garantiza que todo el flujo de producto cumpla con los criterios de tamaño deseados.
  • El material pasante que cumple con las especificaciones requeridas se dirige luego a la siguiente etapa de procesamiento o al almacenamiento como producto final.

• Múltiples etapas de cribado: Los circuitos complejos de la industria pesada suelen incorporar múltiples cribas vibrantes en diferentes puntos del proceso. Estas cribas pueden realizar funciones distintas (desbaste, clasificación gruesa, clasificación fina, etc.) para alcanzar los objetivos globales de procesamiento. La disposición de cribas y trituradoras (p. ej., circuitos abiertos o cerrados) depende de factores como las características del material de alimentación, la distribución granulométrica deseada del producto y los requisitos de capacidad de la **instalación**.

• Configuraciones de circuitos de trituración: Las fuentes ilustran diferentes configuraciones de circuitos de trituración donde las cribas vibrantes desempeñan un papel crucial:

  • Trituración primaria: Una parrilla vibrante o criba puede preceder a la trituradora primaria para eliminar finos.
  • Trituración secundaria: Las cribas se utilizan tras la trituradora secundaria para clasificar la salida, recirculando el material sobredimensionado.
  • Trituración terciaria y cuaternaria: Se integran etapas adicionales de cribado para lograr una clasificación más fina del producto y gestionar las cargas circulantes dentro del circuito de trituración.

En esencia, las cribas vibrantes son indispensables para un **flujo eficiente de material y control granulométrico** en circuitos de la industria pesada que involucran trituración y clasificación. Permiten la producción de materiales con tamaños precisos, optimizan el rendimiento de las trituradoras y contribuyen a la productividad general y la rentabilidad de estas operaciones.

Para saber más sobre tamices vibrantes

Los tamices vibrantes son componentes clave en un proceso de manejo de polvos para garantizar la **fiabilidad**, la **seguridad de la instalación** y la **seguridad del producto**.

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Fuentes

VSMA

Principios de cribado y clasificación (Quarry Academy)

Meka