Máquina vibratoria de tiro circular

La criba vibratoria de lanzamiento circular genera un vector de aceleración rotacional y la criba debe mantener un ángulo de lanzamiento pronunciado para evitar el transporte a lo largo de la plataforma de la criba. ^{[ 8 ]} La plataforma se construye comúnmente con un ángulo dentro del rango de 10° a 18°, para desarrollar un movimiento adecuado de las partículas. Un aumento del ángulo de la plataforma acelera el movimiento de las partículas en relación proporcional al tamaño de las partículas. ^{[ 9 ]} Esto disminuye el tiempo de residencia y la estratificación del tamaño a lo largo de la malla de la criba. ^{[ 7 ]} Sin embargo, si el ángulo es mayor de 20°, la eficiencia disminuye debido a la reducción del área efectiva de la malla. El efecto del ángulo de la plataforma en la eficiencia también está influenciado por la densidad de las partículas. En minería, el ángulo de inclinación óptimo es de aproximadamente 15°. ^{[ 8 ]} Las excepciones son las cribas de deshidratación a 3° a 5° y las cribas pronunciadas a 20° a 40°.

En promedio, se requieren 1,5 segundos para que el proceso de cribado alcance un estado estacionario y las partículas cubran la pantalla. ^{[ 8 ]} Esto se debe al movimiento circular . La aceleración rotacional tiene un efecto de aflojamiento sobre las partículas en la plataforma. Las fuerzas centrífugas dispersan las partículas a lo largo de la pantalla. Con la combinación del componente gravitacional, se mejora la eficiencia del paso de partículas pequeñas a través de la abertura, y las partículas de mayor tamaño son arrastradas hacia el extremo de descarga. ^{[ 8 ]}

Bajo vibración, las partículas de diferentes tamaños se segregan ( efecto de la nuez de Brasil ). La vibración eleva y segrega las partículas en la criba inclinada. Cuando la amplitud de vibración se encuentra dentro del rango de 3 a 3,5 mm, el equipo segrega las partículas grandes y pequeñas con la máxima eficiencia. ^{[ 8 ]} Si la amplitud es demasiado alta, se reduce el área de contacto entre las partículas y la superficie de la criba y se desperdicia energía; si es demasiado baja, las partículas bloquean la abertura, lo que provoca una mala separación. ^{[ 7 ]}

Una mayor frecuencia de vibración mejora la estratificación de los componentes a lo largo de la malla y conduce a una mayor eficiencia de separación. ^{[ 7 ]} El engranaje de giro circular está diseñado con 750 a 1050 rpm, lo que permite cribar materiales de gran tamaño. Sin embargo, las frecuencias demasiado altas hacen vibrar excesivamente las partículas; por lo tanto, disminuye el área de contacto efectiva de la superficie de la malla con las partículas. ^{[ 9 ]}

La humedad en la alimentación forma partículas más grandes al coagular las partículas pequeñas. Este efecto reduce la eficiencia del tamiz. ^{[ 7 ]} Sin embargo, la fuerza centrífuga y la vibración actúan para evitar el bloqueo de la abertura y la formación de partículas aglomeradas. Las partículas de alimentación se clasifican en finas, de tamaño cercano y de tamaño superior; la mayoría de las partículas de tamaño cercano y las finas pasan rápidamente a través de la abertura. La proporción de partículas finas y de tamaño cercano con respecto a las de tamaño superior debe maximizarse para obtener altas tasas de tamizado. ^{[ 7 ]}

La velocidad de alimentación es proporcional a la eficiencia y capacidad de la criba; una velocidad de alimentación alta alcanza un estado estacionario y da como resultado mejores tasas de cribado. Sin embargo, se debe mantener un espesor óptimo del lecho para una eficiencia alta y constante. ^{[ 7 ]}

La eficiencia de cribado en estado estacionario es sensible a la amplitud de la vibración. Un buen rendimiento de cribado suele darse con una amplitud de 3 a 3,5  mm. La velocidad de las partículas no debe superar los 0,389  m/s. Si la velocidad es demasiado alta, se produce una segregación deficiente y una baja eficiencia.${\displaystyle E_{o}}$muestra la eficiencia de la eliminación de partículas de tamaño inferior a la necesaria de partículas de tamaño superior a la necesaria en estado estacionario.

${\displaystyle E_{o}=100{\frac {\text{caudal másico de sólidos más gruesos que el tamaño de la malla en la corriente de alimentación}}{\text{caudal másico de sólidos en la corriente de gran tamaño}}}}$

${\displaystyle E_{o}=100\left[{\frac {F(1-f_{x})}{O}}\right]=100(1-o_{x})}$

dónde${\displaystyle F}$es stph (tonelada corta por hora) de mineral de alimentación,${\displaystyle O}$es stph de sólidos de gran tamaño que se descargan como gran tamaño de criba,${\displaystyle f_{x}}$es la fracción de peso acumulada del alimento más fina que '${\displaystyle x}$' y${\displaystyle o_{x}}$es la fracción de peso acumulada de tamaño excesivo más fina que '${\displaystyle x}$'. ${\displaystyle E_{u}}$muestra la eficiencia de la recuperación de material de tamaño inferior al reglamentario.${\displaystyle U}$es la tasa de masa de sólidos en la corriente de tamaño inferior.

${\displaystyle E_{u}=100{\frac {\text{caudal másico de sólidos en la corriente de tamaño inferior}}{\text{caudal másico de sólidos más finos que el tamaño de la malla en la corriente de alimentación}}}}$

De este modo:

${\displaystyle E_{u}=100{\left({\frac {U}{Ff_{x}}}\right)}=100{\left[{\frac {f_{x}-o_{x}}{f_{x}(1-o_{x})}}\right]}={\frac {E_{o}-(1-f_{x})}{E_{o}f_{x}}}}$

Las unidades vibratorias de tiro circular dependen de que el componente de la criba funcione a una frecuencia resonante para tamizar de manera eficiente. Si bien las frecuencias de vibración seleccionadas adecuadamente mejoran drásticamente la filtración, se produce un factor de desviación a medida que las vibraciones desplazan las partículas más pequeñas. Estas no pasan correctamente a través de la criba debido al movimiento excesivo. Esta es una propiedad de la frecuencia natural del sistema. La frecuencia natural vibra preferiblemente a

${\displaystyle F_{n}=188(1/d)^{2}}$(ciclos por minuto)

dónde${\displaystyle d=(188/F_{n})^{2}}$(pulgadas)

La deflexión estática corresponde a esta frecuencia. El aislamiento de vibraciones es un principio de control empleado para mitigar la transmisión. En las cribas vibratorias de giro circular, se emplea un aislamiento de vibraciones pasivo mediante resortes mecánicos y suspensión en la base de la unidad, lo que proporciona estabilidad y control de la vibración del motor. En la tabla siguiente se proporciona una regla general sobre la cantidad de minimización de la deflexión estática que se debe buscar con respecto a las RPM de operación. ^{[ 10 ]}

Las instalaciones críticas se refieren a unidades montadas en el techo. El peso, la carga y la distribución del peso son elementos que deben tenerse en cuenta.

Una criba vibratoria de tiro circular con sistema de eje y cojinetes requiere considerar la carga a la que estará sometida. La carga adicional en la caja de la criba, generada por la fuerza centrífuga debido al movimiento circular de la carga al pasar a través de la unidad, también es un factor importante. Los cojinetes deben diseñarse para soportar esta tensión adicional. Carga sobre los cojinetes debido a la fuerza centrífuga en la caja de la criba.${\displaystyle F_{r}}$es

${\displaystyle F_{r}={\frac {1}{z}}\times {\frac {G}{g}}\times r\times \left(\pi \times {\frac {n}{30}}\right)^{2}}$

Factor suplementario de${\displaystyle F_{z}}$= ~1,2 se utiliza para tener en cuenta las tensiones dinámicas desfavorables:

${\displaystyle P=F_{z}\times F_{r}}$

Índice de tensión dinámica${\displaystyle F_{L}}$factor de velocidad${\displaystyle F_{n}}$se utilizan para calcular la carga dinámica mínima requerida (kN)

${\displaystyle C=P\times {\frac {F_{L}}{F_{n}}}}$

${\displaystyle F_{L}}$Se toma generalmente entre 2,5 y 3 para que corresponda a una vida útil nominal por fatiga de 11.000 a 20.000 horas como parte de un diseño habitual. ^{[ 11 ]}

La capacidad de procesamiento de la unidad está relacionada con la vibración, por lo que se requiere un diseño cuidadoso de los elementos estructurales y de soporte. Un diseño estructural inadecuado no logra estabilizar la unidad, produciendo vibraciones excesivas que pueden provocar una mayor deflexión o una menor eficacia.

Fuerza estática total aplicada y rigidez del resorte:

${\displaystyle {\text{Deflexión}}={\frac {\text{Fuerza}}{\text{Rigidez}}}={\frac {F_{\text{estática}}}{2k}}}$

Cuando se consideran las fuerzas dinámicas de la carga, se aplica un factor de amplificación de amplitud.${\displaystyle MF}$debe tenerse en cuenta:

${\displaystyle {\text{Amplitud}}=MF\left({\frac {F_{\text{dinámica}}}{2k}}\right)}$

Se puede obtener una estimación del factor de magnificación para un sistema con un grado de libertad utilizando: ^{[ 12 ]}

${\displaystyle MF={\frac {1}{\left[1-\left({\frac {f_{d}}{f_{n}}}\right)^{2}\right]^{2}+\left[2\zeta \left({\frac {f_{d}}{f_{n}}}\right)^{2}\right]^{\frac {1}{2}}}}}$

La mayoría de los sistemas mecánicos estructurales tienen una amortiguación ligera. Si se desprecia el término de amortiguación :

${\displaystyle MF={\frac {1}{\left[1-\left({\frac {f_{d}}{f_{n}}}\right)^{2}\right]^{2}}}}$

dónde${\displaystyle f_{d}/f_{n}}$representa la relación de frecuencia (frecuencia debida a la fuerza dinámica,${\displaystyle f_{d}}$y la frecuencia natural de la unidad,${\displaystyle f_{n}}$).

Con una capacidad de tamizado fija, es probable que la eficiencia disminuya a medida que disminuye el tamaño de la abertura. En general, no se requiere que las partículas se separen con precisión según el tamaño de la abertura. Sin embargo, la eficiencia mejora si el tamiz se diseña para filtrar lo más cerca posible del tamaño de corte deseado. La selección del tipo de abertura se generaliza en la siguiente tabla:

La mayoría de los procesos han empleado cribas de dos cojinetes. Eran comunes las cribas vibratorias circulares de dos cojinetes con una caja de cribado de 35  kN y una velocidad de 1200 rpm . El eje central de la caja de cribado y la carga desequilibrada no cambian durante la rotación.

Se desarrolló una criba vibratoria de cuatro cojinetes (Clase F) ^{[ 14 ]} para satisfacer las demandas, especialmente de las industrias de producción de mineral de hierro, fosfato y piedra caliza. La Clase F cuenta con un cuerpo de criba atornillado Huck que proporciona mayor resistencia y rigidez, y placas laterales de acero al carbono para una alta resistencia. El eje está reforzado con una placa de refuerzo que se fija a la placa deslizante y a los paneles de la criba.

La criba de cuatro cojinetes proporciona una estabilidad mucho mayor a la unidad, lo que permite utilizar amplitudes y/o frecuencias de vibración más elevadas sin necesidad de un aislamiento o amortiguación excesivos, reduciendo así la emisión de ruido general de la planta. El nuevo diseño ofrece una clasificación precisa y rápida del tamaño de los materiales, con tamaños de corte que van desde 0,15 hasta 9,76 pulgadas, y una alta capacidad de producción que puede procesar hasta 5000 toneladas por hora. ^{[ 6 ]}