Trituradora

Una trituradora es una máquina diseñada para reducir rocas grandes a rocas más pequeñas, grava , arena o polvo de roca.

Las trituradoras se pueden usar para reducir el tamaño o cambiar la forma de los materiales de desecho para que puedan desecharse o reciclarse más fácilmente , o para reducir el tamaño de una mezcla sólida de materias primas (como en el mineral de roca ), de modo que se puedan diferenciar piezas de diferente composición. La trituración es el proceso de transferir una fuerza amplificada por ventaja mecánica a través de un material compuesto por moléculas que se unen con mayor fuerza y ​​resisten más la deformación que las del material que se está triturando. Los dispositivos de trituración sujetan el material entre dos superficies sólidas paralelas o tangentes y aplican la fuerza suficiente para acercar las superficies y generar suficiente energía dentro del material que se está triturando para que sus moléculas se separen (fractura) o cambien de alineación (deformación) entre sí. Las primeras trituradoras eran piedras de mano, donde el peso de la piedra proporcionaba un impulso a la fuerza muscular, usadas contra un yunque de piedra. Los molinos de mano y los morteros son tipos de estos dispositivos de trituración.

En la industria, las trituradoras son máquinas que utilizan una superficie metálica para romper o comprimir materiales en pequeños fragmentos o masas más densas. Durante la mayor parte de la historia industrial, la mayor parte del proceso de trituración y extracción se realizaba mediante fuerza muscular, concentrada en la punta del pico del minero o en la broca accionada por el martillo. Antes de que los explosivos se generalizaran en la minería a granel a mediados del siglo XIX, la mayor parte de la trituración y clasificación inicial del mineral se realizaba a mano con martillos en la mina o con martillos hidráulicos en las pequeñas herrerías y fábricas de hierro alimentadas con carbón vegetal , típicas del Renacimiento y principios de la Revolución Industrial . Fue solo después de que los explosivos, y posteriormente las primeras y potentes excavadoras de vapor, produjeran grandes trozos de material (trozos que originalmente se reducían martilleando en la mina antes de ser cargados en sacos para su transporte a la superficie, trozos que eventualmente también darían lugar a vías férreas y ferrocarriles mineros que transportaban agregados a granel), que la trituración posterior al frente de la mina se hizo ampliamente necesaria. Las primeras de estas se encontraban en las fundiciones, pero a medida que el carbón se afianzó, las operaciones más grandes se convirtieron en las trituradoras de carbón que impulsaron el crecimiento industrial desde la primera década del siglo XVII hasta el reemplazo de las trituradoras en la década de 1970, a través de las necesidades de combustible de la actualidad. La llegada gradual de esa era y el desplazamiento de las economías basadas en la industria artesanal se aceleraron primero por la utilidad del hierro forjado y fundido como materiales deseados que dieron impulso a operaciones más grandes, luego a finales del siglo XVI por la creciente escasez de tierras forestales para la producción de carbón vegetal para hacer el novedoso vidrio para ventanas ^{[ 2 ]} que se había convertido , junto con la chimenea , en "toda la moda"  entre la creciente clase media y la riqueza de los siglos XVI y XVII; y como siempre, el carbón vegetal necesario para fundir metales, especialmente para producir cantidades cada vez mayores de latón y bronce , ^{[ 3 ]} arrabio , hierro fundido y hierro forjado demandados por las nuevas clases consumidoras. Otros avances metalúrgicos, como la minería de plata y oro, reflejaron las prácticas y los desarrollos de los métodos y tecnologías de manipulación de materiales a granel, alimentando así la creciente demanda de hierro y vidrio, materiales que eran escasos entre las posesiones personales hasta el siglo XVIII.

Las cosas solo empeoraron cuando los ingleses descubrieron cómo fundir cañones de hierro más económicos (1547), siguiendo su hazaña de convertirse en los armeros de las potencias del continente europeo al haber sido los principales productores de armas de latón y bronce, ^{[ 3 ]} y finalmente mediante varias leyes del Parlamento, gradualmente prohibieron o restringieron la tala de árboles para carbón vegetal en regiones cada vez más grandes del Reino Unido. ^{[ 2 ]} En 1611, un consorcio liderado por el cortesano Edward Zouch obtuvo una patente para el horno de reverbero , un horno que utilizaba carbón, no las valiosas reservas nacionales de madera, ^{[ 4 ]} que se empleó inmediatamente en la fabricación de vidrio. Un barón ladrón rico y con conexiones políticas tempranas, Sir Robert Mansell, compró su entrada en la incipiente compañía de hornos y se hizo con el control de ella, y para 1615 logró que Jacobo I emitiera una proclamación que prohibía el uso de madera para producir vidrio, ^{[ 4 ]} otorgando a las extensas propiedades carboneras de su familia un monopolio tanto sobre la fuente como sobre los medios de producción durante casi medio siglo. Un siglo después, Abraham Darby se trasladó a Bristol, donde había establecido una industria de latón y bronce para la construcción, importando trabajadores holandeses y aprovechándose de las técnicas holandesas. Ambos materiales se consideraban superiores al hierro para la fabricación de cañones y máquinas, ya que se comprendían mejor. Pero Darby cambiaría el mundo de varias maneras fundamentales.

Donde los holandeses habían fracasado en la fundición de hierro, uno de los aprendices de Darby, John Thomas, tuvo éxito en 1707 ^{[ 5 ]} y, como dijo Burke: "le había dado a Inglaterra la clave de la Revolución Industrial" ^{[ 5 ]} . En ese momento, las minas y fundiciones eran prácticamente todas pequeñas empresas, excepto las minas de estaño (impulsadas por el precio y la utilidad del latón), y los materiales salían de las minas ya reducidos de tamaño por legiones de mineros que tenían que meter su trabajo en sacos para transportarlo en remos con animales. Simultáneamente, las minas necesitaban drenaje, lo que dio lugar a los primeros sistemas de bombeo a vapor de Savery y Newcomen. Cuanto más profundas eran las minas, mayor era la demanda de mejores bombas, mayor la demanda de hierro, mayor la necesidad de carbón, mayor la demanda de cada uno. Con una visión clara del futuro, Darby vendió sus negocios de latón y se trasladó a Coalbrookdale, con sus abundantes minas de carbón, energía hidráulica y reservas de mineral cercanas. Durante esa década, sus fundiciones desarrollaron tecnologías de fundición de hierro y comenzaron a sustituir otros metales en muchas aplicaciones. Adaptó la coquización de su combustible copiando las prácticas de Brewer. ^{[ 5 ]} En 1822, las necesidades de la industria del bombeo de cilindros más grandes coincidieron con la capacidad de Darby para fundir cantidades suficientes de arrabio para fundir grandes cilindros de hierro económicos en lugar de los costosos de latón, ^{[ 5 ]} reduciendo el costo de los cilindros en nueve décimas partes. ^{[ 6 ]}

Con el uso cada vez mayor de la pólvora en la minería, los fragmentos de roca extraídos de los frentes mineros se hicieron mucho más grandes, y la minería, que dependía de las explosiones, pasó a depender de un grupo organizado, no solo de un individuo que manejaba un pico. Las economías de escala se fueron incorporando gradualmente a las empresas industriales, mientras que el transporte se convirtió en un cuello de botella clave a medida que el volumen de materiales transportados seguía aumentando según la demanda. Esto impulsó numerosos proyectos de canales, inspirados en la colocación, primero de rieles de madera y luego de rieles protegidos con hierro, utilizando animales de tiro para arrastrar cargas en la emergente economía dependiente del transporte de mercancías a granel. En la industria del carbón, que creció a medida que el carbón se convirtió en el combustible preferido para la fundición de minerales, la trituración y preparación (limpieza) se realizó durante más de cien años en trituradoras de carbón , enormes y ruidosos edificios llenos de cintas transportadoras, etapas de trituración con martillos de impacto accionados por cintas y gigantescas rejillas metálicas de clasificación. Al igual que las bombas de las minas, las cintas transportadoras internas y los martillos de impacto se alojaban dentro de estos edificios de 7 a 11 pisos.

Las operaciones mineras utilizan trituradoras, que se clasifican comúnmente según el grado de fragmentación del material inicial. Las trituradoras primarias y secundarias procesan materiales gruesos, mientras que las terciarias y cuaternarias reducen las partículas de mineral a granulometrías más finas. Cada trituradora está diseñada para trabajar con un tamaño máximo determinado de materia prima y, a menudo, envía su producción a una máquina de cribado que la clasifica y dirige para su posterior procesamiento. Además del tamaño, las máquinas diseñadas para cada una de estas etapas deben tener en cuenta los métodos básicos de reducción del tamaño del material: ^{[ 7 ]} impacto, compresión, atrición y corte. Según las propiedades del material y el resultado deseado, algunos métodos de trituración y, por lo tanto, diseños de máquinas, pueden ser más apropiados para cada caso de uso.

Por lo general, a las etapas de trituración les siguen las de molienda si es necesario reducir aún más el tamaño de los materiales. Además, normalmente se ubican trituradoras de roca junto a la trituradora principal para reducir el material de gran tamaño que esta última no puede procesar. Las trituradoras se utilizan para reducir el tamaño de las partículas lo suficiente como para que el material pueda procesarse en partículas más finas en un molino. Una línea de procesamiento típica en una mina podría constar de una trituradora, seguida de un molino SAG y, a su vez, de un molino de bolas . En este contexto, el molino SAG y el molino de bolas se consideran molinos, no trituradoras.

Durante el proceso, la materia prima (de diversos tamaños) se suele transportar a la tolva de la trituradora primaria mediante camiones volquete , excavadoras o cargadoras frontales de ruedas . Un alimentador, como un alimentador de placas, una cinta transportadora o una rejilla vibratoria, controla la velocidad de entrada del material a la trituradora y, a menudo, incluye un dispositivo de cribado preliminar que permite que el material más pequeño evite la trituradora, mejorando así la eficiencia. La trituración primaria reduce los trozos grandes a un tamaño que puede ser procesado por la maquinaria posterior.

Algunas trituradoras son móviles y pueden triturar rocas de hasta 1,5 metros (60 pulgadas). Utilizadas principalmente en la mina, en el frente de trabajo, estas unidades pueden desplazarse junto con las grandes máquinas de alimentación (principalmente palas) para aumentar el tonelaje producido. En operaciones móviles de construcción de carreteras, estas rocas trituradas se combinan directamente con hormigón y asfalto , que luego se depositan sobre la superficie de la carretera. Esto elimina la necesidad de transportar material de gran tamaño a una trituradora fija y luego de vuelta a la superficie de la carretera. Además, las trituradoras pequeñas/mini (con un rango aproximado de 6000 a 60 000 libras) son trituradoras portátiles que se utilizan normalmente para desplazarse de un lugar de trabajo a otro. Estas trituradoras pequeñas pueden estar montadas sobre orugas o ruedas, ser de gasolina, diésel o eléctricas, pero son principalmente del tipo de mandíbulas.

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  Sellos de Cornualles utilizados en el siglo XIX para triturar mineral de estaño.
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  Una trituradora de rocas portátil de principios del siglo XX.
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  El silo de entrada de una trituradora de roca de mina
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  Trituradora móvil
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  Cuchara trituradora en una cantera
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  Una trituradora de piensos
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  Una nueva trituradora en el puerto de Ystad para el transporte a Polonia en 2024.

La siguiente tabla describe los usos típicos de las trituradoras de uso común:

Trituradora de mandíbulas

Una trituradora de mandíbulas utiliza la fuerza de compresión para romper las partículas. Esta presión mecánica se logra mediante las dos mandíbulas de la trituradora, una fija y la otra oscilante. Una trituradora de mandíbulas o de palanca consta de un conjunto de mandíbulas verticales: una mandíbula se mantiene fija y se denomina mandíbula fija, mientras que la otra, llamada mandíbula oscilante, se mueve hacia adelante y hacia atrás con respecto a la primera mediante un mecanismo de leva o biela , que actúa como una palanca de clase II o un cascanueces . El volumen o cavidad entre las dos mandíbulas se denomina cámara de trituración. El movimiento de la mandíbula oscilante puede ser bastante pequeño, ya que la trituración completa no se realiza en una sola carrera. La inercia necesaria para triturar el material la proporciona un volante que mueve un eje, creando un movimiento excéntrico que provoca el cierre del espacio entre las mandíbulas.

Las trituradoras de mandíbulas son máquinas de alta resistencia y, por lo tanto, requieren una construcción robusta. El bastidor exterior suele ser de hierro fundido o acero. Las mandíbulas, por su parte, suelen ser de acero fundido. Están equipadas con revestimientos reemplazables de acero al manganeso o Ni-hard (una aleación de hierro fundido con níquel y cromo). Las trituradoras de mandíbulas se construyen generalmente en secciones para facilitar su transporte si se van a instalar bajo tierra para su funcionamiento.

Las trituradoras de mandíbulas se clasifican según la posición del pivote de la mandíbula oscilante.

1. Trituradora Blake: la mandíbula oscilante está fija en la posición inferior.
2. Trituradora Dodge: la mandíbula oscilante está fija en la posición superior.
3. Trituradora universal: la mandíbula oscilante está fija en una posición intermedia.

La trituradora Blake fue patentada por Eli Whitney Blake en 1858. La trituradora de mandíbulas tipo Blake tiene un área de alimentación fija y un área de descarga variable. Existen dos tipos de trituradoras Blake: de palanca simple y de palanca doble.

En las trituradoras de mandíbulas de palanca simple, la mandíbula oscilante está suspendida del eje excéntrico, lo que resulta en un diseño mucho más compacto que el de las trituradoras de mandíbulas de palanca doble. La mandíbula oscilante, suspendida del eje excéntrico, experimenta dos tipos de movimiento: un movimiento oscilatorio hacia la mandíbula fija debido a la acción de la placa de palanca y un movimiento vertical debido a la rotación del eje excéntrico. Estos dos movimientos, al combinarse, generan un movimiento elíptico de la mandíbula. Este movimiento es útil, ya que ayuda a empujar las partículas a través de la cámara de trituración. Este fenómeno aumenta la capacidad de las trituradoras de mandíbulas de palanca simple, pero también produce un mayor desgaste de las mandíbulas. Este tipo de trituradoras de mandíbulas se prefiere para la trituración de partículas más blandas.

En las trituradoras de mandíbulas de doble palanca, el movimiento oscilante de la mandíbula móvil se produce por el movimiento vertical del brazo de la biela. El brazo se mueve hacia arriba y hacia abajo. La mandíbula móvil se cierra, es decir, se desplaza hacia la mandíbula fija cuando el brazo se mueve hacia arriba, y se abre durante su movimiento descendente. Este tipo de trituradora se utiliza comúnmente en minas debido a su capacidad para triturar materiales duros y abrasivos.

En las trituradoras de mandíbulas tipo Dodge, las mandíbulas están más separadas en la parte superior que en la inferior, formando una tolva cónica. De esta manera, el material se tritura progresivamente a medida que desciende, hasta alcanzar un tamaño suficiente para salir por la abertura inferior. La trituradora de mandíbulas Dodge tiene un área de alimentación variable y un área de descarga fija, lo que provoca que se obstruya y, por lo tanto, se utiliza únicamente para fines de laboratorio y no para operaciones de trabajo pesado.

Trituradora giratoria

Una trituradora giratoria es similar en concepto básico a una trituradora de mandíbulas, y consta de una superficie cóncava y una cabeza cónica; ambas superficies suelen estar revestidas de acero al manganeso. El cono interior tiene un ligero movimiento circular, pero no gira; este movimiento se genera mediante un mecanismo excéntrico . Al igual que en la trituradora de mandíbulas, el material se desplaza hacia abajo entre las dos superficies, donde se tritura progresivamente hasta alcanzar un tamaño suficiente para caer por el espacio entre ellas.

Una trituradora giratoria es uno de los principales tipos de trituradoras primarias en una mina o planta de procesamiento de mineral. Las trituradoras giratorias se designan por su tamaño según el diámetro de la abertura y el manto, o bien por el tamaño de la abertura de recepción. Se pueden utilizar para trituración primaria o secundaria. La acción de trituración se produce por el cierre del espacio entre el manto (móvil), montado en el eje vertical central, y los revestimientos cóncavos (fijos), montados en el bastidor principal de la trituradora. Este espacio se abre y se cierra mediante una excéntrica en la parte inferior del eje, lo que provoca la rotación del eje vertical central. El eje vertical puede girar libremente sobre su propio eje. La trituradora ilustrada es de tipo eje corto suspendido, lo que significa que el eje principal está suspendido en la parte superior y la excéntrica está montada sobre el engranaje. El diseño de eje corto ha reemplazado al diseño de eje largo, en el que la excéntrica se monta debajo del engranaje.

Trituradora de impacto

Las trituradoras de impacto utilizan el impacto en lugar de la presión para triturar el material. El material se encuentra dentro de una jaula con aberturas en la parte inferior, en un extremo o en un lateral del tamaño deseado para permitir la salida del material pulverizado. Existen dos tipos de trituradoras de impacto: de eje horizontal y de eje vertical.

Molino de impacto de eje horizontal (HSI) / molino de martillos

Las trituradoras HSI rompen la roca impactándola con martillos fijados al borde exterior de un rotor giratorio. Se comercializan en configuraciones fijas, montadas sobre remolque y sobre orugas. Se utilizan en el reciclaje, tanto de roca dura como de materiales blandos. En sus inicios, el uso práctico de las trituradoras HSI se limitaba a materiales blandos y no abrasivos, como la caliza , el fosfato , el yeso y las pizarras erosionadas ; sin embargo, los avances en metalurgia han transformado la aplicación de estas máquinas.

Impactador de eje vertical (VSI)

Las trituradoras VSI emplean un enfoque diferente que incluye un rotor de alta velocidad con puntas resistentes al desgaste y una cámara de trituración diseñada para proyectar la roca contra ella. Las trituradoras VSI utilizan la velocidad en lugar de la fuerza superficial como fuerza predominante para romper la roca. En su estado natural, la roca tiene una superficie irregular y dentada. La aplicación de la fuerza superficial ( presión ) da como resultado partículas impredecibles y, por lo general, no cúbicas. El uso de la velocidad en lugar de la fuerza superficial permite que la fuerza de rotura se aplique de manera uniforme tanto en la superficie de la roca como en su masa. La roca, independientemente de su tamaño, tiene fisuras naturales (fallas) en toda su estructura. Cuando la roca es proyectada por un rotor VSI contra un yunque sólido, se fractura y se rompe a lo largo de estas fisuras. El tamaño final de las partículas se puede controlar mediante 1) la velocidad a la que la roca es proyectada contra el yunque y 2) la distancia entre el extremo del rotor y el punto de impacto en el yunque. El producto resultante de la trituración VSI suele tener una forma cúbica uniforme, como la que se requiere en las modernas aplicaciones de asfalto Superpave para autopistas . Este método también permite triturar materiales con una abrasividad mucho mayor que la que se puede lograr con una trituradora HSI y la mayoría de los demás métodos de trituración.

Las trituradoras VSI generalmente utilizan un rotor giratorio de alta velocidad en el centro de la cámara de trituración y una superficie de impacto exterior compuesta por yunques de metal resistente a la abrasión o roca triturada. El uso de superficies de metal fundido, denominadas "yunques", se conoce tradicionalmente como "VSI de zapata y yunque". El uso de roca triturada en las paredes exteriores de la trituradora, contra la cual se triturará nueva roca, se conoce tradicionalmente como "VSI de roca sobre roca". Las trituradoras VSI pueden utilizarse en instalaciones fijas o en equipos móviles sobre orugas.

Cuchara trituradora

Un cucharón triturador es un accesorio para excavadoras hidráulicas. Su funcionamiento consiste en un cucharón con dos mandíbulas trituradoras en su interior: una fija y otra que se mueve hacia adelante y hacia atrás, como en una trituradora de mandíbulas . Se fabrican con un sistema de transmisión de alta inercia, movimiento circular de las mandíbulas y una placa antiatascos que impide que los fragmentos grandes se atasquen en la boca del cucharón, evitando que entren en las mandíbulas trituradoras. Además, las mandíbulas trituradoras están dispuestas en cruz. Esta disposición, junto con su movimiento circular, les confiere la capacidad de triturar material húmedo.

En general, los avances en el diseño de trituradoras han sido lentos. Las trituradoras de mandíbulas se han mantenido prácticamente sin cambios durante sesenta años. Se ha mejorado la fiabilidad y la producción de los diseños básicos de trituradoras de cono, que también se han mantenido prácticamente sin cambios. El aumento de la velocidad de rotación ha sido el factor que ha introducido la mayor variación. Por ejemplo, una  trituradora de cono de 120 cm (48 pulgadas) fabricada en 1960 podía producir 170 toneladas/hora de roca triturada, mientras que una trituradora del mismo tamaño fabricada hoy en día puede producir 300 toneladas/hora. Estas mejoras en la producción se deben al aumento de la velocidad y a mejores diseños de la cámara de trituración.

El mayor avance en la fiabilidad de las trituradoras de cono se ha observado en el uso de sistemas hidráulicos para protegerlas de daños causados ​​por la entrada de objetos no triturables en la cámara de trituración. Los objetos extraños, como el acero , pueden provocar daños importantes en una trituradora de cono y costes adicionales por la pérdida de producción. El desarrollo de sistemas de alivio hidráulico ha reducido considerablemente el tiempo de inactividad y ha mejorado la vida útil de estas máquinas.

Debido a los requisitos de seguridad y al peso de las mandíbulas, muchas empresas y proveedores de equipos originales (OEM) han desarrollado un conjunto de herramientas de elevación para instalar y ajustar estas herramientas de forma segura en la trituradora. En muchos países, la herramienta de elevación es obligatoria debido a los requisitos de seguridad establecidos por la legislación y las normativas. ^{[ 9 ]}

• Trituradora de coches
• Compactador
• Jaques Limited, fabricante australiano de trituradoras de mandíbulas
• Molino (molienda)
• Pulverizador
• Trituradora de chatarra
• Molino de estampación