Este artículo describe la tolva de la trituradora cónica, un componente crucial para la guía del material, ubicado en la parte superior de la trituradora. Sus principales funciones incluyen la recolección y el almacenamiento de material, su distribución uniforme, la amortiguación de impactos y la prevención de la contaminación, lo que requiere alta resistencia al desgaste, robustez estructural y resistencia a la corrosión.
La tolva generalmente tiene forma de embudo o rectangular y está compuesta por el cuerpo de la tolva, la rejilla/pantalla de alimentación, revestimientos antidesgaste, nervaduras de refuerzo, brida de montaje, puerta de acceso y soportes opcionales para dispositivos de vibración, cada uno con características y funciones estructurales específicas.
Para las variantes de acero fundido, el proceso de fundición incluye la selección del material (acero fundido de alta resistencia como ZG270–500), la creación de patrones, el moldeo, la fusión y el vertido, el enfriamiento y el desmoldeo, el tratamiento térmico y la inspección de la fundición. Sin embargo, la mayoría de las tolvas se fabrican a partir de placas de acero mediante corte, conformado y doblado, ensamblaje por soldadura, tratamiento posterior a la soldadura, mecanizado de elementos de montaje, instalación del revestimiento y tratamiento superficial.
Los procesos de control de calidad abarcan la validación de materiales, la verificación de la precisión dimensional, la inspección de la calidad de las soldaduras, las pruebas de integridad estructural, las pruebas de rendimiento del revestimiento y la inspección final. Estos procesos garantizan la resistencia de la tolva al desgaste abrasivo y a los impactos, garantizando así el funcionamiento continuo y eficiente de la trituradora de cono en las aplicaciones pertinentes.
Introducción detallada al componente de la tolva de la trituradora de cono
1. Función y rol de la tolva
La tolva de la trituradora cónica (también llamada tolva de alimentación o tolva de entrada) es un componente crucial para la guía del material, ubicado en la parte superior de la trituradora y que sirve como punto de entrada para la materia prima. Sus principales funciones incluyen:
Recolección y almacenamiento de materiales:Retiene temporalmente materiales a granel (minerales, rocas) antes de que ingresen a la cámara de trituración, lo que garantiza un suministro de alimentación continuo.
Distribución uniforme:Guiar los materiales de manera uniforme hacia la cámara de trituración para evitar un desgaste desigual en los revestimientos del cono móvil y del cono fijo, optimizando la eficiencia de trituración.
Amortiguación de impactos:Reduce la fuerza de impacto de la caída de materiales (especialmente trozos grandes) gracias a su estructura inclinada, protegiendo los componentes internos de la trituradora de daños directos.
Prevención de la contaminación:Equipado con rejillas o pantallas para filtrar residuos de gran tamaño u objetos extraños (por ejemplo, restos de metal), evitando atascos o daños en el mecanismo de trituración.
Dada su función en el manejo de materiales abrasivos y de alto impacto, la tolva debe tener alta resistencia al desgaste, resistencia estructural y resistencia a la corrosión.
2. Composición y estructura de la tolva
La tolva suele ser una estructura en forma de embudo o rectangular, compuesta por las siguientes partes clave y características estructurales:
Cuerpo de la tolvaEl armazón principal, generalmente fabricado con placas de acero gruesas (10–30 mm) o acero fundido, presenta una sección transversal cónica o curvada para facilitar el flujo de material. Su forma está diseñada para minimizar la retención de material, con un diámetro de salida que coincide con la entrada de la cámara de trituración (entre 300 mm y 1500 mm, según el modelo de trituradora).
Rejilla/pantalla de alimentaciónUna rejilla o placa perforada instalada en la entrada superior, con aberturas dimensionadas para controlar el tamaño máximo del material que entra en la trituradora (normalmente, el 80-90 % de la abertura de alimentación de la cámara de trituración). Las rejillas son extraíbles para su limpieza o sustitución.
Revestimientos de desgastePlacas protectoras reemplazables fijadas a la superficie interior del cuerpo de la tolva, fabricadas en fundición de alto contenido en cromo, acero resistente a la abrasión (AR400/AR500) o caucho. Estos revestimientos reducen el desgaste directo del cuerpo de la tolva y prolongan su vida útil.
Costillas de refuerzoNervaduras de acero soldadas a la superficie exterior del cuerpo de la tolva, lo que aumenta la rigidez estructural para resistir el impacto del material y evitar deformaciones. Las nervaduras están dispuestas en cuadrícula o a lo largo del cono de la tolva.
Brida de montajeUna brida periférica en la parte inferior de la tolva, con orificios para pernos, garantiza una fijación segura al bastidor de la trituradora. Esta brida garantiza la alineación con la entrada de la cámara de trituración y evita fugas de material.
Puerta de acceso:Una puerta con bisagras o removible en el lado de la tolva, que permite la inspección, limpieza o eliminación de materiales bloqueados sin desmontar todo el componente.
Soportes para dispositivos de vibración (opcionales):Soportes para fijar vibradores para evitar que el material se acumule (bloquee) en la tolva, especialmente al manipular materiales húmedos o pegajosos.
3. Proceso de fundición de la tolva (para variantes de acero fundido)
Las tolvas grandes o de formas complejas (por ejemplo, aquellas con conos irregulares) a menudo se fabrican mediante fundición, con los siguientes pasos:
Selección de materiales:
Se elige acero fundido de alta resistencia (ZG270–500 o ZG310–570) por su excelente resistencia al impacto (elongación ≥15%) y soldabilidad, adecuado para soportar un fuerte impacto de material.
Fabricación de patrones:
Se crea un patrón de espuma o madera a escala real, que replica la conicidad, la pestaña y las características internas de la tolva. Se añaden márgenes de contracción (1,5-2 %) para compensar la contracción por enfriamiento, y se incluyen ángulos de desmoldeo (3-5°) para facilitar la extracción del patrón del molde.
Moldura:
Se forman moldes de arena aglomerados con resina alrededor del modelo, con núcleos de arena que se utilizan para crear cavidades internas o reforzar secciones gruesas. La superficie del molde se recubre con un revestimiento refractario (a base de alúmina) para mejorar el acabado superficial y evitar la penetración del metal.
Derretimiento y vertido:
El acero fundido se funde en un horno de arco eléctrico a 1520–1560 °C, con una composición química controlada a C 0,25–0,35 %, Si 0,2–0,6 % y Mn 0,6–1,0 % para garantizar resistencia y tenacidad.
El vertido se realiza a 1480–1520 °C utilizando un cucharón con un recipiente de vertido para controlar el caudal, lo que garantiza un llenado completo del molde sin turbulencias (que pueden causar porosidad).
Enfriamiento y agitación:
La pieza fundida se enfría en el molde durante 48-72 horas para reducir la tensión térmica y luego se elimina mediante vibración. Los residuos de arena se limpian con granallado (grano de acero G25) para lograr una rugosidad superficial de Ra25-50 μm.
Tratamiento térmico:
La normalización (850–900 °C, enfriado por aire) refina la estructura del grano, seguida del revenido (600–650 °C) para reducir la dureza a 180–220 HBW, mejorando la maquinabilidad y la tenacidad.
Inspección de fundición:
La inspección visual y las pruebas con líquidos penetrantes (DPT) verifican si hay grietas en la superficie, orificios o cierres fríos.
Las pruebas ultrasónicas (UT) inspeccionan secciones gruesas (≥20 mm) para detectar defectos internos; cualquier porosidad >φ3 mm da como resultado el rechazo.
4. Proceso de mecanizado y fabricación (para la fabricación de placas de acero)
La mayoría de las tolvas se fabrican con placas de acero para lograr rentabilidad y flexibilidad, con los siguientes pasos:
Corte de placas:
Las placas de acero resistentes a la abrasión (AR400, de 10 a 30 mm de espesor) se cortan en secciones planas mediante corte por plasma o láser, con tolerancias dimensionales de ±1 mm. Los lados cónicos de la tolva se cortan con precisión en ángulos mediante máquinas de corte CNC.
Conformado y doblado:
Las secciones curvas (si corresponde) se forman mediante una prensa hidráulica con matrices personalizadas, lo que garantiza una curvatura uniforme (tolerancia de ±0,5°). Los lados cónicos se doblan al ángulo requerido (normalmente de 45 a 60° con respecto a la vertical) para facilitar el flujo del material.
Conjunto de soldadura:
Las placas cortadas y conformadas se ensamblan en la forma de la tolva mediante soldadura por arco sumergido (SAW) para las costuras largas y soldadura por gas inerte metálico (MIG) para las esquinas. Las costuras de soldadura se rectifican para alisarlas y evitar la concentración de tensiones, con una altura de refuerzo de 2 a 3 mm por encima de la superficie de la placa.
Las nervaduras de refuerzo se sueldan a la superficie exterior mediante soldaduras de filete (longitud de la pata = espesor de la placa), con soldaduras intermitentes (soldaduras de 100 mm espaciadas 150 mm entre sí) utilizadas en áreas no críticas para reducir la entrada de calor.
Tratamiento post-soldadura:
El tratamiento térmico post-soldadura (PWHT) se realiza a 600–650 °C durante 2–4 horas para aliviar la tensión de soldadura y evitar el agrietamiento durante la operación. Posteriormente, la tolva se enfría al aire a temperatura ambiente.
Mecanizado de características de montaje:
La brida de montaje se mecaniza en una fresadora CNC para garantizar la planitud (≤1 mm/m) y la perpendicularidad al eje de la tolva (≤0,5 mm/m). Los orificios para pernos se perforan con una taladradora CNC, con una tolerancia de posición de ±0,5 mm.
Instalación del revestimiento:
Los revestimientos antidesgaste (de fundición de alto contenido en cromo o AR500) se fijan a la superficie interior mediante pernos avellanados (M16–M24) con una separación de 200–300 mm. Los revestimientos de caucho se adhieren con adhesivo epoxi, con fijaciones mecánicas en los bordes para reforzarlos.
Tratamiento de superficies:
La superficie exterior está pintada con pintura anticorrosiva (imprimación epoxi + capa superior de poliuretano, espesor total de 80-120 μm) para protegerla de la corrosión ambiental. Las zonas soldadas se lijan e impriman antes de pintar.
5. Procesos de control de calidad
Validación de materiales:
Para tolvas de fundición: El análisis espectrométrico confirma la composición química (p. ej., ZG310–570: C ≤0,37 %, Mn ≤1,2 %). Las pruebas de tracción en cupones verifican el límite elástico (≥310 MPa) y la tenacidad al impacto (≥30 J/cm² a -20 °C).
Para tolvas fabricadas: la prueba ultrasónica (UT) de las placas de acero garantiza que no haya defectos internos (por ejemplo, laminaciones) en el material base.
Comprobaciones de precisión dimensional:
El ángulo cónico de la tolva se mide utilizando un transportador o un escáner láser, con una tolerancia de ±0,5°.
Una máquina de medición de coordenadas (CMM) verifica la planitud de la brida, las posiciones de los orificios de los pernos y el diámetro de salida (tolerancia ±2 mm).
Inspección de calidad de la soldadura:
Las costuras de soldadura se inspeccionan mediante un examen visual (sin grietas, socavación ≤0,5 mm) y pruebas ultrasónicas (UT) para detectar defectos internos (por ejemplo, falta de fusión).
Las pruebas destructivas de muestras de soldadura (pruebas de tracción y flexión) confirman que la resistencia de la soldadura coincide con el material base (≥400 MPa).
Pruebas de integridad estructural:
Prueba de carga: La tolva se monta en un banco de pruebas y se llena con materiales pesados (120% de la capacidad nominal) durante 24 horas, sin permitir ninguna deformación visible (medida mediante indicadores de cuadrante).
Prueba de impacto: se deja caer un bloque de acero de 50 kg desde 1 m sobre la superficie interior (sin el revestimiento de desgaste) para simular el impacto del material; la inspección posterior a la prueba no muestra grietas ni deformación permanente.
Prueba de rendimiento del revestimiento:
La resistencia al desgaste de los revestimientos se evalúa utilizando la prueba de rueda de caucho/arena seca ASTM G65, y los revestimientos AR400 requieren una pérdida de peso ≤0,8 g/1000 ciclos.
La adhesión del revestimiento (para revestimientos adheridos) se prueba mediante una prueba de extracción, requiriéndose una resistencia de adhesión mínima de 5 MPa.
Inspección final:
Una verificación exhaustiva garantiza que todos los componentes (rejillas, puerta de acceso, orificios de montaje) cumplan con las especificaciones de diseño.
La tolva se prueba con presión de aire (0,1 MPa) para detectar puntos de fuga de material alrededor de soldaduras o conexiones de bridas.
Siguiendo estos procesos de fabricación y control de calidad, la tolva de la trituradora de cono logra un rendimiento confiable en el manejo de materiales, resistiendo el desgaste abrasivo y el impacto para garantizar un funcionamiento continuo y eficiente de la trituradora en aplicaciones de minería, canteras y procesamiento de agregados.
