Comparación entre harneros STM-SCREEN™ y los convencionales de Fuerza Bruta.

Los harneros STM-SCREEN™ de diseño de Dos Masas.

El harnero STM-SCREEN™ de diseño Dos-Masas, es un equipo vibratorio donde una masa excitadora se utiliza para movilizar una segunda masa, es decir el "Cuerpo del Harnero".

La masa excitadora es el peso combinado de los motores más la estructura de acero que los soporta, y está diseñada en proporción al cuerpo del harnero más la cantidad de carga de material.

La masa excitadora está conectada al cuerpo del harnero por medio de resortes, creando un sistema reactivo sub-resonante. Esto implica que cuando existen sobrecargas de material, este sistema responde para que el material fluya sin que atenúe la eficiencia y desempeño del cribado.

El equipo STM-SCREEN ™ también es mucho menos costoso de operar y mantener, porque se han eliminado las correas, motores de gran tamaño, y rodamientos.

La línea de harneros STM-SCREEN ™ puede procesar y sobrepasar fácilmente las 3000 TPH sin concentrar las fuerzas motrices en el cuerpo del harnero, y sin producir tensiones debido a las frecuencias de aislamiento resonante.

Este equipo es capaz de alcanzar altos tonelajes sin producir efectos negativos debido a que son diseñados con una placa central única y un sistema modular.

El harnero convencional de una sola masa como se muestra en la Figura 1 es el diseño más conocido hasta ahora en minería. Donde el cuerpo del harnero de una masa (Mt) se apoya en resortes de aislación (Kiso). La carrera necesaria para procesar el material se obtiene incorporando grandes ruedas excéntricas y/o cajas de transmisión (Fb) montadas directamente al cuerpo del harnero a través de un tubo de transmisión.

El nuevo concepto del harnero sub-resonante de Dos Masas STM-SCREEN ™   se muestra en la Figura 2.

La masa del cuerpo (Mt) y los resortes de aislamiento (Kiso) son similares a los equipos convencionales de una masa, pero este diseño incorpora una masa secundaria (Me) y un sistema de resortes reactores (Kr) estratégicamente diseñado para resonar a velocidades cercanas a la velocidad de operación del equipo. Debido a esta resonancia, la misma carrera y capacidad de proceso se logran con un sistema motriz con ruedas excéntricas más pequeñas (F2).

Muchos de los beneficios de este diseño están centrados en fuerzas impulsoras más bajas y la proximidad de la frecuencia natural a la velocidad de funcionamiento. 

Detalles del diseño de los harneros STM-SCREEN™

En el modelo de arriba, la sección superior es la masa excitadora del harnero STM-SCREEN™ que tiene montado dos motores vibratorios con tapas amarillas.

Debajo de la masa excitadora, se observan tres travesaños con resortes adjuntos. La sección inferior es la segunda masa, o el cuerpo del harnero STM-SCREEN ™.

Los soportes en el centro son partes del cuerpo del harnero, pero en el modelo se han separado para una mejor demostración de la singularidad de este diseño.

Empezando por arriba: La potencia de los motores vibratorios, el peso de la estructura fabricada y el número y ubicación de los resortes están diseñados para impulsar el peso del cuerpo del harnero más el peso de la carga de material. Las fuerzas de accionamiento de los motores son amplificadas por los resortes y se distribuyen uniformemente a través de múltiples soportes hasta el cuerpo del harnero.

En la figura inferior está el cuerpo del harnero, observe la pared columnar central. El cuerpo del harnero tiene 6 soportes de transmisión conectados en 9 ubicaciones, que reducen enormemente las tensiones en el cuerpo del harnero.

En el caso de los harneros de fuerza bruta, el cuerpo solo tiene un soporte de transmisión que direcciona todas las fuerzas a 2 ubicaciones en el cuerpo del harnero en cada extremo del soporte, lo que incrementa los niveles de tensión.

En comparación con los harneros convencionales de fuerza bruta la energía motriz del harnero STM-SCREEN™ es distribuida uniformemente por toda la estructura, resultando en un análisis de nivel de tensiones con una mayoría coloreada azul con muy bajos niveles en amarillo, naranjo y rojo. La columna central, pared, con un extenso travesaño sujetado a las paredes laterales, restringe en gran medida cualquier torsión.

Los requerimientos de los motores de los STM-SCREEN™ típicamente son un 1/3 de los motores vibratorios utilizados en los equipos fuerza bruta con capacidades de proceso muy similares.

Además de los beneficios de diseño más superiores, la vida útil es mucho más larga, reducen los costos de energía y mantenimiento y el aumento en el rendimiento general sobre la inversión (ROI)

Revisión del diseño de FUERZA BRUTA:

Los equipos vibratorios de fuerza bruta operan con tensiones provenientes de los motores conductores y/o ejes que se encuentran concentrados en un área en cada pared lateral del cuerpo del harnero. Estas tensiones se incrementan en la medida en que el tamaño del harnero y los motores conductores crecen. En este diseño, el proceso de cribado se atenúa en la medida en que la carga de material se incrementa. La energía del motor debe manejar el peso combinado del cuerpo del equipo más el peso de la carga de material. Por otro lado, a medida que aumenta el tamaño/capacidad del equipo vibratorio de fuerza bruta, se incrementa también el tamaño del motor/sistema conductor y estructura del harnero. Esto fomenta el incremento de tensiones que se concentran en las paredes laterales de los harneros de fuerza bruta.

Los estudios demuestran que los harneros de fuerza bruta se someten a tremendas tensiones, especialmente en cada inicio y parada del equipo, a medida que pasan por la frecuencia de aislamiento resonante. La frecuencia de aislamiento resonante es típicamente una frecuencia muy baja que es activada cuando los motores aumentan la velocidad. Los harneros con motores y flechas excéntricas muy grandes tardan más en llegar a la velocidad de funcionamiento. Por lo tanto, cuanto más grandes sean estos equipos, mayores serán las tensiones resultantes a raíz de la frecuencia de aislamiento resonante cada vez que el harnero es operado.

En resumen, en el mismo espacio o “footprint” de un Harnero tradicional de “Fuerza Bruta”, los Harneros de diseño de “Dos Masas” STM-SCREEN™ de General Kinematics:

a)     Entregan mayor capacidad, ya que pueden procesar mayor tonelaje.

b)    Consumen menos energía, pues utilizan motores más pequeños.

c)     Mayor vida útil de servicio, pues el diseño de dos masas reduce las tensiones torsionales que están constantemente actuando en los harneros convencionales, y que son las que derivan en las fallas de éstos.

d)    Funcionan de forma sub-resonante a la frecuencia natural del equipo con motores vibratorios de baja fuerza excéntrica.

e)    Pasa muy suavemente de inactivo, a través de sub-frecuencias al pleno funcionamiento, y de vuelta a inactivo suavemente.

Con Harneros STM-SCREEN™, la Planta obtiene mayor disponibilidad, mayor producción, menores costos operacionales, mayor retorno de la inversión.

La fotografía muestra un Harnero STM-SCREEN™ de General Kinematics, operando en Planta Concentradora de Cobre desde hace 3 años y que reemplazó un harnero de fuerza bruta.

a)     Redujo los costos por mantenimiento en aproximadamente USD 800.000 al año.

b)    Se redujo a prácticamente a cero, las paradas de planta no programadas por fallas estructurales del harnero.

c)     Se incrementó la capacidad de carga fresca desde aproximadamente 1.800 MTPH a sobre 2.400 MTPH.

d)    Se redujo el tamaño de transferencia desde el molino SAG a los molinos de bolas, lo que permite molienda general más fina con una correspondiente mejor recuperación general.

e)    En esta Planta Concentradora de Cobre, el harnero de la descarga del SAG dejó de ser el cuello de botella y ahora pueden planificar un crecimiento de la capacidad de planta con la instalación de un tercer molino de bolas.