Las cribas vibratorias son activos complejos que se utilizan para separar materiales en diferentes granulometrías. Su uso está muy extendido en la minería, pero también se encuentran en los procesos de las industrias de construcción, reciclaje, química y alimentaria.
En pocas palabras, las cribas vibratorias funcionan promoviendo el movimiento mecánico mientras los materiales pasan a través de mallas metálicas, separándose en función de su volumen: los más pequeños atraviesan la malla y los más grandes permanecen en la superficie. De este modo, el cribado se produce a gran escala y, con este activo, es posible obtener materiales de diferentes tamaños.
Las cribas vibratorias pueden presentar algunas variaciones en su estructura en función del tipo de proceso en el que participan. Pueden tener distintos niveles de inclinación, número o densidades de malla. También pueden tener distintas configuraciones de decks, con variaciones en la abertura y el tipo de malla. En algunos casos, es posible combinar varias cribas, descargando el material en una criba y dirigiéndolo a otra, y así sucesivamente.
La etapa de cribado realizada por este tipo de equipo es crucial para otras etapas dentro de la misma línea de producción. Esto se debe a que la separación de los sólidos en fracciones homogéneas simplifica el transporte, el almacenamiento e incluso la mezcla adecuada de la materia prima en la granulometría correcta para otros procesos. Por lo tanto, es habitual monitorear regularmente el rendimiento de este equipo, ya que puede convertirse en un cuello de botella en la producción.
En el sector agroindustrial, las cribas pueden participar, por ejemplo, en el procesamiento de semillas, donde separan los granos por tamaño, rugosidad y densidad de las semillas; así como en la limpieza y clasificación de las semillas en las fases de almacenamiento y procesamiento.
Componentes de las cribas vibratorias
Tres conjuntos de componentes básicos constituyen las cribas. Son los siguientes:
- La malla de cribado, el componente responsable de separar el material cribado según la granulometría;
- El sistema de suspensión, que amortigua la vibración del activo;
- El conjunto motor-acoplamiento-excitador, que induce el movimiento vibratorio en la estructura del equipo.
Malla de Cribado
Como ya se ha mencionado, las mallas de cribado son los componentes que realizan la separación de los materiales en función del tamaño adecuado para el proceso. Para ello, pueden tener distintas geometrías de abertura, aunque predominan las cribas de tipo rectangular. El segmento industrial y el tipo de material procesado son los que definen el tipo de criba.
Generalmente, la composición de las mallas de las cribas vibratorias consiste en una superposición de mallas metálicas de acero. Actualmente, también se utilizan otros tipos de materiales en las mallas, como una mezcla de acero recubierto de poliuretano y caucho. La malla de cribado metálica suele tener un costo mas elvado de mantenimento y una vida útil más corta, pero las últimas opciones ofrecen costos más bajos y pueden aumentar hasta 12 veces el tiempo de vida útil de las mallas metálicas convencionales.
Las mallas de poliuretano son más resistentes al desgaste y pueden fabricarse en diferentes durezas. Además, otra función de este tipo de malla es recubrir la tela metálica para protegerla y aumentar su durabilidad. De este modo, el poliuretano permite un buen deslizamiento y es resistente a la abrasión. Las mallas fabricadas con caucho, por su parte, además de variar en espesor, ofrecen mucha más elasticidad en comparación con las demás.
Observa el porcentaje de área abierta al considerar la malla de cribado. Ésta se define por la división de la suma entre la suma de todas las áreas huecas en la malla y el área total de la malla de cribado. Para mantener el espaciamiento de las mallas manteniendo el porcentaje de área abierta, es posible reducir el diámetro del alambre metálico que la constituye. Por tanto, se obtiene un aumento de la velocidad de cribado, por otro lado, la malla se vuelve más frágil.
Sistema de suspensión
El sistema de suspensión de las cribas vibratorias, compuesto por resortes helicoidales, amortigua la vibración generada por el equipo. Además, este sistema puede soportar grandes cargas de materiales vertidos sobre la criba.
Para un funcionamiento eficiente, el sistema de suspensión debe proporcionar una buena amortiguación y mantener la fuerza elástica durante el periodo de actividad del equipo. Si este componente pierde su coeficiente elástico, su capacidad de amortiguación se ve comprometida, lo que puede provocar desalineamientos y otras fallas, afectando la eficiencia del equipo.
Conjunto motor-acoplamiento-excitador
La función de este conjunto de componentes es generar el movimiento vibratorio en la criba. El motor convierte la energía eléctrica en energía mecánica para realizar el movimiento del activo. Los motores más utilizados en las cribas vibratorias son motores eléctricos de 8 polos y velocidad de rotación de 750 a 900 rpm. En el caso de las cribas de alta frecuencia, es habitual encontrar motores de 4 polos con velocidad de rotación de hasta 1800 rpm. Los motores se conectan a los excitadores mediante acoplamientos comunes, ejes cardán o sistemas de poleas y correas.
El acoplamiento común es el sistema de conexión que permite la transmisión de fuerza entre el eje del motor y el eje de los excitadores desequilibrados, manteniéndolos unidos y sincronizados. El eje cardán transmite la fuerza del motor al mecanismo vibratorio. Este consta de dos ejes tubulares acoplados a los ejes del motor y excitadores.
Por último, el sistema polea-correa, cuya función es accionar el mecanismo vibratorio, está formado por una correa que une los ejes del motor y excitador mediante poleas acopladas a cada uno de estos ejes. Este tipo de accionamiento permite controlar la rotación de accionamiento del sistema vibratorio.
Mecanismos vibratorios
Existen tres tipos principales de mecanismos vibratorios en las cribas, son los siguientes:
Mecanismo de eje largo
El mecanismo de eje largo tiene masas que giran en los extremos de los ejes y una pieza pesada a lo largo del eje que conecta los dos lados de la criba. Los ejes se apoyan en grandes rodamientos cubiertos por una brida. Los contrapesos se colocan fuera de la estructura y están protegidos por una cubierta para seguridad. Están montados con precisión para garantizar la correcta alineación de las masas, y cada eje está accionado por un motor propio.
Mecanismo tipo caja
En el mecanismo tipo caja, las masas se colocan en un único módulo llamado caja. Dentro de esta caja, hay un sistema de engranajes que conecta las dos masas, permitiendo que giren al mismo tiempo con un solo motor. La caja de engranajes está completamente llena de aceite para evitar el desgaste y mantener el funcionamiento sincronizado durante más tiempo. Este tipo de mecanismo vibratorio puede instalarse directamente en el lugar deseado, siguiendo criterios de estructura y seguridad, y suele colocarse en la parte lateral superior de la criba.
Mecanismo tipo bolsa
El mecanismo tipo bolsa tiene un contrapeso móvil y otro fijo. El contrapeso móvil gira cuando se acciona y tiene una masa diferente a la del contrapeso fijo. Están montados de forma inclinada para que haya una fuerza relacionada con el peso del contrapeso fijo, reduciendo la fuerza centrífuga del contrapeso móvil. Cuando los contrapesos están correctamente alineados, la fuerza resultante es maximizada. Este sistema suele instalarse en pares en la parte inferior de la criba.
Principales fallas en las cribas vibratorias
Las fallas más comunes en las cribas vibratorias están a menudo relacionadas con el montaje incorrecto de los componentes, la contaminación de la lubricación, la acumulación de material y sobrecargas.
Fallas en la malla de cribado
La malla de cribado del material procesado es crucial y su integridad afecta directamente a los costos y el tiempo de reparación cuando resulta damnificada. Los daños en la malla pueden causar problemas adicionales, como sobrecarga de los resortes, desequilibrio en el movimiento de cribado, desbalance de la propia criba y desgaste prematuro del sistema de suspensión y del deck.
Fallas en los resortes
Los resortes son cruciales para el funcionamiento de las cribas vibratorias, ya que soportan el peso del equipo y ayudan a absorber las vibraciones. Problemas como resortes rotos, debilitados o mal ajustados pueden provocar desequilibrios y una vibración inadecuada.
Fallas en el motor o en el sistema de transmisión
El motor eléctrico y el sistema de transmisión son cruciales para el funcionamiento de las cribas vibratorias. Entre los problemas más comunes se encuentran las roturas de correas, los cojinetes defectuosos y el desbalance eléctrico.
Fallas en los excitadores
En el caso de los mecanismos de excitación de tipo caja, las fallas frecuentes están asociadas al desgaste o la desalineación de los engranajes, dientes rotos y defectos en los rodamientos. Por su parte, los mecanismos de tipo bolsa suelen presentar un desgaste irregular en los cojinetes, mientras que los rodamientos tienden a fallar en las pistas de rodadura, los elementos rodantes y las jaulas. Durante el monitoreo dinámico de estos subconjuntos, se observan principalmente las frecuencias síncronas de falla del motor, el engranaje y los rodamientos, con el fin de evaluar la gravedad y el modo de falla durante el funcionamiento.
Tipos de fallas más comunes en las cribas vibratorias
- Atasco y rotura de rodamientos;
- Sobrecalentamiento de rodamientos y motor;
- Rotura y aflojamiento de tornillos;
- Rotura de poleas;
- Desgaste o desalineación de correas;
- Desalineación entre poleas y correas;
- Grietas estructurales en el deck o en la malla de cribado;
- Rotura de la malla de cribado;
- En los mecanismos de tipo caja, rotura de los dientes de transmisión;
- Fatiga de los resortes de suspensión;
- Sobrecargas de alimentación.
Consulta la Guía de Fallas de Cribas Vibratorias Dynamox
Solución para el monitoreo de cribas vibratorias
Para un mantenimiento seguro y más eficiente, cuenta con la Solución Dynamox para obtener datos confiables y actualizados sobre la salud de las cribas vibratorias de tu planta de activos.
Dynamox posee de sensores triaxiales inalámbricos que pueden ser aplicados para el monitoreo de motores, cojinetes y bases. La recolección de sensores puede automatizarse mediante Gateways, permitiendo un seguimiento predictivo de los síntomas de fallas que pueden ser identificadas, monitoreadas y corregidas mediante la recolección de tendencias, espectros, formas de onda y temperaturas. Se recomienda la instalación de sensores de tipo HF+ para motores y cojinetes.
Para las bases se puede utilizar el sensor TcAs, ya que no es necesario un valor de frecuencia elevado para monitorear este tipo de componente. También es importante recordar que los sensores Dynamox cuentan con las certificaciones IP 66, 68 y 69, lo que garantiza una resistencia suficiente para ser aplicados en entornos con mucho material particulado, alta temperatura y humedad.
Para el monitoreo de los componentes eléctricos de las cribas, Enging permite añadir el análisis eléctrico a los análisis de vibración y temperatura. De este modo, utilizando exclusivamente variables eléctricas, la solución desarrolla soluciones de monitoreo no invasivas y en tiempo real que permiten la detección temprana y precisa de fallas a través de la plataforma web.
Asset Pro de Cribas Vibratorias
Para el monitoreo continuo del rendimiento e indicadores de salud de las cribas vibratorias, la Solución Dynamox también cuenta con Asset Pro de cribas, un dashboard especialista para este tipo de equipo.
Las cribas vibratorias son activos muy complejos, con características únicas y particularidades que hacen de su monitoreo una tarea desafiante. Por lo tanto, el objetivo de Asset Pro es apoyar a los equipos de mantenimiento en el monitoreo de los indicadores y en la identificación de fallas.
Esta herramienta permite la centralización de varias informaciones sobre el equipo, como informes, monitoreo por estado, detección automatizada y otras métricas específicas que proporcionan una visión amplia de datos estratégicos sobre el estado del activo, garantizando decisiones de mantenimiento más asertivas.
El dashboard especialista generado a partir de Asset Pro permite visualizar el posicionamiento de los sensores en el activo de forma similar al equipo real. De este modo, esta herrramienta facilita la identificación de ineficiencias, ya sea en una etapa, en un lado o en la criba en su conjunto, especialmente mediante la comparación de órbitas.
Asset Pro es una herramienta ideal para aumentar la asertividad de las decisiones de mantenimiento y operación de los activos, ya que:
- La información avanzada sobre el equipo se centraliza en la plataforma integrada y cloud-based;
- Funciona sobre la base de indicadores específicos para cada activo;
- Maximiza la eficiencia operativa del activo.
El monitoreo del rendimiento de las cribas es fundamental para comprender las posibles pérdidas de productividad y garantizar que el activo funcione de la mejor manera posible.
Una empresa minera australiana identifica una falla en una criba vibratoria gracias a la Solución Dynamox
Utilizando la solución Dynamox para monitorear las cribas vibratorias de su planta, una de las empresas mineras más grandes del mundo en Australia, identificó un defecto en el cojinete del activo cuando recibió una alerta A2 emitida por la plataforma. Se trataba de un activo situado en un lugar de difícil acceso e instalación de sensores.
Tras la alerta, se analizaron la Envolvente de Forma de Onda y la Envolvente Espectral del activo, mostrando el defecto en el cojinete, relacionado con una holgura debida a una interferencia inadecuada entre el rodamiento y el alojamiento y/o el eje.
Utilizando la herramienta de autocorrelación, se visualizó de forma circular que existen 2 puntos predominantes de holgura, con un desfase de 180º.
El mantenimiento del activo se realizó tras analizar todos los datos proporcionados por la solución Dynamox. En la cascada de envolventes se observa que los gráficos han vuelto a la normalidad.
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