Soluciones de protección contra el desgaste HPGR

Dado que los HPGR deben manejar presiones extremadamente altas y materiales abrasivos, el desgaste representa un costo operativo importante y un factor que afecta su eficiencia y disponibilidad. Una protección eficaz contra el desgaste es esencial. Analicemos las soluciones de protección contra el desgaste para rodillos de rectificado de alta presión (HPGR).

Soluciones de protección contra el desgaste HPGR

1. Materiales y diseño de la superficie del rollo:

Material base: El cuerpo del rodillo central suele estar fabricado con acero forjado de alta resistencia o, en ocasiones, con aleaciones especializadas de hierro fundido para soportar las enormes presiones de operación.

Diseño de la superficie de desgaste: Los enfoques más comunes para la superficie de desgaste son:

Rodillos sólidos (menos común en unidades grandes): Todo el cuerpo del rodillo puede estar fabricado con una aleación resistente al desgaste, pero esto es menos común en los HPGR modernos de gran tamaño debido a los costes y las dificultades de fabricación.

Rodillos segmentados: La superficie del rodillo está formada por múltiples segmentos fundidos o forjados, atornillados o fijados con chavetas al cuerpo del rodillo. Esto facilita la sustitución de las secciones desgastadas.

Neumáticos/manguitos: Una capa de desgaste exterior reemplazable (el "neumático" o "manguito") se fija por contracción o mecánicamente al eje/cuerpo del rodillo central. Este es un diseño muy común y práctico, que facilita la sustitución de la superficie de desgaste sin tener que sustituir todo el cuerpo del rodillo.

2. Surface Protection Technologies (Applied to Tires/Sleeves or Segments):

Aquí es donde se encuentran las estrategias de protección contra el desgaste más distintivas:

Recubrimientos de Revestimiento Duro Soldables:

Proceso: Aplicación de capas de material de soldadura extremadamente duro y resistente al desgaste sobre la superficie del rodillo. Los métodos comunes incluyen la soldadura por arco sumergido (SAW) o la soldadura por arco abierto (soldadura por arco con núcleo fundente - FCAW).

Materiales: Generalmente, aleaciones de carburo de cromo (CrC), carburos complejos o, en ocasiones, compuestos de carburo de tungsteno (WC) dentro de una matriz.

Características: Crea una superficie muy dura y resistente a la abrasión. Puede ser multicapa. A menudo se aplica en patrones específicos (por ejemplo, chevron, waffle) para facilitar el agarre y el transporte del material. A menudo se puede volver a soldar/reparar varias veces, ya sea in situ o en un taller.

Ventajas: Solución inicial relativamente rentable, reparable, tecnología consolidada.

Desventajas: La vida útil puede variar según el mineral. Susceptibles a desprendimiento o agrietamiento bajo fuertes impactos o variaciones de presión; la calidad de la soldadura es crucial.

Pernos/insertos de carburo de tungsteno (WC):

Proceso: Incrustar pernos cilíndricos o de carburo de tungsteno con forma especial en orificios pretaladrados en la superficie del rodillo (neumático/segmento). Los pernos sobresalen de la superficie base.

Mecanismo: Los pernos soportan la abrasión directa. Fundamentalmente, el material fino se compacta entre los pernos, formando una capa "autógena" o "autoprotectora" que protege el material de la superficie base del rodillo. El desgaste se produce principalmente en los pernos de WC y en esta capa de material atrapado.

Materiales: Pernos de carburo de tungsteno-cobalto (WC-Co) sinterizado de alta calidad.

Ventajas: Excelente vida útil, a menudo significativamente mayor que el recargue duro en aplicaciones altamente abrasivas; mantiene un perfil superficial relativamente consistente a medida que se desgasta; promueve un funcionamiento estable gracias a la capa autógena.

Desventajas: Mayor costo inicial; requiere fabricación especializada; reparación in situ más difícil (generalmente requiere el reemplazo de la llanta); posibilidad de pérdida de pernos si no se fabrican o instalan correctamente o si el metal residual causa daños.

Segmentos/Baldosas de Desgaste Fundidas:

Proceso: Atornillado o fijación de bloques o baldosas fundidas de alta resistencia al desgaste (a menudo de hierro blanco de alto cromo - HCWI, u otras aleaciones especializadas) al cuerpo del rodillo o a la estructura base de la llanta.

Características: Similar en principio a los rodillos segmentados, pero a veces se puede aplicar como baldosas más pequeñas y numerosas.

Ventajas: Permite el reemplazo de secciones individuales de alto desgaste; puede utilizar materiales fundidos muy duros.

Desventajas: Las cabezas de los pernos/puntos de fijación pueden ser puntos de desgaste; posibilidad de que las baldosas se agrieten o se aflojen; la gran cantidad de juntas a veces puede afectar el agarre del material en comparación con una superficie continua.

Soluciones Híbridas: A veces se utilizan combinaciones, por ejemplo, aplicación de revestimiento duro entre filas de pernos o diferentes soluciones en diferentes partes de la cara del rodillo.

3. Protección de bordes (placas de mejillas):

Los lados de los rodillos (bordes) también sufren un desgaste significativo debido a la presión del material y la abrasión.

Solución: Se montan placas de desgaste de sacrificio, conocidas como "placas de mejilla" o "bloques de borde", junto a los extremos de los rodillos. Estas suelen estar hechas de acero endurecido, fundición de hierro con alto contenido de cromo o, en ocasiones, de cerámica. Están diseñadas para reemplazarse periódicamente. El diseño y el mantenimiento adecuados de las placas de mejilla son fundamentales para evitar un desgaste excesivo de los bordes en las superficies principales de los rodillos.

4. Consideraciones operativas:

Control de Alimentación: Una alimentación constante por estrangulación es vital. Una distribución desigual de la alimentación provoca patrones de desgaste desiguales.

Control de Presión: Operar en el rango de presión óptimo equilibra el rendimiento, la eficiencia del rectificado y la tasa de desgaste. Una presión excesiva acelera el desgaste.

Eliminación de Metales Tramposos: Los imanes y detectores de metales previos son esenciales para evitar daños catastróficos en las superficies de los rodillos.

Contenido de Humedad: Puede afectar el flujo de material y la abrasividad.

Velocidad del Rodillo: Las velocidades más altas generalmente aumentan las tasas de desgaste.

5. Monitoreo y mantenimiento:

Monitoreo del Desgaste: La medición regular del diámetro y el perfil de los rodillos (mediante escáneres láser o medidores de perfil) es crucial para monitorear las tasas de desgaste y predecir los plazos de reemplazo.

Monitoreo del Estado: La monitorización de vibraciones, temperatura y acústica puede ayudar a detectar problemas como problemas en los rodamientos o un funcionamiento irregular que podrían agravar el desgaste.

Inspecciones: Inspecciones visuales periódicas para detectar grietas, desconchados, pernos perdidos o daños en las placas de contacto.

Mantenimiento Predictivo: Utilizando los datos de desgaste y el historial operativo para programar el repintado (recargue duro) o el reemplazo de neumáticos/segmentos de forma proactiva, minimizando el tiempo de inactividad.

Afilado de Rodillos: El afilado periódico de las superficies de los rodillos (especialmente las recargue duro) puede restaurar el perfil deseado y eliminar las irregularidades de la superficie, aunque esto elimina material de desgaste utilizable.

Factores de Selección:

La mejor solución de protección contra el desgaste depende en gran medida de:

Características del mineral: Abrasividad (¡crítica!), dureza, tamaño de partícula, mineralogía.

Parámetros de Operación: Presión, velocidad, objetivos de rendimiento.

Presupuesto: Costo inicial vs. costo de propiedad a largo plazo (vida útil, frecuencia de reemplazo, tiempo de inactividad).

Estrategia de mantenimiento: Capacidad de reparación in situ vs. preferencia de reemplazo en taller.

Recomendaciones de fabricantes de equipos originales (OEM): Los fabricantes tienen amplia experiencia en diferentes aplicaciones.

En resumen, la protección contra el desgaste HPGR implica una combinación de diseño robusto de rodillos, tecnologías avanzadas de protección de superficies (principalmente recargue duro o pernos WC), protección eficaz de los bordes, prácticas operativas optimizadas y monitoreo y mantenimiento rigurosos. La elección depende de cada aplicación, buscando el mejor equilibrio entre vida útil, rendimiento y costo.