Una estrategia de gestión de la cadena AFC prolonga la vida útil y evita tiempos de inactividad no planificados
Cadena minerapuede hacer o deshacer una operación. Si bien la mayoría de las minas de tajo largo usan cadenas de 42 mm o más en sus transportadores de frente blindado (AFC), muchas minas utilizan cadenas de 48 mm y algunas de hasta 65 mm. Los diámetros mayores pueden prolongar la vida útil de la cadena. Los operadores de tajo largo a menudo esperan superar los 11 millones de toneladas con los tamaños de 48 mm y hasta 20 millones de toneladas con los tamaños de 65 mm antes de que la cadena se retire de servicio. La cadena en estos tamaños más grandes es cara, pero vale la pena si se puede extraer uno o dos paneles completos sin una parada debido a una falla de la cadena. Pero, si se produce una rotura de la cadena debido a una mala gestión, mal manejo, monitoreo inadecuado o debido a condiciones ambientales que pueden causar agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC), la mina enfrenta grandes problemas. En esta situación, el precio pagado por esa cadena se vuelve discutible.
Si un operador de tajo largo no utiliza la cadena óptima para las condiciones de la mina, una parada imprevista podría fácilmente anular cualquier ahorro obtenido durante el proceso de compra. Entonces, ¿qué debe hacer un operador de tajo largo? Debe prestar mucha atención a las condiciones específicas del sitio y elegir una cadena con cuidado. Tras la compra, debe invertir el tiempo y el dinero adicionales necesarios para gestionar adecuadamente la inversión. Esto puede generar importantes beneficios.
El tratamiento térmico puede aumentar la resistencia de la cadena, reducir su fragilidad, aliviar tensiones internas, aumentar la resistencia al desgaste o mejorar su maquinabilidad. El tratamiento térmico se ha convertido en un arte y varía según el fabricante. El objetivo es lograr un equilibrio entre las propiedades del metal que mejor se adapte a la función del producto. La cadena con endurecimiento diferencial es una de las técnicas más sofisticadas que utiliza Parsons Chain. La corona del eslabón permanece dura para resistir el desgaste, mientras que las patas, si los eslabones son más blandos, aumentan la tenacidad y la ductilidad durante el servicio.
La dureza es la capacidad de resistir el desgaste y se denota mediante el número de dureza Brinell (HB) o el número de dureza Vickers (HB). La escala de dureza Vickers es verdaderamente proporcional, por lo que un material de 800 HV es ocho veces más duro que uno de 100 HV. Por lo tanto, proporciona una escala racional de dureza desde el material más blando hasta el más duro. Para valores de dureza bajos, hasta aproximadamente 300, los resultados de dureza Vickers y Brinell son aproximadamente iguales, pero para valores más altos, los resultados de Brinell son inferiores debido a la distorsión del penetrador de bola.
La prueba de impacto Charpy mide la fragilidad de un material mediante una prueba de impacto. El eslabón de la cadena se entalla en el punto de soldadura y se coloca en la trayectoria de un péndulo oscilante. La energía necesaria para fracturar la muestra se mide mediante la reducción de la oscilación del péndulo.
La mayoría de los fabricantes de cadenas reservan algunos metros de cada pedido para permitir la realización de pruebas destructivas completas. Los resultados completos de las pruebas y los certificados se suelen incluir con la cadena, que se envía en pares de 50 m. Durante esta prueba destructiva, también se grafican la elongación a la fuerza de prueba y la elongación total a la fractura.
La cadena óptima
El objetivo es combinar todas estas características para crear la cadena óptima, que incluye el siguiente rendimiento:
• Mayor resistencia a la tracción;
• Mayor resistencia al desgaste del eslabón interno;
• Alta resistencia a daños en la rueda dentada;
• Mayor resistencia al agrietamiento martensítico;
• Mayor tenacidad;
• Mayor vida útil por fatiga; y
• Resistencia al SCC.
Sin embargo, no existe una solución perfecta, solo diversos compromisos. Un punto de fluencia alto tenderá a generar una tensión residual elevada; si se combina con una dureza alta para aumentar la resistencia al desgaste, también tenderá a disminuir la tenacidad y la resistencia a la corrosión bajo tensión.
Los fabricantes se esfuerzan continuamente por desarrollar cadenas que duren más y resistan condiciones difíciles. Algunos fabricantes galvanizan las cadenas para resistir entornos corrosivos. Otra opción es la cadena COR-X, fabricada con una aleación patentada de vanadio, níquel, cromo y molibdeno que combate la SCC. Lo que hace única a esta solución es que las propiedades anticorrosivas son homogéneas en toda la estructura metalúrgica de la cadena y su eficacia no cambia con el desgaste. COR-X ha demostrado aumentar considerablemente la vida útil de la cadena en entornos corrosivos y prácticamente eliminar las fallas por corrosión bajo tensión. Las pruebas han establecido que la fuerza de rotura y de operación aumenta un 10%. El impacto de entalla aumenta un 40% y la resistencia a la SCC aumenta un 350% en comparación con una cadena convencional (DIN 22252).
Hay casos en los que la cadena COR-X de 48 mm ha transportado 11 millones de toneladas sin fallos antes de ser retirada del servicio. La instalación inicial de la cadena OEM Broadband, realizada por Joy en la mina BHP Billiton de San Juan, utilizó la cadena Parsons COR-X, fabricada en el Reino Unido, que se dice que transportó hasta 20 millones de toneladas desde el frente durante su vida útil.
Invertir la cadena para prolongar su vida útil
La principal causa del desgaste de la cadena es el movimiento de cada eslabón vertical que gira alrededor de su eslabón horizontal adyacente al entrar y salir de la rueda dentada motriz. Esto también provoca un mayor desgaste en un plano de los eslabones al girar a través de la rueda dentada. Por lo tanto, una de las maneras más efectivas de prolongar la vida útil de una cadena usada es girarla 180° para que gire en la dirección opuesta. Esto pondrá a trabajar las superficies no utilizadas de los eslabones, lo que resultará en una menor superficie de desgaste, lo que se traduce en una mayor vida útil de la cadena.
La carga desigual del transportador, por diversas razones, puede provocar un desgaste desigual en las dos cadenas, lo que provoca que una se desgaste más rápido que la otra. El desgaste desigual o el estiramiento en una o ambas cadenas, como puede ocurrir con conjuntos externos dobles, puede provocar que las paletas se desajusten o desaceleren al girar alrededor de la rueda dentada motriz. Esto también puede deberse a que una de las dos cadenas se afloje. Este desequilibrio provocará problemas operativos, además de un desgaste excesivo y posibles daños en las ruedas dentadas motrices.
Tensado del sistema
Se necesita un programa sistemático de tensado y mantenimiento para garantizar que después de la instalación se controle la tasa de desgaste de la cadena y que ambas cadenas se alarguen debido al desgaste a una tasa controlada y comparable.
En un programa de mantenimiento, el personal medirá el desgaste y la tensión de la cadena, reemplazándola cuando supere el 3 %. Para comprender el significado real de este grado de desgaste, cabe recordar que, en un frente de tajo largo de 200 m, un desgaste del 3 % implica un aumento de 12 m en la longitud de la cadena por cada ramal. El personal de mantenimiento también reemplazará las ruedas dentadas y los separadores de entrega y retorno a medida que se desgasten o dañen, examinará la caja de engranajes y el nivel de aceite, y comprobará periódicamente el apriete de los pernos.
Existen métodos bien establecidos para calcular el nivel correcto de pretensión, que resultan ser una guía muy útil para los valores iniciales. Sin embargo, el método más fiable es observar la cadena al salir del piñón de transmisión cuando el AFC funciona a plena carga. Debe observarse que la cadena muestra una holgura mínima (dos eslabones) al separarse del piñón de transmisión. Cuando se alcanza dicho nivel, es necesario medir la pretensión, registrarla y ajustarla para el futuro como el nivel operativo para esa cara en particular. Se deben tomar lecturas de pretensión periódicamente y registrar el número de eslabones retirados. Esto proporcionará una alerta temprana sobre la aparición de desgaste diferencial o desgaste excesivo.
Las barras dobladas deben enderezarse o cambiarse sin demora. Reducen el rendimiento del transportador y pueden provocar que la barra se salga de la pista inferior y salte sobre la rueda dentada, dañando ambas cadenas, la rueda dentada y las barras de las barras.
Los operadores de tajos largos deben permanecer alerta ante desgastes o daños en las poleas de cadena, ya que pueden permitir que la cadena quede floja en la rueda dentada y esto puede provocar atascos y daños.
La gestión de la cadena comienza durante la instalación
Es fundamental mantener una buena línea de cara recta. Cualquier desviación en la alineación de la cara puede generar tensiones diferenciales entre las cadenas del lado de la cara y del lado de la gota, lo que provoca un desgaste desigual. Esto es más probable en la cara recién establecida, ya que las cadenas pasan por un período de asentamiento.
Una vez que se forma un patrón de desgaste del diferencial, es prácticamente imposible repararlo. Con frecuencia, el diferencial continúa deteriorándose debido al desgaste de la cadena, lo que genera aún más holgura.
Los efectos adversos de operar con una línea de cara deficiente, que provoca variaciones excesivas en las pretensiones laterales, se ilustran mediante la revisión de las cifras. Por ejemplo, un tajo largo de 305 m con una cadena AFC de 42 mm tiene aproximadamente 4000 eslabones en cada lado. Suponiendo que el desgaste y la eliminación de metal de los eslabones se producen en ambos extremos del eslabón, la cadena tiene 8000 puntos en los que el metal se desgasta por las presiones de los eslabones al ser impulsada y al vibrar por la cara, sufrir cargas de impacto o verse afectada por ataques corrosivos. Por lo tanto, por cada 1/1000 de pulgada de desgaste, generamos 20 cm de aumento de longitud. Cualquier ligera variación entre las tasas de desgaste de la cara y del lado de la gota, provocada por tensiones desiguales, se multiplica rápidamente y genera una variación importante en la longitud de la cadena.
Dos forjados simultáneos en el piñón podrían provocar un desgaste excesivo del perfil del diente. Esto se debe a la pérdida de la posición positiva en el piñón de arrastre, lo que permite que el eslabón se deslice sobre los dientes de arrastre. Este deslizamiento corta el eslabón y aumenta el desgaste de los dientes del piñón. Una vez establecido como patrón de desgaste, este solo puede acelerarse. A la primera señal de corte del eslabón, se deben examinar los piñones y, si es necesario, reemplazarlos, antes de que el daño destruya la cadena.
Una pretensión de cadena demasiado alta también provocará un desgaste excesivo tanto en la cadena como en el piñón. Las pretensiones de cadena deben establecerse en valores que eviten una holgura excesiva en la cadena a plena carga. Estas condiciones pueden provocar que las barras rascadoras se desprendan y el piñón de cola se dañe debido al amontonamiento de la cadena al salir del piñón. Si las pretensiones son demasiado altas, existen dos peligros obvios: un desgaste excesivo de los eslabones de la cadena y un desgaste excesivo de los piñones de transmisión.
La tensión excesiva de la cadena puede ser mortal
La tendencia común es tensar demasiado la cadena. El objetivo es revisar regularmente la pretensión y reducir la holgura en incrementos de dos eslabones. Más de dos eslabones indicarían que la cadena está demasiado floja, o la eliminación de cuatro eslabones generaría una pretensión demasiado alta, lo que provocaría un desgaste considerable de los eslabones y reduciría considerablemente la vida útil de la cadena.
Suponiendo que la alineación de la cara sea correcta, el valor de pretensión en un lado no debe exceder el valor del otro en más de una tonelada. Una buena gestión de la cara debe garantizar que cualquier diferencial no supere las dos toneladas durante la vida útil de la cadena.
El aumento de longitud debido al desgaste de los eslabones (a veces denominado erróneamente "estiramiento de la cadena") puede alcanzar el 2 % y seguir funcionando con piñones nuevos.
El grado de desgaste de los eslabones no supone un problema si la cadena y los piñones se desgastan juntos, manteniendo así su compatibilidad. Sin embargo, este desgaste reduce la carga de rotura de la cadena y la resistencia a las cargas de impacto.
Un método sencillo para medir el desgaste de los eslabones es usar un calibrador, midiendo en cinco secciones de paso y aplicándolas a la tabla de elongación de la cadena. Generalmente, se considera el reemplazo de las cadenas cuando el desgaste de los eslabones supera el 3 %. Algunos gerentes de mantenimiento conservadores no desean que su cadena supere el 2 % de elongación.
Una buena gestión de la cadena comienza desde la instalación. Una supervisión intensiva, con correcciones si es necesario, durante el rodaje ayudará a garantizar una larga vida útil de la cadena sin problemas.
(Con cortesía deEllton Longwall)
Hora de publicación: 26 de septiembre de 2022
