Una estrategia de gestión de la cadena AFC prolonga la vida útil y previene paradas no planificadas.
Cadena minerapuede determinar el éxito o el fracaso de una operación. Si bien la mayoría de las minas de tajo largo utilizan cadenas de 42 mm o más en sus cintas transportadoras blindadas (AFC), muchas minas utilizan cadenas de 48 mm y algunas incluso de hasta 65 mm. Los diámetros mayores pueden prolongar la vida útil de la cadena. Los operadores de tajo largo suelen esperar superar los 11 millones de toneladas con cadenas de 48 mm y hasta 20 millones de toneladas con cadenas de 65 mm antes de que la cadena quede fuera de servicio. Las cadenas de estos tamaños mayores son costosas, pero valen la pena si se puede extraer uno o dos paneles completos sin detener la mina debido a una falla en la cadena. Sin embargo, si se produce una rotura de la cadena debido a una mala gestión, un manejo inadecuado, una supervisión deficiente o a condiciones ambientales que pueden causar agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC), la mina enfrenta graves problemas. En esta situación, el precio pagado por esa cadena se vuelve irrelevante.
Si un operador de tajo largo no utiliza la cadena óptima para las condiciones de la mina, una parada imprevista podría anular fácilmente cualquier ahorro obtenido durante la compra. ¿Qué debe hacer entonces un operador de tajo largo? Debe prestar mucha atención a las condiciones específicas del yacimiento y elegir la cadena con cuidado. Una vez adquirida, deberá invertir el tiempo y el dinero necesarios para gestionar adecuadamente la inversión. Esto puede reportarle importantes beneficios.
El tratamiento térmico puede aumentar la resistencia de la cadena, reducir su fragilidad, aliviar las tensiones internas, incrementar 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 obtener un equilibrio de las propiedades del metal que se adapte mejor a la función del producto. La cadena con endurecimiento diferencial es una de las técnicas más sofisticadas utilizadas por Parsons Chain, donde la corona del eslabón permanece dura para resistir el desgaste y las patas son más blandas para aumentar la tenacidad y la ductilidad en servicio.
La dureza es la capacidad de resistir el desgaste y se indica mediante la escala de dureza Brinell (HB) o la escala 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. De esta forma, proporciona una escala de dureza racional, desde el material más blando hasta el más duro. Para valores bajos de dureza, hasta aproximadamente 300, los resultados de dureza Vickers y Brinell son prácticamente iguales, pero para valores más altos, los resultados de Brinell son menores debido a la distorsión del indentador de bola.
La prueba de impacto Charpy es una medida de la fragilidad de un material que se obtiene mediante un ensayo de impacto. El eslabón de la cadena se muesca en el punto de soldadura y se coloca en la trayectoria de un péndulo oscilante; la energía necesaria para fracturar la muestra se mide por la reducción en la amplitud de oscilación del péndulo.
La mayoría de los fabricantes de cadenas reservan algunos metros de cada lote para realizar pruebas destructivas completas. Los resultados y certificados de las pruebas se entregan normalmente junto con la cadena, que suele enviarse en pares de 50 metros. Durante estas pruebas destructivas, también se grafican la elongación bajo la fuerza de prueba y la elongación total hasta 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 de los eslabones internos;
• Alta resistencia a los daños en los piñones;
• Mayor resistencia al agrietamiento martensítico;
• Mayor resistencia;
• Mayor resistencia a la fatiga; y
• Resistencia al carcinoma de células escamosas.
Sin embargo, no existe una solución perfecta, sino diversas soluciones de compromiso. Un límite elástico elevado suele generar altas tensiones residuales, y si se combina con una alta dureza para aumentar la resistencia al desgaste, también tiende 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 hacer frente a entornos corrosivos. Otra opción es la cadena COR-X, fabricada con una aleación patentada de vanadio, níquel, cromo y molibdeno que combate la corrosión bajo tensión (SCC). Lo que hace única a esta solución es que sus propiedades anticorrosión son homogéneas en toda la estructura metalúrgica de la cadena y su eficacia no cambia con el desgaste. Se ha demostrado que COR-X aumenta sustancialmente la vida útil de la cadena en entornos corrosivos y prácticamente elimina las fallas por corrosión bajo tensión. Las pruebas han establecido que la fuerza de rotura y de operación aumenta un 10 %, el impacto en muescas aumenta un 40 % y la resistencia a la SCC aumenta un 350 % en comparación con la cadena convencional (DIN 22252).
Existen casos en los que la cadena COR-X de 48 mm ha transportado 11 millones de toneladas sin fallos relacionados con la cadena antes de ser desmantelada. Además, la instalación inicial de la cadena OEM Broadband realizada por Joy en la mina San Juan de BHP Billiton utilizó una cadena Parsons COR-X fabricada en el Reino Unido, que, según se informa, transportó hasta 20 millones de toneladas desde el frente de trabajo durante su vida útil.
Cadena invertida para prolongar la vida útil de la cadena.
La principal causa del desgaste de la cadena es el movimiento de cada eslabón vertical al girar alrededor del eslabón horizontal adyacente al entrar y salir de la rueda dentada. Esto también provoca un mayor desgaste en un plano de los eslabones a medida que giran a través de la rueda dentada. Por lo tanto, una de las formas más efectivas de prolongar la vida útil de una cadena usada es girarla 180° para que funcione en sentido contrario. Esto activa las superficies "no utilizadas" de los eslabones, lo que reduce el desgaste y, por consiguiente, prolonga la vida útil de la cadena.
La carga desigual de la cinta transportadora, debido a diversas razones, puede provocar un desgaste desigual en las dos cadenas, haciendo que una se desgaste más rápido que la otra. El desgaste o estiramiento desigual en una o ambas cadenas, como puede ocurrir con los conjuntos exteriores gemelos, puede provocar que las espiras se desajusten o pierdan sincronización al girar alrededor de la rueda dentada motriz. Esto también puede deberse a que una de las cadenas se afloje. Este desequilibrio provocará problemas operativos, además de un desgaste excesivo y posibles daños en las ruedas dentadas motrices.
Tensado del sistema
Es necesario un programa sistemático de tensado y mantenimiento para garantizar que, tras la instalación, la tasa de desgaste de la cadena se controle, de modo que ambas cadenas se alarguen debido al desgaste a un ritmo controlado y comparable.
En el marco de un programa de mantenimiento, el personal medirá el desgaste y la tensión de la cadena, reemplazándola cuando supere el 3 % de desgaste. Para comprender la magnitud de este desgaste, cabe recordar que en un frente de explotación de 200 m, un desgaste del 3 % implica un aumento de 12 m en la longitud de cada tramo. El personal también reemplazará las ruedas dentadas de entrada y salida y los extractores cuando se desgasten o dañen, revisará la caja de engranajes y el nivel de aceite, y se asegurará periódicamente de que los pernos estén bien apretados.
Existen métodos bien establecidos para calcular el nivel correcto de pretensión, los cuales resultan una guía muy útil para los valores iniciales. Sin embargo, el método más fiable consiste en observar la cadena al salir del piñón de transmisión cuando el AFC opera a plena carga. La cadena debe presentar una holgura mínima (dos eslabones) al separarse del piñón. Cuando se alcanza este nivel, se debe medir y registrar la pretensión, y establecerla como el nivel de operación para esa cara en particular. Se deben tomar lecturas de pretensión periódicamente y registrar el número de eslabones retirados. Esto permitirá detectar con antelación el inicio del desgaste diferencial o excesivo.
Las paletas dobladas deben enderezarse o cambiarse sin demora. Reducen el rendimiento de la cinta transportadora y pueden provocar que la barra se salga de la pista inferior y salte sobre la rueda dentada, dañando tanto las cadenas como la rueda dentada y las paletas.
Los operadores de tajo largo deben permanecer alerta ante el desgaste o los daños en los desenganchadores de cadena, ya que estos pueden permitir que la cadena floja permanezca en la rueda dentada, lo que puede provocar atascos y daños.
La gestión de la cadena comienza durante la instalación.
Es fundamental mantener una línea de cara recta y bien alineada. 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 irregular. Esto es más probable que ocurra en la cara recién formada, ya que las cadenas se encuentran en un período de asentamiento.
Una vez que se forma un patrón de desgaste diferencial, es prácticamente imposible corregirlo. En la mayoría de los casos, el desgaste diferencial empeora progresivamente debido a la holgura de la cadena, lo que genera aún más holgura.
Los efectos adversos de operar con una línea de frente deficiente, que provoca variaciones excesivas en las pretensiones entre los lados, se ilustran al revisar las cifras. Por ejemplo, una mina de tajo largo de 1000 pies con una cadena AFC de 42 mm tiene aproximadamente 4000 eslabones en cada lado. Si se acepta que la eliminación de metal por desgaste entre eslabones ocurre en ambos extremos del eslabón, la cadena tiene 8000 puntos donde el metal se desgasta por las presiones entre eslabones a medida que avanza y vibra por el frente, sufre cargas de choque o se ve afectada por la corrosión. Por lo tanto, por cada milésima de pulgada de desgaste, generamos un aumento de 8 pulgadas en la longitud. Cualquier variación leve entre las tasas de desgaste del frente y del lado de la cavidad, causada por tensiones desiguales, se multiplica rápidamente hasta producir una variación importante en la longitud de la cadena.
Dos forjas simultáneas en la rueda dentada pueden provocar un desgaste excesivo del perfil dentado. Esto se debe a la pérdida de la posición correcta en la rueda dentada motriz, lo que permite que el eslabón se deslice sobre los dientes motrices. Este deslizamiento desgasta el eslabón y aumenta la tasa de desgaste de los dientes de la rueda dentada. Una vez establecido como patrón de desgaste, este se acelera progresivamente. Ante el primer indicio de desgaste del eslabón, las ruedas dentadas deben revisarse y reemplazarse si es necesario, antes de que el daño destruya la cadena.
Una pretensión de cadena excesiva también provocará un desgaste excesivo tanto en la cadena como en el piñón. La pretensión de la cadena debe ajustarse a valores que impidan que se genere demasiada holgura bajo carga máxima. En tales condiciones, las barras rascadoras podrían salirse de su sitio y existe el riesgo de dañar el piñón de cola debido al amontonamiento de la cadena al salir del mismo. Si la pretensión es demasiado alta, existen dos peligros evidentes: un desgaste excesivo entre los eslabones de la cadena y un desgaste excesivo en los piñones de transmisión.
Una tensión excesiva en la cadena puede ser mortal.
La tendencia habitual es tensar demasiado la cadena. Lo ideal es comprobar la tensión periódicamente y ajustarla en incrementos de dos eslabones. Si se aflojan más de dos eslabones, la cadena estará demasiado floja; si se aflojan cuatro, la tensión será excesiva, lo que provocará un desgaste considerable entre los eslabones y reducirá drásticamente la vida útil de la cadena.
Suponiendo que la alineación de las caras sea correcta, el valor de la pretensión en un lado no debe superar el del otro en más de una tonelada. Una buena gestión de las caras debe garantizar que cualquier diferencia se mantenga por debajo de dos toneladas durante toda 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 aun así funcionar con piñones nuevos.
El grado de desgaste entre eslabones no representa un problema si la cadena y los piñones se desgastan conjuntamente, manteniendo así su compatibilidad. Sin embargo, dicho desgaste sí reduce la carga de rotura de la cadena y su resistencia a las cargas de impacto.
Un método sencillo para medir el desgaste entre eslabones consiste en usar un calibrador, midiendo en cinco secciones y comparando los resultados con la tabla de elongación de la cadena. Generalmente, se considera necesario reemplazar las cadenas cuando el desgaste entre eslabones supera el 3 %. Algunos responsables de mantenimiento, por precaución, no toleran que la elongación de la cadena supere el 2 %.
Una buena gestión de la cadena comienza en la etapa de instalación. Un seguimiento intensivo, con las correcciones necesarias durante el período de rodaje, contribuirá a garantizar una larga vida útil de la cadena sin problemas.
(Cortesía deEllton Longwall)
Fecha de publicación: 26 de septiembre de 2022
