Lo que se esconde detrás de una pantalla Simulaciones avanzadas para entender los efectos de las estaciones en las operaciones

Cuando hablamos de pantallas, la más probable es que pensemos en las que se usan para mirar series y películas o las de los teléfonos. Pero las pantallas de las que hablamos aquí son un componente común de la mayoría de las estaciones de descarga que manejan materiales a granel.

En las regiones con climas templados no siempre se tienen en cuenta las condiciones climáticas adversas que experimentan los clientes que operan en otras regiones. Canadá es un gran ejemplo de cómo el invierno puede darnos grandes dolores de cabeza, con temperaturas que descienden hasta los -40 °C en la tundra del norte y hasta -15 °C en el sur, y que pueden durar hasta seis meses.

Durante el transporte, el material puede congelarse en bloques que pueden medir hasta seis pies, dependiendo del nivel de humedad. Esto crea un problema importante para el manejo y transporte de materiales a granel de la mina al puerto. Estos bloques grandes son difíciles pasar de un equipo a otro y causan bloqueos y desgaste de los sistemas mecánicos, lo que en última instancia genera un tiempo de inactividad cuando se intenta desbloquear el conducto de transferencia.

Le hicimos a nuestro equipo algunas preguntas simples:

1. ¿Cuán difícil es romper estos bloques?
2. ¿Cómo afectan al equipo?
3. ¿Cómo podemos mejorar nuestras operaciones?

Por ejemplo, si tiráramos un bloque de material desde la altura de un escritorio, ¿se rompería? ¿Y si lo tiráramos desde un techo?

¡Le sorprendería lo fuertes que pueden ser estos bloques de hielo y material!

Nuestro equipo de desempeño de flujo granular asumió el reto de averiguar cuán difícil era romper estos bloques y qué implicaba esto para el equipo mecánico de volcado. En condiciones de laboratorio, se crearon bloques de concentrado congelado de 7,5 kilogramos de peso que simulaban el tamaño normal de los bloques que los clientes observan en la práctica habitual. Luego, se los usó para una prueba de rompimiento (dejándolos caer). Fue necesaria una caída de 3 metros para romper los bloques y, aun así, solo se rompió un fragmento del cilindro original. Esta fuerza equivale a 200 Joules de energía o más de 50 kg de masa al momento del impacto.

Una vez que se recibieron los resultados, creamos y calibramos un modelo de rompimiento para replicar el comportamiento que habíamos observado con modelado de flujo mediante el método de elementos discretos (DEM, por sus siglas en inglés). El DEM es una herramienta que se usa para visualizar el flujo del material y puede usarse para simular material de flujo libre, material pegajoso y material de cualquier forma que se pueda imaginar. También se usa para investigar todo tipo de interacciones entre los equipos cuando hay material fluyendo (o cuando el material no fluye como debería).

Una pantalla es un tipo de rejilla que se coloca en la tolva de la plataforma volcadora para ayudar a romper los bloques mediante impacto. Su objetivo es proteger el equipo que se encuentra debajo de ella, por ejemplo, una trituradora o una correa de alimentación.

El DEM calibrado y el modelo de rompimiento demostraron que la caída desde la altura de la plataforma volcadora hasta la pantalla no era suficiente para romper los bloques.

Lo que no podíamos ver desde afuera es que los polvos finos crean un efecto amortiguador, de manera que casi no se logra rompimiento, lo cual es perfecto para los pellets de mineral de hierro y la potasa, pero no es muy útil para los bloques congelados.

La pantalla comienza a llenarse de bloques después de la primera descarga y, para la décima, ya está bloqueada y el material no llega al alimentador que se encuentra debajo de ella.

¿Por qué es tan grave este problema?

En general, los trenes que descargan material en la tolva de la plataforma volcadora están formados por más de cuarenta vagones, lo que significa que el sistema se retrasa con un mínimo de cuatro eventos por tren. Para mejorar la operación del sistema de la plataforma volcadora, el elemento de rompimiento de bloques debe abarcar toda la pantalla para dejar el camino libre para la carga del próximo tren y reducir los bloqueos.

En definitiva, los bloques congelados afectan el rendimiento del cliente, prolongan el tiempo de descarga, aumentan el mantenimiento y el tiempo de inactividad, y reducen las ganancias. Un elemento que rompa los bloques puede ayudar a mejorar las operaciones y recuperar las demoras más prolongadas. Si usamos el modelado DEM para entender qué ocurre en la pantalla podemos entender mejor los desafíos operativos a los que nos enfrentamos. Y una vez que conozcamos el desafío, podremos tomar medidas para resolver el problema.