MEDICIÓN DE NIVEL DE RUIDO EN UN MOLINO DE BOLAS DE PRODUCCIÓN DE CEMENTO PARA OPTIMIZAR SU EFICIENCIA Rodolfo Tepepa Cuevas, Porfirio Vega Mejia, Omar Alejandro Resendiz Equihua, Guillermo Arturo J. Jimenez Pacheco, Jose Alexis Juarez Escalante, Norma Hernandez Lara, Mario Alberto Sanchez Hernandez, J.J. Torres V. Universidad Tecnologica Tula-Tepeji jjtorres@uttt.edu.mx Resumen. En la historia la fabricación de cemento, por obtener el mejor rendimiento de los equipos en la manufactura, se han optimizado elementos como los Separadores de Polvo, el Diseño de la Carga de Bola, los emplacados internos del molino, etc., esto con el fin de aprovechar al máximo el uso de la relación energía eléctrica/toneladas producidas. En el parámetro medición de ruido de llenado en el molino de bolas, el cual es producido por el golpeo de la cascada de los cuerpos moledores(bolas) contra el material, lo cual produce la molturación, se puede medir a lo largo de las cámaras y se pueden establecer los niveles de ruido medibles de acuerdo a las condiciones de operación del molino, y así se puede obtener el mejor nivel de ruido como indicador del llenado del molino. Con el análisis de esta referencia podemos tener idea del procedimiento a seguir para controlar la alimentación al molino, considerando el efecto que pueda causar el retorno de gruesos del separador de polvo, debido al tamaño de partícula que tiene y que puede reducir el efecto de molturar, provocando llenado en la cámara de salida. Con lo anterior la señal de nivel de ruido se puede incorporar al control de alimentación, proporcionando el porcentaje de relevancia que debe tener en la influencia del aumento o disminución del valor de la alimentación programada que puede variar de 10% a 15%, de acuerdo a las condiciones de operación del molino de bolas. Optimizando lo anterior, con la practica y la parte teórica se puede obtener un beneficio sustancial en la producción de cemento, reducir el desgaste de bola al evitar que golpeen metal-metal y cuidar el desgaste del emplacado. Palabras Clave: Nivel de Ruido, emplacado, Molino de Bolas. 1. INTRODUCCIÓN. La producción de cemento a lo largo de su historia, se remonta al uso en la construcción de las pirámides y edificios de las culturas antiguas, la cual se utilizaba el termino de argamaza. En la actualidad la producción de cemento, ha buscado optimizar los procesos de la elaboración del mismo, esto con la finalidad de aprovechar y obtener beneficios que redunden en la economía y el aprovechamiento de recursos con la aplicación del avance tecnológico. En el presente trabajo se expondrá una de las tantas variables que existen en el proceso, que puede ser susceptible de medir y aplicar en beneficio del concepto de ahorro de energía e incremento de producción.
1.1.- MOLINO DE BOLAS. Descripción El molino de bolas es una estructura cilíndrica de metal, la cual esta soportado por dos muñones. Es decir es un tubo de placa con un espesor de 1, la longitud y el diámetro dependen del diseño de acuerdo a la producción deseada. Los muñones son de acero macizo, los cuales son colocados en rodamientos de metal blanco conocido como babbit, estos rodamientos están lubricados por bombas hidráulicas de alta presión, que hacen que la película de aceite se coloque entre el muñón y el rodamiento. En su parte interior el molino tiene colocado un sistema de placas de acero especial, esto es para proteger el casco del golpeo de las bolas, además estas placas tienen la función de levantar las bolas y clasificarlas, ya que cuando el molino gira se debe formar una cascada de bolas que es la efectúa la molturación. En el molino también se encuentran instalados dos Diafragmas, uno intermedio y otro de salida los cuales hacen la clasificación del material que se moltura, en el caso del diafragma Intermedio se encuentre entre la cámara de entrada y la cámara de refinación y permite el paso del material molturado de una cámara a otra seleccionando el material de acuerdo a su tamaño. El diafragma de salida, permite al material ya refinado ser entregado al separador de alta eficiencia, para su selección. En la figura 1.1, se puede observar un molino de cemento en corte, para observar las componentes antes descritas, con las cuales se puede observar como se efectúa el trabajo de molienda, en la ilustración se pueden ver claramente las componentes descritos. Diafragm a Difragma de Muño emplacado Carga de Figura 1.1.- Partes internas de un Molino de Bolas, para producción de Cemento
En la figura 1.2, se pueden ver las placas de protección que se instalan en el molino por medio de sujeción a tornillo. 1.2.- CIRCUITO DE MOLIENDA. El circuito de molienda esta compuesto por los siguientes equipos: 1.2.1.- TOLVAS DE ALIMENTACION En las tolvas de alimentación, que son unas recipientes rectangulares, con la salida en forma piramidal, en las cuales se almacenan los diferente tipos de material que son: - CLINKER - YESO - PUZOLANA - ESCORIA Estas tolvas descargan a un sistema de pesaje de banda transportadora, que son individuales y confluyen en una banda que descarga el elevador de cangilones. En el control de alimentación estas bandas es en donde se centra el control de llenado del molino. 1.2.2.- ELEVADOR DE CANJILONES. Este elevador de cangilones es el encargado de transportar el material al molino, es una estructura rectangular de una altura aproximada de 20 metros, los cangilones son recipientes de acero al alto manganeso para soportar la abrasión del material. Estos cangilones están unidos por eslabones metálicos y son movidos por un sistema de transmisión, basado en catarinas y cadenas, que se encuentran en la parte superior de la estructura. Como esta configurado el el elevador se puede ver en la figura 1.2.2. Canjilo Catarin Eslabon Figura 1.2.2.- Elevador de cangilones en la cual se pueden ver lao recipientes y las catarinas, así como los eslabones
1.2.3.- SEPARADOR DE ALTA EFICIENCIA. El separador de alta eficiencia esta compuesto de cilindro metálico, en el cual se aloja un rotor compuesto por aspas colocadas en ángulos, para provocar un vórtice de viento, generado por el ventilador del colector de polvo. El material es depositado en la parte superior por medio de deslizadores, que reciben la descarga del elevador de cangilones de salida del molino. El material cae en la parte exterior del rotor y al generar el vórtice atrae las partículas más pequeñas, hacia el colector de polvos y su tamaño depende de la velocidad del rotor, las partículas mayores precipitan hacia la tolva de gruesos, generando lo que sé como material de recirculacion, ya que regresa al molino para volver a molturarlo, hasta el tamaño deseado. Figura 1.2.3.- En esta se puede ver un separador de alta eficiencia y las partes que lo componen 1.2.4.- COLECTOR DE POLVOS(BOLSAS). El colector de polvos, es un cobertizo metálico en cual el procedimiento de captación de polvos, es por medio de bolsas. Con la succión del ventilador las bolsas que están colocadas en canastillas metálicas, se contraen y el polvo se adhiere en los espacios. Cuando se ha cumplido un periodo de tiempo se genera un espasmo producido por un dispara de aire comprimido a una presión de 8.0 Kg/cm2, lo cual hace que el polvo se precipite a la parte inferior del colector a la tolva recolectora y es enviado a los silos.
El colector esta dividido en secciones para provocar los disparos, en cada sección de acuerdo a un programa de tiempos. 2. ANÁLISIS DE OPERACIÓN 2.1.- OPERACIÓN DE MOLIENDA. La operación de molienda consiste en reducir de tamaño un material, en el caso del cemento se utilizan molinos de bolas. El proceso se puede ver en la figura 2.1, la cual muestra el proceso de las tolvas de alimentación hasta la salida a silos de almacenamiento. Figura No. 2.1.- Se muestra el circuito de molienda de cemento con sus principales componentes: molino de bolas, separador de alta eficiencia, elevadores, colector de polvos, etc. 2.1.1.- CAMARA DE MOLTURACION En la cámara de molturación como su nombre lo indica se inicia la reducción de tamaño del material, la cámara se carga de bolas de acero que tienen tamaños desde 4, 3 1/2, 3, 2 1/2, 2, 1 1/2 pulgadas de diámetro. La reducción de tamaño se produce al girar el molino y levantar la bola hasta el punto máximo donde se produce a caída ó cascada de bolas que golpear el material que se encuentra mezclado con ellas se moltura y se reduce de tamaño- La reducción del material es progresiva y al llegar al diafragma es seleccionado por las ranuras que este tiene, y así pasa la cámara de refinación. 2.1.2.- CAMARA DE REFINACION En la cámara de refinación se inicia la reducción final de tamaño de la partícula, por lo tanto esta cámara es mas larga, se carga con bolas de 2, 1 1/2, 1, y hasta 3/4 de pulgadas de diámetro. La reducción de tamaño se lleva a cabo por golpeo, pero también por el rozamiento de las bolas y el material y así se reduce la partícula hasta obtener el valor deseado. El material avanza a lo largo de la cámara y llega al diafragma de salida, el cual por medio de las ranuras permite la salida del material, que presumiblemente tiene el tamaño adecuado, pero todavía tiene pasar por el separador de alta eficiencia, para la selección final.
3. MEDICIÓN DE RUIDO 3.1.- PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN La medición de del ruido que produce el llenado del molino de bolas se puede medir con un micrófono, el cual al recibir el ruido lo transforma en una señal eléctrica que se procesa electrónicamente y se utiliza para el control de alimentación de material al molino. Los micrófonos se colocan junto al molino teniendo la precaución de evitar que las tuercas del emplacado los puedan golpear. Estos tienen la forma de bocinas, ya que esta figura se pueden captar adecuadamente los niveles mas representativos del comportamiento del molino. 3.1.1.- COLOCACIÓN DE MICROFONOS Como se puede observar en la figura 3.1.1, la colocación de los micrófonos actualmente están colocados en la terminación de cámara de refinación y al inicio de la cámara de molturación. Esta posición solo recibimos información de una zona restringida a la llegada de material en la cámara de molturación y en la salida de la cámara de refinación, el proyecto consiste en instalar los micrófonos, sobre un riel con una cremallera por cual los micrófonos se desplacen a lo largo de las cámaras y reciban una información de toda la cámara. Para lo cual se instalara este riel a lo largo de cada cámara y se le colocaran interruptores de proximidad para que al llegar al limite de carrera el micrófono regrese y continúe haciendo la medición constante. Los micrófonos estarán instalados en un soporte acondicionado a ellos y colocados en un motor de corriente directa, con lo cual la carrera de los mismos será constante, y así tendremos la medición deseada. El recorrido de los micrófonos será lento a una velocidad aproximada de 0.8-1.0 m/min., lo que nos proporcionara una señal estable para su acondicionamiento. MICROFON Figura 3.1.1.- en esta figura se puede ver la instalación actual de los micrófonos en una posición fija.
3.1.2.- APLICACIÓN DE MEDICIÓN De acuerdo a la medición del ruido producido por el llenado del molino, la señal que los micrófonos envíen será procesada para tener un nivel de la misma con un ancho de banda que nos permita una estabilidad y llevarla como compensación al circuito de control de la alimentación al molino. En la figura 3.1.1 se puede el diagrama a bloques del control de la alimentación al molino, la señal será colocada en un procesador con una responsabilidad de intervenir en la alimentación de un rango de 10% al 15%, con lo que el motor del sistema de pesaje, aumentara ó disminuirá su velocidad y por tanto el valor de alimentación variara de acuerdo a este control. TOLVAS Clinker Yeso Puzolana Control de potencia y Celda de carga Motor de C. D. Controlador de alimentación Nivel Figura No.3.1.2.- Control de pesaje de la alimentación al Molino.
3.1.3.- PROCEDIMIENTO Al procesar las señales de ruido y de peso en un procesador electrónico, de acuerdo al grado de influencia que se considere(10% al 15%), este valor de resultado será enviado al circuito de control del motor de corriente directa, con lo cual el motor incrementara ó disminuirá la velocidad, conque el valor de alimentación variara de acuerdo al llenado. Con lo anterior se requiere hacer las pruebas constantes fidedignas hasta llegar a los valores adecuados de influencia del ruido producido por el llenado del molino. Alim entac Camara de molturacion Camara de refinacion Procesador Control Central Figura No. 3.1.3.- En este diagrama esquemático se muestra el procedimiento de captación de señal y su procesamiento. La señal recibida del micrófono en modulada y seleccionada en el procesador, enviada al control maestro y seleccionar su porcentaje optimo, enviándola al control de c.c. de los motores del sistema de pesaje. 4. CONCLUSIONES Como conclusión del motivo de este proyecto es utilizar al máximo la tecnología a nuestro alcance, para obtener mejores resultados tanto económicos, como de calidad, en beneficio de la comunidad y de la empresa. Esto con el fin de aprovechar al máximo la posibilidad de reducir los Kw/ton. de cemento producido incrementando la eficiencia del molino de bolas, y reduciendo el consumo de cuerpos molturadores, así como protegiendo al emplacado. Controlado r de Pesaje
Esperando que este proyecto sea llevado a cabo y obtengamos los resultados esperados. 5. Referencias. [1] COMINITION MANUAL - FLSmidth Group. Cement Technology- Walter H. Duda Merrit Weighing System- Merrit Mfg.