Diagrama claro de un molino de rodillos vertical y su principio de funcionamiento

¿Cómo tritura los materiales un molino de rodillos vertical (VRM)? En términos sencillos, el material queda sujeto entre unos rodillos de molienda presurizados hidráulicamente y una mesa de molienda horizontal giratoria. La compresión mecánica, combinada con un flujo ascendente de aire caliente, lleva a cabo simultáneamente la trituración, el secado y la clasificación en una sola pasada. Al examinar el esquema estructural de un molino de rodillos vertical, hay que centrarse en cinco componentes clave: la mesa de molienda giratoria, el conjunto de rodillos independientes, el clasificador rotativo dinámico, el anillo de aire y el sistema de presurización hidráulico-neumático. Muchos operadores noveles, en cuanto detectan una caída en el rendimiento, se fijan únicamente en la presión del sistema hidráulico. Esto es totalmente erróneo, ya que han pasado por alto por completo el equilibrio aerodinámico invisible que se produce dentro de la carcasa del molino. Hoy analizaremos en detalle cómo interactúan estos componentes físico-mecánicos y el flujo de aire interno. Al final de este artículo, también hemos incluido datos de pruebas de campo sobre la mitigación de vibraciones, recopilados en exclusiva por nuestros ingenieros de primera línea.

Vista desmontada de la estructura de un molino vertical

La estructura interna del molino vertical es, en realidad, un sistema de circulación continua que puede dividirse, a grandes rasgos, en tres zonas de trabajo: la zona de molienda, la zona de limpieza por flujo de aire y la zona de selección del polvo.

Zona de rectificado (disco de rectificado y rodillo de rectificado)

El disco de trituración es el motor de todo el sistema. Gira a una velocidad constante para generar fuerza centrífuga, lo que hace que la materia prima que cae sobre él sea lanzada de manera uniforme hacia el borde de la superficie del disco. En cuanto a los rodillos de trituración, están suspendidos por potentes cilindros hidráulicos y no chocan directamente contra el disco de trituración metálico. El rodillo de trituración se presiona contra la superficie superior del lecho de material para rodar, y la fuerza de tracción hacia abajo del sistema hidráulico se convierte de forma sólida en una enorme fuerza de cizallamiento y de extrusión sobre el material.

Área de barrido del flujo de aire (anillo de pulverización)

La función del anillo de pulverización de aire es guiar el flujo de aire caliente a alta velocidad para que soplará con precisión a lo largo del borde del disco de molienda. Este flujo de aire en ángulo puede “atrapar” al instante el material triturado que se derrama por el borde del molino. Si el ángulo del anillo de pulverización de aire no está bien alineado o presenta un desgaste grave, el material caerá directamente, lo que provocará que un gran número de partículas gruesas y pesadas caigan en la base del molino, lo que a su vez provocará que el rascador se atasque por sobrecarga.

Área de selección de polvo (separador dinámico)

El separador dinámico instalado en la parte superior determina el espesor (finura) del producto final. Su rotor de jaula giratoria crea un vórtice controlado. El polvo fino que cumple los requisitos puede pasar sin problemas a través de las palas giratorias del rotor y ser arrastrado por el aire hasta el colector del producto acabado (filtro de mangas); sin embargo, cuando las partículas gruesas que no cumplen los requisitos chocan contra las palas de acero, pierden su energía cinética y caen de nuevo al disco de molienda a través de la rampa de retorno central para someterse a una segunda molienda.

Análisis paso a paso del principio de funcionamiento del molino vertical: modelo de articulación T-A-S

Si realmente quieres sacarle partido al molino vertical, el operario debe conocer a fondo el “triángulo de hierro» formado por «T-A-S» (disco de molienda, flujo de aire y separador de polvo). Si se modifica cualquiera de estos componentes, los otros dos sufrirán inevitablemente una reacción en cadena física.

ShiPing ChaRu (Por favor, inserta un vídeo de animación en 3D que muestre el flujo del material, empezando por la tolva de alimentación, pasando por debajo de los rodillos, siendo levantado por el aire y clasificado por el separador.)

El primer paso: preparar la cama (disco de rectificado dinámico)

Para que el funcionamiento sea fluido, el espesor del lecho de material debe ser estable. Tomando como ejemplo el clinker de cemento estándar, el espesor debe controlarse generalmente entre 30 y 50 mm. La materia prima cae en el centro del molino giratorio y es lanzada hacia fuera por la fuerza centrífuga hasta que es detenida por el anillo de retención situado en el borde. Si se introduce una cantidad excesiva de material, el lecho se volverá repentinamente más grueso y el rodillo de molienda se verá empujado hacia arriba. Este salto mecánico es extremadamente peligroso, provocará una vibración violenta del molino y, finalmente, obligará al sistema a realizar un apagado automático de seguridad.

Segundo paso: trituración (tensión hidráulica)

El acumulador hidráulico ejercerá con precisión su fuerza para hacer rodar el rodillo triturador sobre un lecho de material estable. Hay un componente clave aquí: la cámara de nitrógeno del acumulador, que actúa como “amortiguador». Sin estas cámaras de nitrógeno como amortiguadores, la dura rigidez hidráulica podría romper el rodamiento del rodillo en pocas horas al encontrarse con carbón o piedra caliza especialmente duros.

Tercer paso: elevación neumática y clasificación (flujo de aire y selección de polvo)

El flujo de aire caliente irrumpe en la base del molino a una velocidad superior a los 40 metros por segundo. Esta fuerte corriente de aire eleva el material triturado y mezclado. Las piezas grandes de material que eran demasiado pesadas y no se trituraron cayeron de nuevo a través del anillo de pulverización de aire y se convirtieron en “escoria expulsada”. El polvo suspendido en el aire llega hasta el separador de polvo. Si se aumenta la velocidad del clasificador, las partículas grandes no podrán salir, lo que provocará directamente que la carga cíclica en el interior del molino se dispare.

Guía para evitar los errores en «Operación Adept»: nunca cometas estos tres errores de principiante

Los ingenieros de primera línea constataron en el lugar de los hechos que solo se producían unas pocas averías mecánicas que se repetían una y otra vez, todo ello debido a que el operario no comprendía los principios básicos.

1. La ilusión de la superstición y la presión excesiva

Muchos operarios aumentan la presión del sistema hidráulico en cada ciclo para alcanzar el rendimiento por hora previsto. De hecho, una presión excesiva compactará el lecho de materia prima hasta convertirlo en un “disco” duro y rígido. Esto no solo reducirá la eficiencia de la trituración, sino que también provocará que se dispare el protector de sobrecarga de corriente del motor principal.

2. Errores en la evaluación de la presión diferencial (DP)

La presión diferencial refleja la resistencia directa que ofrece el espacio interior del molino al flujo de aire. Cuando la presión diferencial aumenta, significa que hay un exceso de acumulación de polvo en el interior del molino. En ese momento, la forma más eficaz de actuar es reducir rápidamente la cantidad de material nuevo que se introduce. Si se intenta aumentar la velocidad del extractor para “expulsar” el material, lo único que se conseguirá es que el flujo de aire interno sea más caótico y se acelere el desgaste del anillo rociador.

3. No hagas caso del anillo de retención

La función física del anillo de retención situado en el borde del disco de molienda es “retener” la capa de material. Si el anillo de retención está muy desgastado, el material sin triturar se deslizará fuera del disco de molienda con demasiada rapidez. Esto equivale a eliminar directamente la capa amortiguadora clave que forma el lecho de material, lo que conducirá inevitablemente a una fricción catastrófica y de gran impacto entre el rodillo de molienda y la placa de revestimiento metálico del disco de molienda.

Datos de pruebas de combate reales: relación entre la tasa de desgaste y la presión hidráulica

Los datos de nuestras pruebas de campo, recopilados en tres plantas de cemento de proceso en seco, muestran que la relación entre la presión de funcionamiento y la tasa de desgaste de los rodillos abrasivos no es en absoluto lineal. En cuanto se supera el umbral de presión óptimo, la tasa de desgaste de las piezas internas aumenta exponencialmente.

Ajuste de la presión hidráulica (bar)	Producción media (t/h)	Consumo de energía (kWh/t)	Índice de desgaste de los rodillos (mm/1000 h)
90	72	10.8	0.32
110	81	10.1	0.39
130	88	9.8	0.50
150	91	10.6	0.70

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es la diferencia entre un molino vertical y un molino de bolas?
El molino vertical es una máquina «todo en uno» que integra la molienda, el secado y la selección dinámica de polvo en un equipo compacto. En comparación con el molino de bolas tradicional, su consumo energético unitario es entre 30% y 40% menor. El molino de bolas tritura el material mediante la fuerza de impacto aleatoria de las bolas de acero que caen desde el cilindro giratorio, mientras que el molino vertical se basa en una fuerza de compresión hidráulica extremadamente precisa.

¿Por qué las fresadoras verticales a veces vibran tanto?
La causa principal de la vibración radica directamente en la inestabilidad del lecho de material situado debajo del rodillo de molienda. Las causas concretas suelen ser que la materia prima introducida esté demasiado seca, que la tensión del airbag hidráulico de nitrógeno sea incorrecta o que el anillo de retención esté demasiado desgastado, lo que hace que el lecho de material, que tiene un espesor normal, no quede en absoluto compactado.

¿Cómo funciona el sistema hidráulico del molino?
El cilindro hidráulico generará una fuerza de tracción hacia abajo, ejerciendo así una presión estática del rodillo de trituración sobre el lecho de material en rotación. El acumulador cargado de nitrógeno, conectado a estos cilindros, actúa como un potente amortiguador, lo que permite que el rodillo de trituración mantenga la presión al triturar materiales de diferente dureza sin que se rompa la conexión mecánica.

¿Cuál es la función principal del anillo de chorro en el molino vertical?
El anillo de pulverización de aire equivale a una válvula direccional neumática. Acelera y expulsa el gas a alta temperatura que entra en el sistema, capturando con precisión los materiales que acaban de ser triturados y expulsados del molino, e impidiendo de forma forzada que caigan en la base mecánica inferior.

¿Cómo se controla el grado de finura de los productos acabados en un molino vertical?
El operario solo tiene que ajustar la velocidad del separador dinámico superior. Cuanto más rápido gira el rotor del separador de polvo, mayor es la fuerza centrífuga generada y más fácil resulta que las partículas grandes sean “rechazadas” y caigan de nuevo al disco de molienda a lo largo de la rampa para volver a ser molidas.