Inching Drive – una forma de mejorar la seguridad del molino

¿Qué es Inching Drive  y por qué se necesita?

Los molinos de suelen diseñarse para una larga vida útil (mínimo de 20 a 25 años). No es raro ver molinos que aún funcionan hoy con una antigüedad de 2 a 3 veces su vida útil original prevista. Esto solo es posible con inspecciones y mantenimientos regulares, que incluyen reemplazar elementos de desgaste como revestimientos que protegen la estructura giratoria, así como reemplazar engranajes y piñones. Tales inspecciones y mantenimientos requieren detener el molino y girarlo a velocidades muy bajas hasta la posición deseada. Los motores principales del molino generalmente no se pueden usar para girar el molino a estas bajas velocidades. Estos motores también pueden no estar disponibles si están siendo intervenidos al mismo tiempo. En tales situaciones, necesitamos unidades auxiliares como un Inching Drive equipadas con frenos para que el molino pueda posicionarse y bloquearse, permitiendo que el personal ingrese de manera segura al molino para realizar inspecciones o trabajos de servicio.

Un molino grande podría estar girando a 10 a 15 RPM dependiendo de su tamaño sin embargo para posicionar el molino es necesario una velocidad de avance de aproximadamente el 1% de la velocidad de operación del molino (es decir, de 0.1 a 0.15 RPM). Los Inching Drive pueden estar equipadas con motores hidráulicos o electromecánicos.

Inching Drive hidráulicos y mecánicos

Los Inching Drive hidráulicos constan típicamente de un motor hidráulico (bomba hidráulica) que tiene múltiples etapas de engranajes planetarios. Tienen sus propias unidades de lubricación y generalmente están acopladas al eje del piñón del molino. Los Inching Drive hidráulicos suelen proporcionar altos torques.

Los Inching Drive mecánicos consisten en un motor eléctrico acoplado a su propia reducción de engranajes. Aunque pueden diseñarse para ofrecer torques más altos comparables a las unidades hidráulicas, tradicionalmente están diseñadas para proporcionar torques más bajos y, por lo tanto, se conectan a elementos de mayor velocidad, como el motor principal del molino o el reductor principal del molino.

El peso de la carga del molino puede ser significativo

Equipos como molinos semiautógenos (SAG), molinos de bolas, molinos de guijarros y molinos de barras son algunos de los equipos giratorios más grandes en minas que producen metales o productos industriales como cemento. La carga del molino generalmente consiste en mineral, bolas de acero (agregadas para ayudar a la molienda del mineral) y agua (para reducir el ruido y la generación de calor, así como para facilitar la molienda y la separación). Una carga de un molino de bolas con un diámetro de 24 pies (7.3 m) típicamente pesa alrededor de 2 millones de libras (907 toneladas). La carga del molino semiautógeno (SAG) puede ser igualmente pesada.

La carga comienza a girar en diferentes ángulos, según la aplicación y el tamaño del molino. El ángulo de cascada de la carga parece variar, pero puede llegar hasta 45 grados desde la horizontal.

Si el molino se liberara de su "estado máximo de energía", el molino podría retroceder y acelerarse a velocidades de un orden de magnitud mayor que las velocidades de avance (de 1 a 3 RPM). Los cálculos manuales verifican estos números.

Reducción de engranajes necesaria para girar el molino

Tanto los Inching Drive hidráulicos como los mecánicos requieren múltiples etapas de reducción de engranajes para poder girar el molino. Considere el siguiente ejemplo para una reducción de engranajes.

En el ejemplo anterior con 3 engranajes que tienen un ratio de (30/18 dientes) x (18/10 dientes) = 3, el par del engranaje de entrada sería, por lo tanto, un tercio del par requerido en el engranaje de salida, dándole una ventaja mecánica para girar equipos pesados. Por supuesto, esto se traduciría en una velocidad de salida reducida. Ignorando las pérdidas mecánicas en esta cadena cinemática, la transmisión de potencia en cada etapa, definida como par x velocidad, es constante.

La velocidad típica del motor de Inching Drive mecánico es de alrededor de 1500 a 1800 RPM, mientras que la velocidad de avance del molino está en el orden de 0.1 a 0.15 RPM. Por lo tanto, la relación de reducción de engranajes entre el motor de la unidad de avance y el molino es aproximadamente de 12,000 a 1. Esto significa que el motor del Inching Drive debe girar 12,000 veces para poder girar el molino una vez. En consecuencia, si los frenos de la unidad de avance fallan, la carga desequilibrada del molino puede hacer que el motor del Inching Drive gire a velocidades como 28,000 RPM. Del mismo modo, si el Inching Drive queda accidentalmente enganchado y los motores principales del molino se encienden debido a una lógica defectuosa, entonces el motor del Inching Drive girará a velocidades de 180,000 RPM, como una turbina, causando una destrucción catastrófica del Inching Drive. Accidentes como este pueden ser mortales, ya que hemos visto Inching Drive explotar en pedazos en varios casos.

La clave para garantizar la seguridad del Inching Drive

Es importante señalar que el Inching Drive, al igual que otros componentes del tren de transmisión, deben mantenerse, repararse y atenderse según las recomendaciones del fabricante. Los frenos deben inspeccionarse y mantenerse regularmente en condiciones de servicio. Los problemas típicos incluyen el desgaste del revestimiento de la pastilla del freno, el desgaste del disco/tambor, la presión del freno incorrectamente ajustada (o no ajustada para compensar el desgaste de la pastilla), el conjunto de freno no alineado con el tambor/disco, lo que puede permitir que las pastillas rocen, se calienten y fallen. Una falla de los frenos puede ser mortal, por lo que es necesario contar con protectores de seguridad adecuados. También es una buena práctica mantener siempre limpias y despejadas las áreas del molino.

Cuando se utiliza el Inching Drive, el motor del molino debe desactivarse, ya que puede hacer que el motor del Inching Drive se destruya. De manera similar, cuando un molino está operando, el Inching Drive debe desacoplarse de manera segura de los accionamientos principales. Para evitar arranques accidentales, los molinos suelen estar equipados con mecanismos de "interbloqueo de llave atrapada".

Hay una llave asociada con los sistemas de interbloqueo, que proporcionan un medio mecánico para bloquear y desbloquear dispositivos de manera a prueba de fallos. La llave solo se puede usar para arrancar el motor del molino o bloquear el acoplamiento del Inching Drive al accionamiento del molino, pero no ambas cosas. Cuando un Inching Drive ya no se utiliza, se retrae y se bloquea en la posición desacoplada mediante la llave de interbloqueo y solo entonces se puede quitar la llave para usarla en el interbloqueo hermano en el panel principal del motor (MCC) para desbloquear el interruptor automático principal del motor de la posición extraída. Esto permite que se coloque, atrapando la llave en el dispositivo de interbloqueo del motor principal. Es fundamental que el sistema de interbloqueo de llave atrapada se inspeccione regularmente y funcione correctamente para evitar fallas catastróficas y posibles lesiones graves, o incluso la muerte.

Es una buena práctica cortar la alimentación al molino, reduciendo así la carga antes del mantenimiento del molino. Esto disminuye el peso de la carga y, por lo tanto, el par de retroceso. Además, después de avanzar el molino a la posición deseada, es recomendable devolver el molino a su "estado de energía cero”. Esto se puede verificar con cámaras que miran dentro del molino, o desenganchando el Inching Drive con el suministro de aceite hidrostático encendido en el caso de rodamientos tipo pad o cojinete.

La mejor práctica actual es tener controles de ingeniería adicionales además del interbloqueo de llave atrapada, como sensores de proximidad que monitorean la posición del acoplamiento del Inching Drive, cubiertas de freno totalmente encapsuladas y con armaduras, aspas de ventilador de motor de plástico y un interruptor de velocidad. Se recomienda encarecidamente actualizar los molinos más antiguos que tienen solo el interbloqueo de llave atrapada con algunos de estos controles adicionales.

El último y más reciente desarrollo en seguridad de Inching Drive es el sistema de unidad de velocidad variable (VSD) con clasificación de seguridad para el motor el Inching Drive, que evita el retroceso no controlado del molino en caso de falla del freno. Este es un producto nuevo y se encuentra en las etapas finales de desarrollo.

En resumen, el mantenimiento adecuado, los cierres de seguridad a prueba de fallos, la lógica del molino y el seguimiento de protocolos de Inching Drive bien diseñados son fundamentales para garantizar el funcionamiento seguro de los molinos.