Protocolo Experimental de Bola Marcada

PROTOCOLO EXPERIMENTAL DE BOLA MARCADA (MBWT) Este documento proporciona directrices específicas para el diseño, Ejecuc

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PROTOCOLO EXPERIMENTAL DE BOLA MARCADA (MBWT)

Este documento proporciona directrices específicas para el diseño, Ejecución e interpretación de resultados de Marked Ball Wear. Tests (MBWT), como procedimiento estándar para la evaluación de Variedades alternativas de medios de molienda para ser utilizados en Molienda de molienda mineral convencional y semiautógena. Molinos

Preparado: ACEROS CHILCA SAC OFICINAS ADMINISTRATIVAS Av. Santo Toribio N° 173 Edificio Real 8 Centro Empresarial Real – Of.1201 San Isidro, Lima | Perú Phone number: +511 200 2200 e-mail : [email protected] PLANTA Av. Santo Domingo de los Olleros s/n. Chilca, Cañete

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Ensayos con Bolas Marcadas (MBWT). El Ensayo con Bolas Marcadas – o Marked Ball Wear Test (MBWT) – es la metodología más expedita y ampliamente aceptada para la evaluación simultanea de múltiples tipos de bolas. Sin embargo, a fin de asegurar el éxito de la evaluación, es preciso obedecer variadas consideraciones, parte de un estricto protocolo experimental En líneas generales, un MBWT consta de las siguientes etapas: 1) Definir y codificar los distintos grupos o tipos de bolas en evaluación; por ejemplo, Grupos A, B, C, ..., etc. El número mínimo de bolas (sugerido como valor de 300 unidades) que deben constituir cada grupo se define de acuerdo a los criterios establecidos en el referido protocolo. de manera de asegurar un adecuado % de recuperación de las mismas, desde la carga del molino, al término del ensayo. La formulación para la profundidad corte para colocar la marca ó identificación es: H_marca = (Dini - Dfin) / 2 + 10 Dini Dfin

: :

diámetro antes de la prueba diámetro propuesto después de la prueba (considerar hasta una 40% de su desgaste)

Con la finalidad de asegurar que la etiqueta no se pueda quitar y perder antes de la Finalización de MBWT. El diámetro de los orificios puede variar de 6f mm a 9f mm, mientras que La profundidad de penetración mínima (mm) se especifica como: 2) ‘Etiquetar’ cada bola con un código sencillo - por ejemplo, B7 ( ... Bola # 7 del Grupo B ... ) – estampado sobre un pequeño disco de aluminio que se inserta en la perforación, la que luego es sellada con una aleación de bajo punto de fusión, como la Wood Alloy (50% Bi, 25% Pb, 12.5% Cd y 12.5% Sn) que funde a 71°C. 3) Cargar las bolas marcadas en el molino de prueba seleccionado; idealmente todos los grupos al mismo tiempo. 4) Transcurrido un cierto período de operación, ‘t’, también predeterminado, aprovechar alguna detención programada del molino para recuperar (por simple inspección visual de la superficie expuesta de la carga) cuantas bolas marcadas sea posible para determinar y registrar su peso final, junto a la correspondiente ‘etiqueta’ que la identifica y relaciona inequívocamente a su peso original y variedad de bolas en evaluación. Gracias al bajo punto de fusión de la aleación sellante, ésta puede

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ser removida con facilidad mediante un leve calentamiento de las bolas recuperadas, antes de ser pesadas.

La pérdida de peso (o diámetro) experimentado por cada bola marcada permite en cada caso el cálculo de la Constante Lineal de Desgaste, kd, mm/hr, por inversión de la Ecuación 01: kd = (dR – dF)/t

; mm/hr

(01)

No obstante la aparente simplicidad conceptual del ensayo, el adecuado diseño y ejecución de un MBWT exitoso requiere tomar en cuenta un extenso conjunto de consideraciones prácticas, cuyo detalle excede con creces el alcance de la presente publicación. y en caso de optar por un ensayo de este tipo, a trabajar en estrecha coordinación con aquellos proveedores que estén capacitados para perforar y preparar adecuadamente las muestras. El principal atributo de los MBWT’s es que aseguran idénticas condiciones de prueba para cada uno de los grupos de bolas participantes y además, reduce en órdenes de magnitud el esfuerzo experimental requerido para su implementación, en comparación a los Ensayos a Escala Industrial descritos en la sección siguiente. Sin embargo, se debe tener presente que los MBWT’s no podrían cuantificar adecuadamente la eventual proporción del consumo de bolas asociado a la fractura por impacto. Cabe señalar también que esta metodología no es aplicable en casos donde pudieran existir interacciones electroquímicas entre algunos tipos de bolas o de éstos con la carga ‘huésped’ Como contrapunto a los MBWT’s, reconocidos por su relativamente breve plazo de ejecución (máx. 2 meses) y número ilimitado de tipos de bolas participantes, los Ensayos a Escala Industrial son de muy largo plazo (mín. 10 meses) y limitados, en general, a evaluaciones del producto ‘estándar’ vs sólo un producto ‘alternativo’ específico. En líneas generales, los Ensayos a Escala Industrial consisten en seleccionar un molino de prueba, iniciar su recarga periódica con las bolas ‘alternativas’ en evaluación, esperar un tiempo prudente (mínimo 4 meses) para permitir la ‘purga’ del molino de los remanentes de las bolas ‘estándar’ anteriormente en uso, para finalmente comenzar a acumular registros operacionales, por un período suficientemente prolongado (mínimo 6 meses), que permitan posteriormente evaluar con la mayor certeza posible las diferencias de calidad entre ambos tipos de bolas;

En cualquier caso, la perforación debe hacerse con cuidado para evitar excesos. De calentamiento localizado en el área de perforación, que podría alterar la microestructura. De algunas aleaciones de medios de molienda, reduciendo la resistencia al impacto de la bola. y por lo tanto perturba la fiabilidad de los resultados de las pruebas. En general, El mecanizado de descarga eléctrica (EDM) – Electroerosion* es la perforación recomendada 3

Evaluaciones de desgaste Para el buen éxito de la evaluación es altamente recomendable asegurar la mayor coordinación posible entre todas las partes involucradas, incluyendo los proveedores de los distintos tipos de bolas: 

Una vez seleccionados los molinos de prueba, se debe procurar señalética en terreno, claramente visible, que identifique sin lugar a dudas el tipo de bolas a recargar a cada molino durante el ensayo en ejecución. Ello en atención a que el error que con mayor

Frecuencia se comete en estas campañas de evaluación es la indeseada mezcla de distintos tipos de bolas en un mismo molino. 

Lo mismo para los buzones, pilas u otros puntos de almacenamiento de las bolas a recargar, donde se debe señalizar con la mayor claridad a qué molino(s) ha sido asignado el producto allí almacenado, así como qué productos pueden ser recepcionados en ese espacio.



Es preciso verificar reiteradamente, durante el transcurso de la evaluación, que todo el personal de operaciones involucrado entiende a cabalidad las definiciones de los dos puntos anteriores.



Se recomienda realizar reuniones mensuales de coordinación y análisis con los proveedores de los distintos tipos de bolas en estudio. Para tales efectos, cada una de las partes debiera designar un representante Coordinador.



Al inicio, al término y durante todo el desarrollo de la evaluación se recomienda realizar el mayor número posible de determinaciones del nivel de bolas de los molinos



Se recomienda llevar un registro actualizado de anomalías operacionales; tales como, cambios de revestimientos, mantenciones mayores, detenciones no programadas, etc. Se debe registrar también cualquier desviación o no-conformidad con respecto a las pautas de carguío establecidas.

Estimación del Período de ‘Purga’. Al intentar comparar dos tipos de cuerpos moledores alternativos se debe necesariamente descartar toda la información generada durante el denominado período de ‘purga’ del molino de prueba; esto es, el período de tiempo requerido para que se consuman completamente las últimas bolas cargadas del producto ‘estándar’ o en su defecto, las primeras bolas cargadas del producto ‘alternativo’, en caso que este último evento

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demorase un mayor tiempo esperado en ocurrir. Este período de 'purga’ se estima fácilmente con la Ecuación 02:

tmax

= (dR - dS) / kd

(02)

Concluyéndose que, en la práctica, el período de ‘purga’ corresponde a la recarga de 4 veces el inventario normal de bolas en el molino; período que normalmente podría alcanzar unos 8 meses e incluso más. Con el propósito de reducir la duración del ensayo, se acostumbra aceptar como razonable un período de ‘purga’ equivalente al consumo de sólo 2 veces el inventario de bolas en el molino, dado que al cabo de ese período quedaría como remanente menos de un 10% del ‘collar’ original.

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ANEXOS ELECTROEROSIÓN es un proceso de fabricación también conocido como mecanizado por descarga eléctrica o EDM (por su nombre en inglés, electrical discharge machining). El proceso de electroerosión consiste en la generación de un arco eléctrico entre una pieza y un electrodo en un medio dieléctrico para arrancar partículas de la pieza hasta conseguir reproducir en ella las formas del electrodo. Ambos, pieza y electrodo, deben ser conductores, para que pueda establecerse el arco eléctrico que provoque el arranque de material. Básicamente tiene dos variantes: El proceso que utiliza el electrodo de forma, conocido como ram EDM, donde el término ram quiere decir en inglés «ariete» y es ilustrativo del «choque» del electrodo contra la pieza o viceversa (pieza contra el electrodo). El proceso de erosión térmica en el cual se extrae metal mediante una serie de descargas eléctricas recurrentes entre una herramienta de corte que actúa como electrodo y una pieza conductora, en presencia de un fluido dieléctrico. Esta descarga se produce en un hueco (“gap”) de voltaje entre el electrodo y la pieza. El calor de la descarga vaporiza partículas diminutas del material de la pieza y del electrodo, que seguidamente se eliminan del hueco por el dieléctrico que fluye continuamente. La expansión del mecanizado por electroerosión en los últimos 45 años ha dado origen a los tres tipos principales que se enumeran a continuación, aunque los más utilizados son los dos primeros.   

Electroerosión por penetración Electroerosión por hilo Electroerosión por perforación rectificado por electroerosión)

(o

Proceso de electroerosión con electrodo de forma Durante el proceso de electroerosión la pieza y el electrodo se sitúan muy cercanos entre sí, dejando un hueco que oscila entre 0,01 y 0,05 mm, por el que circula un líquido dieléctrico (normalmente aceite de baja conductividad). Al aplicar una diferencia de tensión continua y pulsante entre ambos, se crea un campo eléctrico intenso que provoca el paulatino aumento de la temperatura, hasta que el dieléctrico se vaporiza. Al desaparecer el aislamiento del dieléctrico salta la chispa, incrementándose la temperatura hasta los 20 000 °C, vaporizándose una pequeña cantidad de material de la pieza y el electrodo formando una burbuja que hace de puente entre ambas.

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Al anularse el pulso de la fuente eléctrica, el puente se rompe separando las partículas del metal en forma gaseosa de la superficie original. Estos residuos se solidifican al contacto con el dieléctrico y son finalmente arrastrados por la corriente junto con las partículas del electrodo. Dependiendo de la máquina y ajustes en el proceso, es posible que el ciclo completo se repita miles de veces por segundo. También es posible cambiar la polaridad entre el electrodo y la pieza. El resultado deseado del proceso es la erosión uniforme de la pieza, reproduciendo las formas del electrodo. En el proceso el electrodo se desgasta, por eso es necesario desplazarlo hacia la pieza para mantener el hueco constante. En caso que el desgaste sea severo, el electrodo es reemplazado. Si se quiere un acabado preciso (tolerancia de forma +-0,05 mm es preciso la utilización de dos electrodos). Entre las características principales de la electroerosión por penetración podemos mencionar: El fluido dieléctrico es aceite mineral, aunque algunas máquinas pueden usar agua u otros líquidos especiales. Pueden obtenerse tanto formas pasantes como formas ciegas de geometrías complicadas. Capacidad de extracción en aceros: hasta 2000 mm3/min. Rugosidad mínima en aceros: hasta menos de 0,4 m Ra. Aplicaciones: fabricación de moldes y troqueles de embutición

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