Procesamiento de Áridos: Tipos, Etapas y Maquinaria

Diferencias entre Cantera y Gravera

Procedencia

• Cantera: Se origina en grandes masas rocosas compactadas, que pueden ser:
  • Ígneas (granitos)
  • Sedimentarias (calizas)
  • Metamórficas (cuarcitas)
• Gravera: Se forma en yacimientos sedimentarios, como cauces de ríos (actuales o antiguos) o glaciares. El origen es el arrastre de diferentes materiales por el río o cuencas, que se desintegran y erosionan, dando lugar a cantos rodados y arenas.

Forma de Extracción

• Cantera: Mediante voladura, previa perforación.
• Gravera: Con maquinaria de extracción (retroexcavadora o dragalina), ya que los materiales tienen poca cohesión.

Grado de Trituración

• Cantera: Necesita triturar el 100% del material.
• Gravera: Puede requerir trituración parcial o nula.

Agua

• Cantera: No se utiliza lavado.
• Gravera: El lavado es necesario por la presencia de componentes arcillosos y materia orgánica.

Calidad de los Áridos Procesados

La calidad de los áridos depende de dos factores principales:

• Calidad de la roca:
  • Resistencia a la compresión.
  • Composición química de las rocas.
  • Resistencia a la abrasión.
• Efectividad del procesamiento de áridos:
  • Coeficiente de forma: es mejor una forma con aristas vivas, ya que soporta mejor los esfuerzos de compresión y aplastamiento.
  • Regularidad de la curva granulométrica: depende del equipo de trituración, de su manejo y del equipo de cribado de la planta.

Procesamiento de Áridos

El procesamiento de áridos comprende los procedimientos mecánicos a los que son sometidos los áridos naturales:

• Extracción de la materia prima.
• Transporte hasta la planta.
• Alimentación.
• Fragmentación, lavado, clasificación y transporte interno.

Esquema del Proceso de Tratamiento de Áridos

Alimentación → Trituración → Clasificación → Ensilado

Fases del Procesamiento de Áridos

Operaciones básicas:

• Trituración: Obtención de áridos gruesos de diversos tamaños, como gravas y gravillas.
• Molienda: Obtención de áridos finos, como arenas y fílleres.
• Clasificación: Separación por tamaños mediante cribas y ciclones.
• Lavado: Eliminación de finos nocivos en arenas.
• Alimentación.

Esquema General de una Instalación

• Trituración Primaria:
  • Alimentación.
  • Precribado.
  • Trituración.
  • Transporte.
  • Silo o acopio regulador.
• Trituración Secundaria:
  • Alimentación.
  • Transporte.
  • Cribado.
  • Lavado.
  • Trituración.
• Trituración Terciaria:
  • Trituración.
  • Lavado.
  • Reciclaje.
• Acopio – Ensilado.

Principios de la Trituración

La trituración se basa en ejercer tensiones superiores al límite elástico del material, provocando su fractura. Se considera trituración cuando el tamaño es mayor a 6 mm y molienda cuando es menor a 6 mm.

• Impacto: Choque instantáneo de objetos. Tipos: impacto por gravedad o impacto dinámico.
  • Produce partículas cúbicas, granulometría continua, fracturas naturales y admite partículas muy húmedas.
• Compresión (machacadora de mandíbulas, molinos giratorios):
  • Rotura por apriete entre dos superficies.
  • Adecuado para rocas muy duras y abrasivas. Material no pegajoso ni húmedo. Produce mínimas partículas finas. Partículas cúbicas y material obtenido de tamaño grueso.
• Atrición (molinos de martillos):
  • Rotura por frotamiento entre dos superficies duras.
  • Adecuado para rocas abrasivas, materiales friables y cuando se necesita obtener muchos finos.
• Cizallamiento (machacadora de rodillos):
  • Esfuerzo cortante.
  • Adecuado para material poco friable y poco abrasivo. Produce un mínimo de finos, con material de salida mayor a 4 cm. Machaqueo primario con reducción de 6/1.

Factores que Influyen en la Trituración

• Dureza: A mayor dureza, menor producción y mayor potencia requerida.
• Fragilidad o tenacidad.
• Abrasividad: Determina el desgaste de los elementos de trituración.
• Grado higrométrico: La humedad perjudica el rendimiento de una instalación.
• Procedencia de áridos: Cantera o gravera.
• Utilización de áridos: Hormigones, mezclas bituminosas, etc.

Tipos de Instalaciones

• Fijas: Para producciones altas, ubicación prolongada, obra civil importante con fuente de alimentación cercana (por ejemplo, en presas).
• Semimóviles: Para producciones medias y corto periodo de montaje.
• Móviles: Para producciones medias-bajas, en obras con movimiento constante de emplazamiento. Son equipos autónomos.

Maquinaria de Trituración

• Machacadora de Mandíbulas: Rompe los materiales por presión entre dos placas de acero muy resistentes al desgaste, una de ellas en movimiento. Según este movimiento, hay diferentes tipos:
  • De simple efecto o doble placa: Movimiento horizontal (avance y retroceso). Trituración por compresión, produciendo pocos finos. Es la más frecuente y de uso general.
  • De doble efecto: Movimiento (avance, retroceso, elevación y descenso). Trituración por compresión y atrición. Adecuada para materiales de gran dureza.
• Trituradoras Giratorias: Trituradora por compresión. Para materiales abrasivos. Permite la descarga directa al dumper.
• Impactadoras: Gran capacidad de producción y elevada relación de reducción. Obtiene buenos coeficientes de forma y permite grandes tamaños de alimentación. Para materiales de baja abrasividad.
• Molinos Giratorios: Similar a la trituradora giratoria, pero produce más finos. No admite áridos húmedos por la poca pendiente del cono. En fase terciaria, produce arenas.
• Molinos de Percusión.
• Molinos de Bolas y Barras: Producción de finos. Molienda por trituración por impacto.
• Molinos de Cilindros:
  • Monocilindro: Molido arriba, machacado por atracción abajo.
  • Dos cilindros: Triturado al circular entre dos cilindros que giran en sentido contrario.

Clasificación de Áridos en Cribas

Por vibración, el material se comporta como en estado fluido.

En la superficie de cribado, se dan dos procesos que facilitan la clasificación:

• Estratificación: Por vibración, las partículas menores se sitúan en la parte inferior, contactando con la superficie de cribado, y las mayores arriba.
• Probabilidad de separación: Las partículas se introducen en las aberturas de las mallas, siendo rechazadas si son mayores que la apertura. La cantidad de material que pasa depende del grado de estratificación y de la probabilidad de separación.

Clasificación Hidráulica

La separación hidráulica se basa en las diferentes velocidades de caída de las partículas de distintas dimensiones en una corriente de agua. La velocidad de caída depende de: tamaño de los áridos, peso específico, forma, calidad, porosidad y temperatura del agua.

• Hidroclasificadores: Se vierte arena con agua, decantándose la arena y saliendo por el fondo. La mezcla de agua y polvo o partículas finas se elimina por la parte superior.
• Hidrociclones: Se basan en la fuerza centrífuga. El material entra por la parte superior, forma un torbellino, las partículas gruesas se pegan a las paredes y salen por la boquilla del fondo. El agua y las partículas más finas salen por la parte superior.

Tratamiento de Áridos por Vía Húmeda

Equipos de Tratamiento de Áridos Gruesos

• Cilindros Lavadores: Para granulometría gruesa o gravas contaminadas por arcillas (0-400 mm). Efecto: disgregación y disolución de productos.
• Lavadores de Piedras: Lavado de materiales de tamaño medio (120-130 mm). Efecto de fricción sobre el material, con lavado en contracorriente del agua.
• Cribas con Riego: Lavado de materiales contaminados por arcillas donde la cohesión no es importante y cribado de materiales en instalaciones de vía húmeda.

Equipos de Tratamientos de Arenas

• Decantadores de Tornillos: Emplean la gravedad, basado en diferencias de velocidad de sedimentación de partículas: las pesadas y gruesas van al fondo, las ligeras y finas quedan en suspensión.
• Ruedas Decantadoras de Cangilones.
• Hidrociclones: Aceleración centrífuga, la arena va a la pared, saliendo el agua más las partículas eliminadas por arriba. Consigue la eliminación de partículas finas de un tamaño determinado. Aplicaciones: tratamiento de arenas y recuperación de finos de aguas procedentes de norias o tornillo lavador.

Ensilado y Acopio de Producto Final

• Silos: En pequeñas instalaciones con limitada capacidad de almacenamiento o en limitación de espacio. Son elementos cerrados, metálicos, con sección circular, cuadrada o rectangular. Tienen altura apta para descarga directa en camión.
• Acopios al Aire: En medias y grandes instalaciones.
  • Salmoneras: Evitan la fragmentación de la piedra en la caída. Se construyen escalones.
  • Pantallas de retención: En laderas inclinadas.
  • Acopios grandes con vertido mediante camión: Se vierte en la base de la pila y se empuja con bulldozer.
  • Acopio sobre el suelo con cintas transportadoras fijas o desplazables radialmente.
  • Acopio sobre el suelo, con extracción mediante alimentadores en túnel (en silo regulador entre etapa primaria y secundaria).
• Mixtas: Combinación de las anteriores.

Esquema Típico de Tratamiento de Áridos

(Se omite la descripción del dibujo, ya que no se puede representar aquí. Sin embargo, se mantienen las referencias numéricas para una posible reconstrucción visual).

• 3 - Machacadora.
• 9 - Molino primario.
• 10 - Alimentador.
• 12 - Molino secundario.
• 13 - Cribas.
• 16 - Molino secundario.
• 19 - Tolva.
• 23 - Molino terciario.

Se obtienen 6 fracciones de áridos y un cono de estériles.

La arena es la fracción más fina que sale de la criba 17, es decir, la tolva 18.