Una estratègia de gestió de la cadena AFC allarga la vida útil i evita els temps d'inactivitat no planificats
Cadena minerapot fer que una operació sigui decisiva o desastrosa. Mentre que la majoria de mines de paret llarga utilitzen cadenes de 42 mm o més als seus transportadors frontals blindats (AFC), moltes mines utilitzen cadenes de 48 mm i algunes utilitzen cadenes de fins a 65 mm. Els diàmetres més grans poden allargar la vida útil de la cadena. Els operadors de paret llarga sovint esperen superar els 11 milions de tones amb les mides de 48 mm i fins a 20 milions de tones amb les mides de 65 mm abans que la cadena es deixi fora de servei. Les cadenes d'aquestes mides més grans són cares, però val la pena si es poden extreure un o dos panells sencers sense aturar-se a causa d'una fallada de la cadena. Però, si es produeix una ruptura de la cadena a causa d'una mala gestió, una mala manipulació, un control inadequat o a causa de condicions ambientals que poden causar esquerdes per corrosió sota tensió (SCC), la mina s'enfronta a problemes importants. En aquesta situació, el preu pagat per aquesta cadena esdevé irrellevant.
Si un operador de tall llarg no utilitza la millor cadena possible per a les condicions de la mina, una aturada no planificada podria esborrar fàcilment qualsevol estalvi de costos obtingut durant el procés de compra. Aleshores, què hauria de fer un operador de tall llarg? Hauria de prestar molta atenció a les condicions específiques del lloc i triar una cadena amb cura. Després de comprar la cadena, hauria de dedicar el temps i els diners addicionals necessaris per gestionar correctament la inversió. Això pot generar dividends significatius.
El tractament tèrmic pot augmentar la resistència de la cadena, reduir la seva fragilitat, alleujar les tensions internes, augmentar la resistència al desgast o millorar la maquinabilitat de la cadena. El tractament tèrmic s'ha convertit en una forma d'art i varia de fabricant a fabricant. L'objectiu és obtenir un equilibri de les propietats metàl·liques per adaptar-se millor a la funció dels productes. La cadena endurida diferencialment és una de les tècniques més sofisticades utilitzades per Parsons Chain, on la corona de l'enllaç de la cadena roman dura per resistir el desgast i les potes, si els enllaços són més tous, augmenten la tenacitat i la ductilitat en servei.
La duresa és la capacitat de resistir el desgast i es denota pel nombre de duresa Brinell amb el símbol HB o pel nombre de duresa Vickers (HB). L'escala de duresa Vickers és realment proporcional, de manera que un material de 800 HV és vuit vegades més dur que un que té una duresa de 100 HV. Així, proporciona una escala racional de duresa des del material més tou fins al més dur. Per a valors de duresa baixos, fins a uns 300, els resultats de duresa Vickers i Brinell són aproximadament els mateixos, però per a valors més alts els resultats de Brinell són més baixos a causa de la distorsió de l'indentador de bola.
La prova d'impacte Charpy és una mesura de la fragilitat d'un material que es pot obtenir a partir d'una prova d'impacte. L'enllaç de la cadena es fa una osca al punt de soldadura de l'enllaç i es col·loca a la trajectòria d'un pèndol oscil·lant, i l'energia necessària per fracturar la mostra es mesura mitjançant la reducció de l'oscil·lació del pèndol.
La majoria de fabricants de cadenes guarden uns quants metres de cada comanda de lot per permetre que es puguin dur a terme proves destructives completes. Els resultats complets de les proves i els certificats normalment es subministren amb la cadena, que normalment s'envia en parells de 50 m. L'elongació a la força de prova i l'elongació total a la fractura també es representen gràficament durant aquesta prova destructiva.
La cadena òptima
L'objectiu és combinar totes aquestes característiques per crear la cadena òptima, que inclogui el següent rendiment:
• Major resistència a la tracció;
• Major resistència al desgast de l'enllaç interior;
• Alta resistència a danys en el pinyó;
• Major resistència a l'esquerdament martensític;
• Millora de la resistència;
• Augment de la vida útil a la fatiga; i
• Resistència a la SCC.
Tanmateix, no hi ha una solució perfecta, només diversos compromisos. Un punt de fluència alt tendirà a donar lloc a una tensió residual elevada, si s'associa amb una duresa elevada per augmentar la resistència al desgast, també tendirà a disminuir la tenacitat i la resistència a la corrosió sota esforç.
Els fabricants s'esforcen contínuament per desenvolupar cadenes que durin més temps i sobrevisquin a condicions difícils. Alguns fabricants galvanitzen la cadena per fer front a entorns corrosius. Una altra opció és la cadena COR-X, que està feta d'un aliatge patentat de vanadi, níquel, crom i molibdè que combat la corrosió sota tensió (SCC). El que fa que aquesta solució sigui única és que les propietats anti-corrosió per estrès són homogènies a tota l'estructura metal·lúrgica de la cadena i la seva eficàcia no canvia a mesura que la cadena es desgasta. S'ha demostrat que COR-X augmenta substancialment la vida útil de la cadena en entorns corrosius i pràcticament elimina les fallades degudes a la corrosió per estrès. Les proves han establert que la força de trencament i d'operació augmenta un 10%. L'impacte d'osca augmenta un 40% i la resistència a la SCC augmenta un 350% en comparació amb la cadena normal (DIN 22252).
Hi ha casos en què la cadena COR-X de 48 mm ha funcionat amb 11 milions de tones sense una fallada relacionada amb la cadena abans de ser desmantellada. I la instal·lació inicial de la cadena OEM Broadband per part de Joy a la mina BHP Billiton San Juan va utilitzar la cadena Parsons COR-X fabricada al Regne Unit, que es diu que va transportar fins a 20 milions de tones des del front durant la seva vida útil.
Cadena inversa per allargar la vida útil de la cadena
La principal causa del desgast de la cadena és el moviment de cada enllaç vertical que gira al voltant de l'enllaç horitzontal adjacent a mesura que entra i surt del pinyó d'accionament. Això també provoca un major desgast en un pla dels enllaços a mesura que giren a través del pinyó, per tant, una de les maneres més efectives d'allargar la vida útil d'una cadena usada és girar-la o invertir-la 180º per fer funcionar la cadena en la direcció oposada. Això posarà a treballar les superfícies "no utilitzades" dels enllaços i es traduirà en una zona d'enllaç menys desgastada, la qual cosa equival a una vida útil més llarga de la cadena.
Una càrrega desigual del transportador, a causa de diverses raons, pot provocar un desgast desigual de les dues cadenes, cosa que fa que una cadena es desgasti més ràpid que l'altra. El desgast o l'estirament desigual d'una o ambdues cadenes, com pot passar amb els conjunts externs bessons, pot fer que les espigues no coincideixin o que estiguin desfasades a mesura que giren al voltant del pinyó d'accionament. Això també pot ser causat per una de les dues cadenes que es desconnecta. Aquest efecte de desequilibri provocarà problemes operatius, a més de causar un desgast excessiu i possibles danys als pinyons d'accionament.
Tensament del sistema
Cal un programa sistemàtic de tensat i manteniment per garantir que, després de la instal·lació, la taxa de desgast de la cadena estigui controlada, amb ambdues cadenes allargant-se a causa del desgast a una velocitat controlada i comparable.
En un programa de manteniment, el personal de manteniment mesurarà el desgast de la cadena, així com la tensió, i substituirà la cadena quan s'hagi desgastat més del 3%. Per apreciar què significa aquest grau de desgast de la cadena en termes reals, cal recordar que en una cara de paret llarga de 200 m, un desgast de la cadena del 3% implica un augment de la longitud de la cadena de 12 m per cada bri. El personal de manteniment també substituirà els pinyons de lliurament i retorn i els desmuntadors a mesura que es desgastin o es facin malbé, examinarà la caixa de canvis i el nivell d'oli i s'assegurarà, a intervals regulars, que els cargols estiguin ben ajustats.
Hi ha mètodes ben establerts per calcular el nivell correcte de pretensió i aquests demostren ser una guia molt útil per als valors inicials. Tanmateix, el mètode més fiable és observar la cadena quan surt del pinyó d'accionament quan l'AFC funciona a plena càrrega. S'ha de veure que la cadena mostra només una folgança mínima (dos enllaços) a mesura que es desprèn del pinyó d'accionament. Quan existeix aquest nivell, cal mesurar, registrar i establir la pretensió per al futur com a nivell de funcionament per a aquesta cara en particular. Les lectures de pretensió s'han de prendre regularment i registrar el nombre d'enllaços retirats. Això proporcionarà un avís precoç de l'aparició de desgast diferencial o desgast excessiu.
Les barres de guia corbades s'han de redreçar o canviar sense demora. Redueixen el rendiment del transportador i poden fer que la barra surti de la pista inferior i salti sobre el pinyó, causant danys a les cadenes, al pinyó i a les barres de guia.
Els operadors de cadena de paret llarga han d'estar alerta pels desllecadors de cadena desgastats o danyats, ja que poden permetre que la cadena fluixa quedi al pinyó i això pot provocar bloquejos i danys.
La gestió de la cadena comença durant la instal·lació
No es pot exagerar la necessitat d'una bona línia de la cara recta. Qualsevol desviació en l'alineació de la cara probablement provocarà pretensions diferencials entre les cadenes del costat de la cara i del costat de la gota, cosa que provocarà un desgast desigual. Això és més probable que passi a la cara recentment establerta, ja que les cadenes passen per un període de "rodament".
Un cop es forma un patró de desgast del diferencial, és pràcticament impossible de corregir. Molt sovint, el diferencial continua empitjorant amb el desgast de la cadena folgada que crea més folgança.
Els efectes adversos de funcionar amb una línia frontal deficient que porta a variacions excessives en les pretensions laterals s'il·lustren revisant les xifres. Per exemple, una cadena de paret llarga de 1.000 peus amb una cadena AFC de 42 mm que té aproximadament 4.000 enllaços a cada costat. Acceptant que l'eliminació del metall del desgast entre enllaços té lloc als dos extrems de l'enllaç. La cadena té 8.000 punts en què el metall es desgasta per les pressions dels enllaços a mesura que es condueix i a mesura que vibra per la cara, pateix càrregues de xoc o es veu afectada per un atac corrosiu. Per tant, per cada 1/1.000 de polzada de desgast generem 8 polzades d'augment de longitud. Qualsevol lleugera variació entre les taxes de desgast de la cara i del costat de la gota, provocada per tensions desiguals, es multiplica ràpidament a una variació important en les longituds de la cadena.
Dues peces forjades al pinyó alhora podrien provocar un desgast excessiu del perfil de la dent. Això es deu a la pèrdua d'ubicació positiva al pinyó d'accionament, que permet que l'enllaç llisqui sobre les dents motrius. Aquesta acció de lliscament talla l'enllaç i també augmenta la taxa de desgast de les dents del pinyó. Un cop establert com a patró de desgast, només pot accelerar-se. Al primer signe de tall de l'enllaç, s'han d'examinar els pinyons i substituir-los si cal, abans que el dany destrueixi la cadena.
Una pretensió de la cadena massa alta també causarà un desgast excessiu tant de la cadena com del pinyó. Cal establir pretensions de la cadena a valors que evitin la creació de massa folgança a la cadena sota plena càrrega. Aquestes condicions permetran que les barres raspadores es "sortin cap a fora" i hi haurà el risc de danys al pinyó de cua causats per l'aglomeració de la cadena quan surt del pinyó. Si les pretensions s'estableixen massa altes, hi ha dos perills evidents: un desgast exagerat entre enllaços de la cadena i un desgast exagerat dels pinyons d'accionament.
Una tensió excessiva de la cadena pot ser fatal
La tendència habitual és fer funcionar la cadena massa tensa. L'objectiu hauria de ser comprovar regularment la pretensió i eliminar la folgança de la cadena en increments de dos enllaços. Més de dos enllaços indicarien que la cadena estava massa fluixa o l'eliminació de quatre enllaços crearia una pretensió massa alta que induiria un desgast important entre els enllaços i reduiria seriosament la vida útil de la cadena.
Si suposem que l'alineació de la cara és bona, el valor de la pretensió en un costat no hauria de superar el valor de l'altre costat en més d'una tona. Una bona gestió de la cara hauria de garantir que qualsevol diferencial es pugui mantenir a no més de dues tones durant tota la vida útil de la cadena.
Es pot permetre que l'augment de longitud a causa del desgast dels enllaços (de vegades anomenat erròniament "estirament de la cadena") arribi al 2% i encara funcionar amb pinyons nous.
El grau de desgast de l'enllaç no és un problema si la cadena i els pinyons es desgasten junts, mantenint així la seva compatibilitat. Tanmateix, el desgast de l'enllaç sí que provoca una reducció de la càrrega de trencament de les cadenes i de la resistència a les càrregues de xoc.
Un mètode senzill per mesurar el desgast dels enllaços és utilitzar un calibre, mesurar en cinc seccions de pas i aplicar-ho a la taula d'elongació de la cadena. Generalment, es considera la substitució de les cadenes quan el desgast dels enllaços supera el 3%. A alguns gestors de manteniment conservadors no els agrada que la seva cadena superi un 2% d'elongació.
Una bona gestió de la cadena comença en la fase d'instal·lació. Un seguiment intensiu amb correccions si cal durant el període de rodatge ajudarà a garantir una vida útil llarga i sense problemes de la cadena.
(Amb cortesia deEllton Longwall)
Data de publicació: 26 de setembre de 2022
