Una trituradora de impacto de eje vertical (VSI) es la máquina de fabricación de arena y conformado final en una planta de áridos: el material entra por el centro de un rotor vertical de alta velocidad y es lanzado hacia fuera a gran velocidad para romperse por impacto. Constmach fabrica cuatro modelos de VSI, desde la unidad de rotor cerrado de 700 mm a 60-100 t/h hasta la máquina de rotor abierto de 975 mm a 250-300 t/h, que convierten los finos de trituración en arena manufacturada y áridos cúbicos.
¿Qué es una trituradora de impacto de eje vertical?
Una trituradora de impacto de eje vertical es una máquina de trituración terciaria y fina cuyo rotor gira sobre un eje vertical en lugar de horizontal. Esa única diferencia define su función. En lugar de comprimir la roca entre dos superficies, acelera el material y deja que sea la velocidad la que produzca la rotura. El resultado no son solo partículas más pequeñas, sino partículas con mejor forma.
En una planta Constmach, la VSI se sitúa al final de la línea de trituración. Cuando el material llega a ella, las trituradoras de mandíbulas y de impacto o de cono ya han reducido la roca a un tamaño pequeño y manejable. La VSI toma esos finos y los convierte en arena manufacturada y árido fino cúbico. Es la máquina que permite a una cantera producir arena vendible in situ en lugar de comprar arena natural de río.
El eje vertical importa por una razón práctica. Una trituradora de eje horizontal lanza el material contra barras de impacto fijas y tiende a producir una forma más gruesa y menos uniforme. Un rotor vertical hace girar el material de forma simétrica y lo descarga en un patrón de 360 grados, de modo que cada grano recorre una trayectoria similar y golpea la superficie de impacto con un ángulo similar. Esa simetría es lo que produce una granulometría ajustada y repetible, que es exactamente lo que exige una especificación de arena.
Cómo funciona una trituradora VSI
El material entra por la parte superior y cae en el centro de un rotor que gira a alta velocidad. La fuerza centrífuga lanza cada partícula hacia fuera y la acelera a gran velocidad antes de que abandone las puntas del rotor. Lo que ocurre a continuación depende de la configuración del rotor.
En una máquina de rotor cerrado (CR), las partículas aceleradas golpean un anillo de yunque metálico fijo alrededor del rotor. Esta es la disposición clásica de roca contra yunque. El impacto duro contra el acero produce un conformado agresivo y una alta proporción de finos, lo que resulta adecuado para alimentación menos abrasiva, donde el desgaste del yunque se mantiene razonable.
En una máquina de rotor abierto (OR), las partículas golpean en cambio un lecho del mismo material contenido en una cámara de roca contra roca. La roca se rompe contra roca en lugar de contra una pieza de desgaste. Como la superficie de impacto es la propia alimentación, el consumo de piezas de desgaste cae drásticamente, razón por la cual el rotor abierto se elige para materiales más abrasivos. La contrapartida es una granulometría de producto ligeramente distinta, pero en rocas duras y ricas en sílice el ahorro en costes de operación resulta decisivo.
Dos parámetros determinan el resultado: la velocidad de punta del rotor y el caudal de alimentación. La velocidad de punta determina con qué fuerza golpea cada partícula y, por tanto, cuánta energía se destina al conformado; al aumentarla se produce más arena y un producto más fino, pero también aumenta el consumo de piezas de desgaste. El caudal de alimentación determina cuánto material está en vuelo a la vez. Si se introduce demasiado material, las partículas empiezan a colisionar entre sí antes de alcanzar la superficie de impacto, lo que suaviza la rotura y desperdicia energía. Una VSI bien gestionada mantiene ambos parámetros en equilibrio para la granulometría que la planta está vendiendo.
También hay un detalle de flujo que vale la pena conocer. La mayoría de los rotores VSI dejan caer una parte controlada de la alimentación a través de un hueco central como corriente de derivación (bypass), de modo que no todos los granos se aceleran a velocidad plena. Ese bypass modera la granulometría y evita que el rotor sobreproduzca las fracciones más finas. Ajustar el rotor y el reparto de la alimentación forma parte de calibrar una máquina para una curva de arena determinada.
¿Por qué usar una trituradora de impacto de eje vertical?
Forma de la partícula y arena. Las trituradoras de mandíbulas, de cono y de impacto primario hacen bien su trabajo, pero el producto puede contener partículas lajosas o alargadas, y la arena natural no siempre está disponible o resulta asequible. Una VSI resuelve ambos problemas. El impacto a alta velocidad elimina las esquinas de los granos lajosos y redondea la granulometría hacia un producto cúbico y bien graduado.
La forma no es algo cosmético. El árido cúbico compacta mejor y necesita menos agua y aglomerante para alcanzar una trabajabilidad determinada, de modo que un productor de hormigón o asfalto que compra arena bien conformada gasta menos cemento o betún para la misma mezcla. Los granos lajosos y alargados hacen lo contrario: encajan mal entre sí, aumentan la demanda de agua y debilitan la mezcla. Una VSI que mejora la forma de la fracción fina tiene un efecto directo sobre lo que el cliente final puede fabricar.
La otra razón es el suministro. Muchas instalaciones tienen abundante piedra pero escasez de arena fina. Una VSI fabrica arena a partir de roca triturada, de modo que la cantera puede cumplir una especificación de arena sin necesidad de transportar arena de río en camiones. Se trata de una ventaja tanto comercial como técnica, y en regiones donde la extracción fluvial está restringida suele ser la única vía para obtener arena vendible.
La gama VSI de Constmach
Constmach ofrece cuatro trituradoras de impacto de eje vertical que cubren desde pequeñas tareas de conformado hasta producción de arena de alto tonelaje. La más ligera, la VSI-700-CR, pesa alrededor de 6.500 kg y funciona con un solo motor, lo que facilita su incorporación a una planta ya existente. Los tres modelos más grandes utilizan motores gemelos para un mayor rendimiento. Los modelos de rotor cerrado son adecuados para alimentación estándar y de menor abrasividad; la VSI-1000-OR de rotor abierto está construida para materiales abrasivos, donde la trituración roca contra roca protege el coste de operación.
| Modelo | Diámetro del rotor | Configuración | Capacidad (t/h) | Accionamiento |
|---|
| VSI-700-CR | 700 mm | Rotor cerrado / yunque | 60-100 | 110 kW (motor único) |
| VSI-800-CR | 800 mm | Rotor cerrado / yunque | 150-200 | 2 x 160 kW |
| VSI-900-CR | 900 mm | Rotor cerrado / yunque | 200-250 | 2 x 185 kW |
| VSI-1000-OR | 975 mm | Rotor abierto / roca contra roca | 250-300 | 2 x 200 kW |
La denominación indica lo que se obtiene. El número es el diámetro del rotor en milímetros; CR indica un rotor cerrado con anillo de yunque; OR indica un rotor abierto que tritura roca contra roca. La capacidad aumenta con el tamaño del rotor y la potencia instalada, de modo que la elección del modelo depende del tonelaje objetivo y de la abrasividad de la alimentación. La VSI-1000-OR incorpora un rotor de 975 mm y no uno de 1000 mm exactos; el número de modelo redondea la clase, mientras que la cifra del rotor es la dimensión real.
¿Rotor cerrado o rotor abierto?
Esta es la primera decisión, y viene determinada por su roca. Elija una máquina de rotor cerrado (CR) cuando la alimentación sea moderadamente abrasiva y busque el máximo conformado y generación de finos; el anillo de yunque proporciona un impacto duro y controlado. Elija la máquina de rotor abierto (OR) cuando la alimentación sea dura y abrasiva, como gravas de alto contenido en sílice y roca cuarcítica, porque la trituración roca contra roca mantiene bajo el coste de las piezas de desgaste durante toda la vida de la planta.
Cuándo gana el rotor cerrado
Para la caliza y otras piedras menos abrasivas, el desgaste del yunque es aceptable y el rotor cerrado ofrece la fabricación de arena más agresiva. El yunque presenta una superficie dura e inflexible, de modo que más energía de impacto se destina a fracturar el grano en lugar de a un lecho de roca más tolerante. Por eso tres de los cuatro modelos Constmach son de rotor cerrado: la mayoría de la alimentación de áridos se sitúa en la banda de abrasividad moderada, donde el yunque resulta rentable.
Cuándo gana el rotor abierto
Para alimentación abrasiva, los consumibles de una máquina con yunque se desgastarían rápidamente y elevarían el coste por tonelada. La VSI-1000-OR evita esto dejando que el propio material forme su superficie de trituración. El lecho de roca que se acumula en la cámara se renueva continuamente con la alimentación entrante, de modo que la superficie de desgaste resulta prácticamente gratuita. Se renuncia a algo de la intensidad de conformado del rotor cerrado, pero en cuarcita o grava de río el menor gasto en consumibles compensa con creces.
Calidad de construcción y la ruta de desgaste
En el interior de una VSI, todo lo que entra en contacto con la roca acelerada es una pieza de desgaste: las puntas del rotor, las placas de desgaste que revisten el rotor y, según el caso, el anillo de yunque (CR) o los componentes de la cámara de roca contra roca (OR). Constmach utiliza componentes de desgaste endurecidos y reemplazables en estas superficies, de modo que la estructura y los rodamientos quedan protegidos y solo los consumibles necesitan sustitución periódica.
El conjunto de rotor y rodamientos soporta la carga de una masa pesada que gira a velocidad, por lo que el equilibrado y la rigidez del alojamiento de los rodamientos son importantes. Un rotor desequilibrado transmite una fuerza cíclica a los rodamientos en cada revolución, y a las velocidades de una VSI esa fuerza se convierte rápidamente en vibración y calor. Constmach fabrica internamente las piezas estructurales principales, lo que mantiene el control de calidad y el suministro de repuestos bajo un mismo techo y hace que el rotor salga de fábrica ya equilibrado como conjunto.
Lubricación automática de serie
La vida útil de los rodamientos en un rotor de alta velocidad depende de una lubricación limpia y constante. Todas las VSI de Constmach se suministran de serie con un sistema de lubricación automática, de modo que los rodamientos reciben la cantidad adecuada de grasa o aceite según lo programado, sin depender de que el operador se acuerde. Esto reduce la causa más común de fallo prematuro de los rodamientos y mantiene el mantenimiento predecible. Además, elimina una tarea manual diaria del operador, algo que importa en una planta donde el equipo debe vigilar todo un circuito y no una sola máquina.
Dónde encaja la VSI en la línea de trituración
La VSI es la última trituradora de la cadena. Un flujo típico es: trituradora de mandíbulas primaria, después una trituradora secundaria (de impacto o de cono), y a continuación la VSI para el conformado y la fabricación de arena, con cribas vibratorias y cintas transportadoras que mueven y clasifican el material entre etapas. Las cribas cierran el circuito de modo que los sobretamaños vuelven a la VSI y solo salen la arena y el árido con el tamaño de producto.
El alimentador situado antes de la VSI merece atención. A la máquina le conviene una alimentación constante y controlada por ahogamiento (choke feed), en lugar de picos irregulares, porque una avalancha de material seguida de un vacío altera la carga del rotor y, con ella, la granulometría. Un alimentador de banda o un alimentador vibratorio que tome material de una tolva reguladora suaviza el flujo, y la propia tolva amortigua a la VSI frente al ritmo de arranque-parada de las trituradoras y cribas anteriores.
Aguas abajo, la criba de cierre cumple dos funciones. Extrae la arena terminada y el árido fino como producto, y devuelve a la VSI el sobretamaño que aún no se ha conformado lo suficiente. Dimensionar ese retorno es una parte real del diseño, porque todo lo que circula consume capacidad que no sale como producto. Las cintas transportadoras conectan el circuito, y su velocidad y anchura deben adecuarse tanto a la alimentación fresca como a la carga recirculante, no solo a la salida neta.
Dado que la VSI conforma finos en lugar de reducir roca de gran tamaño, nunca debería recibir alimentación con sobretamaño. Su tamaño máximo de alimentación es bajo por diseño. Alimentarla con material del tamaño correcto es lo que protege el rotor y garantiza un producto uniforme.
Capacidad y dimensionamiento
La capacidad nominal va de 60-100 t/h en la VSI-700-CR hasta 250-300 t/h en la VSI-1000-OR. Esas cifras dependen de la granulometría de la alimentación, de la fracción que se intenta convertir en arena, de la velocidad del rotor y de con cuánta precisión se cierra el circuito. Una máquina que recircula una gran fracción de sobretamaño mostrará un producto neto menor de lo que sugiere su capacidad de paso.
Dimensione la VSI en función de la arena que debe producir, no solo del tonelaje que pasa a través de ella. Si su planta necesita, por ejemplo, 80 t/h de arena manufacturada a partir de una alimentación determinada, el modelo correcto es el que entrega ese producto neto una vez contabilizados los retornos de la criba. Los ingenieros de aplicación de Constmach dimensionan la máquina en función de su granulometría y no de una cifra genérica.
Un ejemplo práctico de dimensionamiento
Suponga que el objetivo son 120 t/h de arena manufacturada que pase por un tamiz definido, y que su alimentación y los ajustes del rotor convierten aproximadamente el 60 por ciento de lo que entra en el rotor en ese producto en una sola pasada. El otro 40 por ciento sale de la criba de cierre como sobretamaño y vuelve a circular. Para entregar 120 t/h netas, la máquina debe manejar unas 200 t/h a través del rotor una vez incluida la carga recirculante. Eso sitúa la exigencia en la franja de la VSI-800-CR o la VSI-900-CR, y no en una máquina cuya placa simplemente indique 120. Interprete una cifra de capacidad como capacidad de paso y calcule siempre el producto neto a partir de la relación de conversión y la carga recirculante; la diferencia entre ambas es donde las plantas subdimensionadas decepcionan. La relación de conversión depende de la roca, la granulometría de la alimentación y de con cuánta intensidad se hace funcionar el rotor, por lo que una selección real utiliza sus propios datos, no estos valores ilustrativos.
Materiales y aplicaciones
La VSI procesa la fracción fina pretriturada de la mayoría de las rocas de cantera: caliza, basalto, granito, grava de río y áridos similares. El producto es arena manufacturada para su uso como árido en hormigón y asfalto, además de árido fino cúbico cuando se especifica la forma.
- Arena manufacturada para sustituir o complementar la arena natural y de río.
- Árido fino cúbico para mezclas de hormigón y asfalto.
- Conformado del producto de trituración para reducir las partículas lajosas y alargadas.
- Mejora de los finos de una planta existente que no alcanza a producir suficiente arena.
Este último punto merece destacarse. Una VSI no tiene por qué formar parte del diseño desde el principio. Puede añadirse a una planta ya existente para compensar un déficit de arena, tomando el producto fino que ya se está generando y convirtiéndolo en arena vendible.
Economía del desgaste: rotor cerrado frente a rotor abierto a lo largo del tiempo
La elección entre una máquina con yunque y una máquina de roca contra roca es, en definitiva, un problema aritmético que se desarrolla a lo largo de miles de horas de funcionamiento. En caliza moderadamente abrasiva, un anillo de yunque dura un intervalo razonable y el conformado más intenso del rotor cerrado se justifica, de modo que el coste por tonelada de producto se mantiene bajo y la máquina CR es la compra acertada. Si se somete ese mismo rotor cerrado a cuarcita o a una grava con alto contenido en sílice, el yunque se desgasta en una fracción del tiempo; se gasta más en consumibles, se gasta más en mano de obra y tiempo de parada para sustituirlos, y el coste por tonelada se dispara.
El rotor abierto cambia la cuenta. Al triturar roca contra roca, convierte la alimentación abrasiva en su propia superficie de desgaste, de modo que las piezas que se desgastan son las puntas y placas del rotor, y no un gran yunque de acero. El gasto en consumibles por tonelada baja y los intervalos de sustitución se alargan, que es precisamente donde, en roca abrasiva, el rotor abierto compensa su conformado ligeramente menos intenso. La forma honesta de comparar ambas opciones no es el precio de compra, sino el total de piezas de desgaste, mano de obra y producción perdida a lo largo de un año, con su tonelaje y su abrasividad. Adecúe la configuración a la roca y ese total se mantendrá bajo control; desajústela y los consumibles se convertirán silenciosamente en la partida más importante del coste de operación.
Mantenimiento y piezas de desgaste
El mantenimiento de una VSI se centra en la ruta de desgaste. Las puntas del rotor, las placas de desgaste y el anillo de yunque o los componentes de roca contra roca son los elementos que se sustituyen según un ciclo que depende de la abrasividad de la alimentación y del tonelaje procesado. Inspeccionarlos según un calendario establecido y cambiarlos antes de que se desgasten por completo protege el cuerpo del rotor.
El diseño de rotor abierto existe precisamente para alargar estos intervalos en roca abrasiva. Con el sistema de lubricación automática encargándose de los rodamientos, el trabajo rutinario consiste sobre todo en inspeccionar y sustituir las piezas de desgaste, además de mantener la alimentación con el tamaño correcto para que el rotor no se sobrecargue ni reciba sobretamaño. Sustituir las piezas de desgaste como un conjunto equilibrado, en lugar de una a una, mantiene el rotor centrado, y anotar el tonelaje procesado entre cambios convierte el mantenimiento de una sorpresa en una previsión que se puede presupuestar.
Consejos de operación para un producto de arena constante
Unos pocos hábitos diferencian una VSI que mantiene su granulometría de una que se desvía. Mantenga la alimentación constante y controlada por ahogamiento, en lugar de dejar que fluctúe, para que el rotor reciba una carga constante. Vigile la corriente del accionamiento como indicador de cuánto está trabajando la máquina; una subida repentina suele indicar una cámara inundada o una carga de sobretamaño, y una caída repentina indica que la alimentación se ha quedado escasa. Mantenga el sobretamaño fuera de la entrada, ya que la VSI es una conformadora, no una trituradora primaria, y una roca grande perdida castiga las puntas del rotor. Muestree el producto a la salida de la criba con regularidad y ajuste el caudal de alimentación y la velocidad del rotor en pasos pequeños en lugar de grandes, porque la respuesta es sensible y una sobrecorrección solo desplaza el problema en la otra dirección. Registre las horas de las piezas de desgaste para que un cambio de puntas o placas se planifique dentro de un turno en lugar de verse forzado por un fallo.
Errores comunes que se deben evitar
- Alimentar con sobretamaño. La VSI conforma finos. Introducir roca grande somete el rotor a esfuerzo y desperdicia piezas de desgaste. Mantenga la alimentación dentro del tamaño máximo nominal.
- Elegir un rotor cerrado para alimentación abrasiva. El yunque se desgastará rápido y el coste por tonelada se disparará. Adecúe la configuración a la roca.
- Dimensionar solo por la capacidad de paso. Lo que importa es el producto de arena neto tras los retornos de la criba; ignorarlo hace que la planta rinda por debajo de lo esperado.
- Descuidar el equilibrado del rotor y la sustitución de piezas de desgaste. Las piezas de desgaste gastadas o desiguales provocan vibración y acortan la vida de los rodamientos.
- Operar en circuito abierto. Sin una criba de cierre, la granulometría se desvía y el sobretamaño se escapa hacia el producto.
Cómo elegir su VSI
Empiece por la roca, después el tonelaje y por último el contexto de la planta. Primero decida entre rotor cerrado o rotor abierto según la abrasividad: la alimentación menos abrasiva apunta a un modelo CR, la alimentación dura y abrasiva apunta a la máquina OR. A continuación, defina su producción neta de arena objetivo y elija el tamaño de rotor y el accionamiento que la cumplan. Por último, considere cómo se integra la máquina: una VSI-700-CR de motor único, de unos 6.500 kg, es la unidad más sencilla de incorporar a una planta existente, mientras que los modelos de motor gemelo son adecuados para circuitos de alto tonelaje diseñados a medida.
Una VSI es una herramienta especializada. Hace un solo trabajo, fabricar arena y conformar, y lo hace bien cuando está correctamente adaptada a la alimentación y recibe material del tamaño correcto. Si acierta con la configuración y el dimensionamiento según su propia granulometría, la máquina se amortiza mediante la producción de arena in situ y un árido cúbico más vendible.
