La mejor línea de reciclaje de tela PP PE con sistema de granulación en una sola etapa

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Elegir la mejor línea de reciclaje de película de PP-PE con un sistema de granulado en un solo paso es fundamentalmente un problema de humedad disimulado como un problema de maquinaria. La película de poliolefina –membrana para invernaderos, bolsas de packaging, sacos tejidos de PP y forros de FIBC– es delgada, liviana y tiene una superficie enorme por kilogramo. Esa geometría es exactamente lo que hace que la película sea barata de producir y difícil de reciclar. El agua se agarra a ella, la tierra se mezcla con ella, y la densidad externa de los granulados lavados hace que la alimentación gravitacional convencional sea casi inútil. Una línea que maneja el reco-reciclado de botellas de HDPE de forma brillante puede asfixiarse con la misma tonelada de película agrícola lavada.

La diferencia decisiva entre una instalación de reciclaje de películas de promedio y una que realmente es rentable está en los veinte segundos que transcurren entre la última etapa de lavado y el orificio de alimentación del extrusor. En un diseño convencional de dos etapas, los flakes lavados salen de un secador mecánico con un residuo de humedad del ocho al doce por ciento, se enfrian en un silo de almacenamiento, absorben la humedad del ambiente y luego se vuelven a alimentar fríos en un extrusor de granulación independiente. Cada uno de esos pasos cuesta energía, espacio, mano de obra y calidad de los pellets. En un diseño de una sola etapa, un secador de compresión, un compactador con tornillo caliente, reduce la humedad residual por debajo del uno por ciento y descarga flakes plásticos directamente en la sección de alimentación del extrusor a ochenta a cien y diez grados Celsius. Nada se enfria. Nada vuelve a empapar. Nada es manipulado dos veces.

Esta guía está escrita para ingenieros de plantas, empresarios de reciclaje y gerentes de adquisiciones que necesitan especificaciones de un maquina real, no leer una catálogo. Recorre el proceso de clasificación de la materia prima, el flujo completo del sistema, desde el abridor de balas hasta el envasado, la física del lavado por fricción y la separación por flotación, la configuración de la extrudora y la filtración de la masa fundida, la selección del método de granulación, el tratamiento del agua, los estándares energéticos en kilovatios-hora por kilogramo, el control de la calidad de los pellets y la reducción de olores. También incluye especificaciones concretas para Polyretec, una fábrica de Wanplas que ha construido equipos para el reciclado de plásticos desde 2010, estableció la marca Polyretec en 2017 y ahora apoya a más de cien proyectos en más de cincuenta países con un equipo de veinticuatro o más ingenieros. Cuando se requiere un proceso de granulación de mayor capacidad o en grado de reciclado superior a una línea de producción convencional, Wanplas suministra sistemas compatibles que se ensamblan en la línea de lavado de Polyretec sin necesidad de redesignar la planta.

Resumen clave:Una línea de reciclaje de películas de PP PE de un solo paso elimina las etapas intermedias de secado, almacenamiento y re-calentamiento de una planta de dos etapas. Los resultados típicos son un consumo específico de energía quince a veinticinco por ciento más bajo en la cadena térmica, una humedad residual del pellet inferior al 0,1 por ciento, un tamaño más pequeño y uno a dos operarios por turno, todo lo cual se logra al tratar el deshidratación y el plastificado como un solo evento térmico continuo en lugar de dos máquinas separadas.

1. ¿Por qué el reciclaje de películas es más difícil que el de plásticos rígidos?

El reciclaje de película es más difícil que el reciclaje de plástico rígido por cuatro razones medibles: retención de agua impulsada por la superficie, densidad en masa extremadamente baja, contaminación por minerales abrasivos y capas de imprimación o adhesivo que sobreviven al lavado. Cada uno de estos factores ataca una parte diferente de la línea, y una línea especificada solo para el volumen sin tener en cuenta estos cuatro factores tendrá un rendimiento bajo desde la primera semana de producción.

Área de la superficie y humedad residual

Una película de LDPE de veinte micrómetros tiene una superficie específica aproximadamente cien veces mayor que la pared de una botella de HDPE de tres milímetros de grosor y de la misma masa. El agua se mantiene de tres formas: como una película superficial unida por la tensión superficial, como agua capilar atrapada entre las láminas que se superponen, y como bolsas de agua dentro de fragmentos plegados o tubulares. Las centrifugadoras mecánicas eliminan la primera categoría de manera eficiente y la segunda categoría en parte, pero no pueden eliminar en modo alguno la tercera. Por eso, una centrifugadora horizontal bien ejecutada con láminas rígidas alcanza un nivel de humedad residual del dos al tres por ciento, mientras que la misma máquina con placas de lámina se estanca en un nivel del ocho al doce por ciento. Acercar aún más la centrifugadora no ayuda; después de cierta velocidad del rotor, la lámina se compacta en una torta densa que oculta las capas interiores de la fuerza centrífuga.

El doce por ciento de humedad que entra en un extrusor significa que se deben evaporar ciento veinte gramos de agua por kilograma de polímero dentro del depósito y expulsar al exterior a través de los orificios de ventilación. Con un caudal de mil kilogramos por hora, eso equivale a ciento veinte litros de agua al hora que se transforma en vapor dentro del proceso. Incluso con doble desgasificación, la carga de vapor desestabiliza la presión de fusión, crea burbujas en la hebra y obliga al operario a reducir la producción. El secador de compresión de un solo paso existe precisamente para eliminar esa carga de vapor mecánicamente y térmicamente antes de que llegue a la zona de ventilación.

Baja densidad volumétrica y comportamiento de transporte.

Las granillas de película lavada suelta tienen una densidad aparente de aproximadamente 0,05 a 0,15 toneladas por metro cúbico, en comparación con 0,30 a 0,45 para la regrind rígida y 0,55 a 0,62 para los pellets de virgen. Esto tiene como resultado tres consecuencias. En primer lugar, los transportadores de tornillos y los ventiladores deben dimensionarse según el volumen, no según la masa: un transportador con una capacidad de un mil kilográmos por hora de pellets moverá tal vez doscientos kilográmos por hora de granillas sueltas. En segundo lugar, el alimentación por gravedad en el tubo de enfriamiento del extrusor falla: las granillas forman puente, las varillas del tornillo funcionan parcialmente vacías, y la producción se reduce a una fracción del funcionamiento nominal. En tercer lugar, los silos de almacenamiento deben ser enormes o la línea debe funcionar en equilibrio continuo sin ningún búfer. Las soluciones mecánicas son la alimentación forzada con un tornillo de compactación, la tubería de transferencia de gran tamaño y, en la arquitectura de un solo paso, la eliminación del silo intermedio por completo.

Abrasión mineral del suelo y residuos agrícolas

La película para mulch agrícola puede llegar con diez a treinta por ciento de tierra, arena y residuos vegetales en peso. La arena de sílice tiene una dureza de siete puntos en la escala de Mohs; la herramienta de acero endurecido tiene una dureza de seis a seis y medio. Cada gramo de arena que entra en la trituradora húmeda, la campana de fricción o el extrusor machining activamente el equipo. La carga de tierra sin tratar reduce la vida útil de las cuchillas de la trituradora de meses a semanas, erosiona las paletas de la campana de fricción, grava el tornillo de secado por compresión y obliga a las mangas de filtración del depuradora a cerrarse a un ritmo insostenible. Por eso, en una línea seria de films agrícolas, el proceso comienza con la desestacionamiento y el lavado previo antes de que el material toque una cuchilla cortante, y por eso los materiales de las cuchillas y los tornillos deben elegirse para servicios abrasivos, y no para poliolefinas de uso general.

Tintas para imprimir, capas adhesivas y portadores de olores.

La película de embalaje postconsumo suele estar impresa, a veces laminada, y a menudo lleva adhesivo de etiqueta sensible a la presión. Las tintas a base de disolvente contribuyen con partículas de pigmento que oscurecen el pellet y aumentan el número de manchas negras; los residuos de adhesivo producen adherencia en la secadora y formación de gel en el flujo fundido. Ninguno de estos contaminantes se elimina mediante agua fría. El lavado en caliente con álcali a seventy-five to eighty-five degrees Celsius con uno a tres por ciento de hidróxido de sodio y un surfactante es la medida de contramedida estándar, y cambia completamente el diseño de la línea: tanques calentados, dosificación de productos químicos, acero inoxidable resistente a la corrosión, mayor carga en el tratamiento del agua y una etapa de enjuague para neutralizar las residencias. Los residuos de alimentos absorbidos y los productos de degradación también llevan olor, lo que se convierte en un problema comercial cuando el pellet está destinado a aplicaciones visibles para el consumidor.

2. Grados de materia prima y su impacto en la configuración de la línea de producción

Ninguna configuración de línea de reciclaje de película única es correcta para todas las materias primas. El nivel de contaminación de la mástructura entrante determina la intensidad del lavado, la especificación de las piezas sujetas a desgaste, la finura de la filtración y, en última instancia, la calidad del pellet que se puede vender. El error comercial más común es comprar una línea especificada para residuos de películas postindustriales limpias y luego alimentarla con película agrícola muy contaminada: la línea funcionará, pero el rendimiento, la vida de los filtros y la calidad del pellet quedarán muy por debajo de la cotización.

En la tabla siguiente se relacionan cinco tipos comunes de materias primas para film de poliolefina con los parámetros que realmente determinan la configuración de la línea. El grado de contaminación se expresa como el contenido total en peso de no polímero en el balde entregado.

Tabla 1 — Grados de materia prima de película de polioleo­fileno y su impacto en la configuración de la línea.
Grado de la materia prima.Nivel de contaminación.Humedad después del secado mecánicoIntensidad de limpieza requeridaTasa de desgaste relativa del equipo.Calidad de pellets realizable.
Film de LDPE de origen industrial (hebras del convertidor, residuos limpiados)Por debajo del 1 %6 a 8 por cientoSolo secado en frío; lavado en caliente opcional.Bajo.Casi virgen; adecuada para el reincorporación de la película en productos similares
Película de envases de LDPE de postconsumo (caperas, envolturas extensibles, bolsas)2 a 5 por cientoDel 8 al 10 por ciento.Pre-lavado en frío más lavado en frío por fricción; lavado en caliente parael material impreso.MedioBuena calidad para usos generales; bolsas de basura, capas interiores de película de embalaje.
Bolsa tejida de PP y tela de FIBC3 a 8 por ciento9 a 12 por cientoLavado intensivo por fricción; separación por flotación para eliminar las fibras cosidas e hilos interioresMedio a alto.Grado industrial; cajas de inyección, palets, moldes no críticos.
Película de cobertura agrícola10 a 30 por ciento de tierra, arena y residuos vegetales10 a 12 por cientoEl desastón se ha evitado o la pantalla está desgastada.Muy altoCalificación de energía; bolsas de basura, tubería de riego, respaldo de geotextil
Película del invernadero5 a 15%9 a 11 por cientoDescalcificación más lavado por fricción; lavado en caliente cuando existe residuo de cinta adhesivaAltoGrado medio; película agrícola, componentes de riego, piezas moldeadas

Lectura de la tabla como una herramienta de especificación

El uso práctico de esta tabla es contrario a como se suele leer. Empiece por el grado de pelets que tiene intención de vender, luego traces hacia la izquierda para ver qué intensidad de lavado y especificación de desgaste debe soportar la instalación. Si el mercado de destino es film a film, es decir, si el pelet reciclado vuelve a convertirse en film soplado, el límite máximo del contenido de cenizas suele ser inferior al 0,5 por ciento y el número de puntos negros debe ser bajo, lo que obliga a un lavado a alta temperatura, filtración fina de fundido y, a menudo, una etapa de doble filtrado. Si el mercado de destino es tubería de riego o geotextil, la tolerancia al contenido de cenizas se eleva por encima del uno por ciento, la filtración puede ser más gruesa y la línea puede funcionar a mayor velocidad con un menor coste de operación.

La materia prima mezclada merece una mención especial. Muchos recicladores compran los bales que están disponibles, lo que significa que la línea ve residuos postindustriales limpios los lunes y film de turba muy sucia el jueves. Una línea diseñada solo para el promedio será sobreespecificada la mitad del tiempo y subespecificada la otra mitad. El enfoque correcto es especificar la capacidad de lavado y las piezas de desgaste para el grado más sucio que la planta procesará razonablemente, y construir flexibilidad de producción en la extrusora y el molino de pellets mediante drives de velocidad variable, de forma que las variedades limpias pueden funcionar a una mayor producción. Polyretec configura las líneas de film de PP PE de esta manera de forma estándar, con drives regulados por la frecuencia en el triturador, los arandelas de fricción, el secador comprimedor y la extrusora, de forma que una sola línea puede volver a equilibrarse para cambios en la materia prima desde el panel de control en lugar de mediante una modificación mecánica.

Calidad del balas y disciplina del preclasificador

La contaminación que nunca entra en la línea no cuesta nada eliminar. El pre-clasificación manual en la cinta de alimentación para eliminar cuerdas, madera, fragmentos de metal, contenedores rígidos y material fuertemente degradado generalmente se paga varias veces a través del menor desgaste y el menor consumo de filtros. Un separador magnético sobre la cinta de alimentación y otro después de la trituración captan fragmentos ferrosos antes de que lleguen al extrusor. Para la película agrícola con suelos pesados, la pre-partición seguida de un tambor de pre-limpieza en seco puede eliminar una fracción considerable de tierra suelta antes de añadir agua, lo que reduce considerablemente la carga en la planta de tratamiento de agua.

3. Flujo de proceso completo de una línea de reciclado de film de PP y PE

Una línea completa de reciclado de película PP-PE a un solo paso es una cadena continua de dieciséis etapas de procesamiento, cada una de las cuales elimina una clase específica de contaminantes o prepara el material para la siguiente etapa. Entender a qué está dedicada cada etapa evita el error común de tratar de compensar la ausencia de una etapa mediante el exceso de potencia de la siguiente.

Descripción por etapas.

Desmoldeador de balas.Las pacas comprimidas llegan a densidades de entre trescientos y quinientos kilogramos por metro cúbico y deben separarse sin romper el material en fragmentos imposibles de manejar. Un eje giratorio con dientes escalonados divide la paca y entrega película suelta a la cinta transportadora de clasificación a una velocidad controlada y uniforme. La estabilidad de la velocidad de alimentación aquí determina la estabilidad en todo el sistema posterior; un separador de pacas impulsado por aire produce una salida impulsada en el granulador ocho máquinas más adelante.

Pre-lavado y descontaminación.En el caso de materia prima contaminada, un tanque de prelavado con un tornillo en la parte inferior elimina los residuos de minerales pesados mediante sedimentación simple, mientras que unas paletas mantienen la película en suspensión. La arena, la grava y los fragmentos de metal se depositan y se extraen continuamente. Eliminar los abridores en este punto, antes de que se intervenga en la superficie de corte, es la decisión que representa el mayor retorno en una línea de fabricación de film agrícola.

Trituradora en húmedo con inyección de agua.La película se reduce a una escarcha de aproximadamente cuarenta a ochenta milímetros mientras se inyecta agua en la cámara de corte. El agua actúa como enfriador, supresor de polvo y medio de transporte que transporta el suelo liberado lejos de las cuchillas en tiempo real. La trituración en húmedo se analiza en detalle en la sección cinco.

Lavadora por fricción (primera etapa)Un rotor de alta velocidad situado dentro de un tambor perforado acelera los guijarros entre sí y contra la pared del tambor. La acción mecánica de lavado desprende la suciedad adherida a la superficie, que pasa a través de las perforaciones junto con el agua mientras los guijarros avanzan axialmente.

Lavado de fricción a alta velocidad (segundo nivel).Una segunda etapa de fricción más rápida ataca la contaminación que sobrevivió al primer paso, como tierra adherida, biofilm y tinta ligera. Dos etapas de fricción en serie eliminan una cantidad significativamente mayor de contaminación que una etapa que funcione dos veces más tiempo, porque la transferencia entre máquinas reorienta las escamas y expone nuevas superficies.

Tanque de separación flotante.La separación basada en la densidad elimina cualquier polímero más pesado que el agua: fragmentos de PET, etiquetas de PVC, caucho y residuos de materia mineral. Las poliolefinas flotan; los contaminantes se alojan en el fondo del tanque y se arrastra. Esta etapa se analiza en la sección seis.

Lavadora horizontal de fricción400 rpm reduce la humedad superficial al 3 al 5 %. A continuación se aplica un secado térmico en un secador de aire caliente, con temperaturas de entrada de 130 a 160 °C y una residencia de los trozos de 20 a 40 minutos en el circuito de secado, lo que proporciona una humedad final del 0,3 al 1,0 %. Para la extrusión directa en contacto con alimentos, los objetivos deben estar por debajo del 0,5 %, y por debajo del 0,3 % cuando los trozos de masa entran en una extrusora de un solo tornillo sin cristalización previa.

Exprimidor de secado (compactador de tornillo).El corazón del sistema de un solo paso: la humedad residual desciende del ocho al doce por ciento hasta por debajo del uno por ciento mediante compresión mecánica combinada con calentamiento del barril y ventilación de vapor. En la sección cuatro se ofrece información detallada.

Alimentación en un solo paso al extrusor.Las descargas de granos compactados en caliente directamente en la sección de alimentación del extrudidor sin un silo intermedio, una cinta transportadora ni una etapa de enfriamiento. Esta es la característica distintiva de la arquitectura de un solo paso.

Doble desgasificación.Un dispositivo de evacuación atmosférica elimina gran parte del vapor residual y el aire asociado con la materia prima de baja densidad volumétrica; un dispositivo de evacuación a vacío situado aguas abajo, a aproximadamente menos 0,08 megapascales, extrae la humedad residual y los compuestos orgánicos volátiles de la mezcla fundida.

Filtrado por fusión.Un cambiador de pantalla elimina los contaminantes sólidos que han sobrevivido al lavado: fibras de papel, polímero no fundido, partículas minerales y material carbonizado. Las opciones de filtración se comparan en la sección ocho.

PelletizadoDie-face hot cutting, water ring cutting, underwater cutting or strand cutting converts the filtered melt into pellets. Method selection is described in section nine.

Deshidratación y secado de pellets.Un secador centrífugo elimina el agua de la superficie de las pelotas recién cortadas, reduciendo el contenido de humedad residual por debajo del 0,1 por ciento en poliolefinas, que no requieren un secado higroscópico.

Tamizador vibrante.Una etapa de cribado sencillo separa los productos finos, los desperdicios, las piezas duplicadas y los aglomerados de tamaño superior a la fracción de pellets aceptable. La abertura de la rejilla se ajusta al tamaño de peletización deseado, y una disposición de dos niveles elimina tanto las piezas de tamaño excesivo como de tamaño insuficiente en un solo paso. La selección de la rejilla para ranurar los trozos en forma de hojuelas upstream es un tema separado; en el extremo del pelletización, una rejilla vibratoria de dos niveles con un nivel superior de alrededor de cinco milímetros y un nivel inferior de alrededor de dos milímetros cubre la gran mayoría de las geometrías de peletización de poliolefinas.

Silo de homogeneización.Mezclando varias horas de producción en un silo con mezcla interna, se equilibran las variaciones que tengan lugar a corto plazo en cuanto a color, velocidad de fusión y humedad. Sin esta etapa, la variación de lotes a lotes, perceptible para el cliente, puede ser significativa incluso cuando la línea está funcionando bien.

Envase.Pesaje automático y envasado en sacos de veinticinco kilogramos o en bolsas de carga, con un punto de muestreo para la retención de muestras para control de calidad.

Cuando el diseño en dos pasos se desvía

En una planta de dos pasos, la cadena se rompe después del secador mecánico. Las partículas se transportan a un silo de almacenamiento o bolsas grandes, se enfrían a temperatura ambiente, reabsorben la humedad atmosférica y después se alimentan a una línea de moldeo separada, que comienza con su propio depósito, alimentador y a menudo un aglomerador o compactador independientes. La energía térmica invertida en el agua de lavado y la etapa de secado se pierde por completo. En la línea de un solo paso, esta energía queda almacenada en el material y se lleva directamente a la plasticación.

4. Ventaja principal: integración en un solo paso de la secadora y la extrusora

El secador de presión es el componente que hace posible el reciclaje de películas en un solo paso y es el componente que se especifica con menor precisión cuando los compradores comparan precios. Su función es eliminar el fluido de la fracción de ocho a doce por ciento de humedad para enviarlo al extrusor a una humedad inferior al uno por ciento, a una temperatura de ochenta a ciento diez grados Celsius, a una densidad en masa tres a cinco veces mayor que la de la fracción desordenada y a una velocidad de flujo de masa que coincida exactamente con la del extrusor.

¿Cómo funciona un secador de estirado?

Mecánicamente, un secador al azufre es un tanque con entradas múltiples en el que un tornillo único se desplaza hacia dentro del conducto de salida mientras se comprime el material a fin de eliminar el aire.

Expresión mecánica.A medida que disminuye el volumen del canal hacia la descarga, la masa de escamas se comprime. El agua libre y capilar se extrae físicamente a través de las ranuras del tambor y se drena. Solo este proceso normalmente retira el humedad del doce por ciento hasta un tres o cuatro por ciento, y no requiere casi nada de energía térmica porque no hay ningún cambio de fase involucrado.

Calentamiento por fricción y conductor.El material comprimido se corta contra la pared del tambor, lo que genera calor por fricción, mientras que las zonas del tambor calentadas eléctricamente añaden un calor conductivo controlado. La temperatura del material aumenta de ochenta a ciento diez grados Celsius, lo suficientemente alta como para evaporoar la humedad aún unida en forma de vapor y suavizar la superficie de los trozos, pero deliberadamente por debajo del punto de fusión del polietileno, de manera que el material permanece transportable en lugar de convertirse en una masa fundida.

Descarga de vapor.El vapor generado se ventila a través de las ranuras del tambor y de una campana de extracción en lugar de ser llevado hacia adelante en la extrusora. Esto es importante: un secador por apriete que calienta el material pero no ventila adecuadamente el vapor simplemente transporta humedad en forma de vapor hacia la garganta de alimentación, donde se condensa y alcanza el contrario de su objetivo.

El resultado en el momento del descarga es una masa de aglomerados calientes y semiespanchados, parcialmente fundidos en la superficie, con una densidad aparente típicamente comprendida entre 0,25 y 0,40 toneladas por metro cúbico, lo suficientemente densa como para alimentar de forma fiable una extrusora, con una humedad residual inferior al uno por ciento.

¿Por qué la alimentación directamente caliente ahorra energía?

Considere la aritmética térmica para el polietileno. La capacidad de calor específico del PE sólido es de aproximadamente 2,3 kilojoules por kilogramo por Kelvin, y el calor de fusión es de aproximadamente 200 kilojoules por kilogramo. Para llevar un kilogramo de PE de veinticinco grados Celsius a una temperatura de fusión de doscientos veinte grados se necesitan alrededor de 650 kilojoules, incluidos los de fusión. Si el material entra en la extrusora a ciento grados Celsius en lugar de a veinticinco, aproximadamente 170 kilojoules por kilogramo de esa necesidad ya han sido suministrados de forma gratuita por el calor que generó el proceso de lavado y compresión. Eso es aproximadamente el veinticinco por ciento de la demanda de calor sensible más latente de la plastificación.

En la práctica, los ahorros de nivel de línea medidas son más modestos que el cálculo ideal, ya que tanto la eficiencia del motor, las pérdidas radiativas como el calor de cizallamiento del propio extrusor interactúan entre sí. La experiencia práctica en el campo nos da que el ahorro de la cadena térmica del proceso de un solo paso frente a los dos pasos se sitúa entre el quince y el veinticinco por ciento del consumo específico de energía total en las etapas de extrusión y secado, en conjunto. En una línea de mil kilogramos de materia prima por hora que funciona seis mil horas al año, se trata de un gran número de kilogramos por hora, y éste se acumula en cada hora de producción sin la intervención del operador.

¿Por qué la alimentación directa mejora la calidad de los pellets?

La energía es solo la mitad del argumento. El argumento de la calidad es, sin duda, mucho más válido:

No hay reabsorción de la humedad atmosférica.Las láminas de poliolefina lavadas almacenadas en silos o en grandes bolsas equilibran su humedad con la humedad del ambiente. En un clima húmedo, las láminas que salen del secador a un nivel de tres por ciento pueden volver a cinco o seis por ciento en un día. Esta humedad pasa directamente al extrusor, generando burbujas, rayas plateadas y rupturas de filamentos.

Sin contaminación secundaria.Cada transbordo, cada silo y cada bolsa grande son oportunidades para recoger polvo, fibras, residuos de la taza anterior o material extraño. Eliminar la etapa de almacenamiento intermedia elimina una vía completa de contaminación.

Alimentación de la extrusora estable.Debido a que el secador de compresión expulsa a una densidad compactada y controlada directamente por la abertura de alimentación, el extrusor recibe una materia de alimentación volumétrica uniforme en lugar del comportamiento de zambullidas y puentes típico de los granos sueltos. Se mejora la estabilidad de la presión de fusión, lo que contribuye directamente a mejorar la consistencia dimensional de los peletizados y reduce la tensión de los filtros.

Historia térmica más corta.Un solo evento de calentamiento en lugar de dos permite un tiempo total a temperatura elevada menor, lo que significa una degradación oxidativa menor, una mayor conservación de las propiedades mecánicas y un olor más bajo.

Tabla 2. Reciclado de film PP PE en dos pasos versus en un paso: comparación del proceso
ParámetroArrangement de dos etapas (lavado y moldeo separados).Un paso (secador y extrusor integrados).
Índice de energía específica (base de partida en dos etapas = 100).10075 a 85
Humedad que entra al extrusor5 a 12 por ciento, variable con el tiempo de almacenamiento y la humedad ambientalMenos del 1 por ciento, controlado de manera consistente.
Temperatura del material en el conducto de alimentaciónAmbiente, de 15 a 35 grados Celsius80 a 110 grados Celsius.
Espacio ocupadoMás grande; requiere silo intermedio, almacenamiento de recursos y un segundo sistema de alimentación.Compacto; habitualmente, un 20 a 30 por ciento menos de espacio en el suelo para una producción equivalente
Pasos de manipulación intermediosTransportación, almacenamiento, re-alimentación y a veces reaglomeraciónNinguna; traslado continuo
Riesgo de contaminación secundaria.Medio a alto.Bajo.
Consistencia de la calidad del pellet.Variable; depende de la disciplina de almacenamiento y del clima.Alto: Compatibilizante al 5-10% de la mezcla. Costo: ~ 50-100 $/h.
Se requieren operadores por turno.Mayor; a menudo son necesarios equipos separados para el lavado y el granulación.Más bajo; un equipo integrado, normalmente con 1 a 2 personas menos
Intensidad de la inversiónMedio; se puede graduar, pero el número total de equipos es mayorMedio a alto para el bloque integrado, compensado por menor coste de construcción y manejo.
Flexibilidad para vender el virutas lavados por separadoAlto; la condición de alimentación está controlada por el proceso.Más bajo; la línea está optimizada para producir pellets
Complejidad del inicio y el apagadoMás bajo; las dos mitades son independientesMayor; la línea debe estar equilibrada como un sistema.

La limpieza de la limitación de un solo paso

La integración en un solo paso no es universalmente superior. Si su modelo comercial consiste en vender flako lavado a los peletizadores de terceros, así como en producir pellets internamente, un diseño en dos pasos le ofrece un producto intermedio que puede vender y la libertad de operar la línea de lavado y la línea de peletizado en horas diferentes y con diversas capacidades. La integración en un solo paso une ambos procesos: si la extrusora se detiene, la línea de lavado se detiene también. Para la mayoría de los recicladores de película dedicados que producen sus propios pellets, esta vinculación es un trato aceptable a cambio de los beneficios que ofrece en términos de energía, calidad y personal. Para los comerciantes y procesadores de pago con un negocio variable, la flexibilidad del diseño en dos pasos puede ser más ventajoso. Polyretec construye ambas arquitecturas y configurará la planta en función del modelo de negocio en lugar de imprimirle una solución única.

5. Trituración húmeda frente a tritura­ción seca

El triturado en húmedo es la opción correcta para prácticamente todas las películas de poliolefina contaminadas, y el motivo no es el agua en sí, sino lo que hace el agua sobre la carga abrasiva dentro de la cámara de corte. Inyectar agua en el triturador elimina los suelos liberados en tiempo real, reduce el polvo, enfria las cuchillas y evita el suavizado térmico que hace que la película se enrolle alrededor del rotor. El triturado en seco sigue siendo adecuado solo para el recorte limpio posindustrial, en el que no hay contaminación mineral y en el que el material no va a ser lavado después.

¿Qué función desempeña el agua en la cámara de corte?

Cuando se corta la película, la suciedad que estaba unida a la superficie se libera como partículas finas. En un triturador seco, estas partículas permanecen en la cámara, circulan con el material y cada revolución las muele contra las cuchillas y la malla. En un triturador húmedo, el agua inyectada con una proporción típica de seis a diez metros cúbicos por tonelada de caudal eliminará estas partículas a través de la malla de forma continua. La vida de las cuchillas en las películas agrícolas muy sucias puede mejorar de dos a cuatro veces en comparación con el triturado en seco del mismo material.

El agua también resuelve el problema del calor. La película tiene una masa térmica baja y una superficie de elevada tasa, de manera que el calor de fricción de la corte mantiene la temperatura rápidamente. A temperaturas superiores a aproximadamente setenta grados Celsius, el LDPE se vuelve adhesivo y comienza a soldarse consigo mismo y con el rotor. El resultado es el clásico modo de fallo de la trituradora de film: una masa sólida de polímero soldada envoltada alrededor del eje, que requiere horas de eliminación manual. La inyección continua de agua mantiene la temperatura de la cámara cerca de la temperatura ambiente y elimina por completo este modo de fallo.

Finalmente, el agua suprime el polvo en suspensión. El triturado en seco de películas agrícolas contaminadas genera una elevada carga de polvo respirable que contiene suelo, residuos de pesticidas y partículas de polímero. Esto constituye un problema genuino de salud en el lugar de trabajo, así como una consideración relacionada con el riesgo de explosión en los sistemas de recogida de polvo cerrados. El triturado en húmedo elimina el peligro en la fuente.

Material del cuchillo y geometría

La especificación del cuchillo determina tanto la calidad del corte como el costo de mantenimiento. En el servicio de películas, las opciones prácticas son:

SKD-11 (equivalente al acero para trabajos en frío D2 marca AISI).El alto contenido de cromo y de carbono proporciona una excelente resistencia al desgaste y una buena dureza después del tratamiento térmico, a una magnitud de entre 58 y 60 HRC. Esta es la opción estándar para el servicio de películas y bolsas tejidas y ofrece el mejor equilibrio entre la duración de las cuchillas, la capacidad de afilado y el coste.

Acero de herramienta D2Funcionalmente equivalente al SKD-11 bajo una denominación diferente, muy utilizado para la misma función. Ambos se pueden afilar de nuevo muchas veces durante su vida útil, lo que resulta importante porque el afilado de nuevo es mucho más económico que el reemplazo.

Revestimiento de carburo de tungsteno endurecido.Para materiales extremadamente contaminados o aplicaciones especializadas que requieren materiales ultrapuros, están disponibles tecnologías avanzadas de descontaminación. Los sistemas de limpieza por plasma eliminan los contaminantes de la superficie a nivel molecular, logrando niveles de contaminación inferiores a 10 partes por millón. Estos sistemas cuestan entre

El espacio entre las cuchillas rotativas y fijas debe mantenerse en 0,2 a 0,5 milímetros. Por debajo de 0,2 milímetros, las cuchillas tienen un riesgo de contacto y daños catastróficos; por encima de 0,5 milímetros, la película se rasga en lugar de cortarla, lo que produce fragmentos largos y engrosados que se enroscan en los rotores posteriores y bloquean las pantallas. El espacio debe comprobarse y ajustarse con cada cambio de cuchilla y verificarse semanalmente en el servicio intensivo.

Selección de la abertura de la pantalla

La abertura de la pantalla determina el tamaño de los trozos, y el tamaño de los trozos afecta a todo lo que sigue. Para la película del PE PP, las aberturas de cuarenta a ochenta milímetros son normales. Las aberturas más pequeñas producen trozos más uniformes y una mejor eficiencia de lavado, ya que expone más superficie, pero también aumentan el consumo de energía del trituradora, reducen la producción y generan más finos. Las aberturas más grandes aumentan la producción, pero dejan fragmentos grandes que se lavan de manera menos eficiente y alimentan el secador de compresión de manera menos constante.

Una regla práctica: use sesenta a ochenta milímetros para películas de embalaje relativamente limpias, donde la demanda de lavado es moderada, y cuarenta a sesenta milímetros para películas agrícolas, donde se requiere la máxima exposición de la superficie de lavado. El material de la bolsa tejida de PP funciona bien en cincuenta a setenta milímetros, lo suficientemente pequeño para romper la estructura tejida y lo suficientemente grande para evitar la generación excesiva de fibras.

Consumo de agua y relación de recirculación

Un trituradora húmeda en una línea de mil kilos por hora consume aproximadamente de seis a diez metros cúbicos de agua por hora en circulación. Casi toda esta cantidad se recircula: el agua que sale de la trituradora pasa a la sedimentación, se clarifica y vuelve. Solo se requiere agua fresca para sustituir lo que sale con los fragmentos, lo que se evapora y lo que se elimina con lodo. En un sistema bien diseñado con un circuito de tratamiento del agua, la demanda de agua de repuesto suele ser del ocho al quince por ciento del volumen circulatorio. El apartado doce cubre el tratamiento del agua en detalle.

6. Física del lavado y separación por fricción.

El lavado por fricción y la separación por flotación son los dos puntos fuertes de una línea de lavado de film, y funcionan por principios físicos completamente distintos. El lavado por fricción elimina la contaminación que está adherida mecánicamente a la superficie del polímero. La separación por flotación elimina la contaminación que es química o físicamente distinta del polímero por su densidad. Ninguno puede sustituir al otro y una línea sin uno de estos componentes producirá peletizados visiblemente inferiores.

Mecánica de lavado por fricción

Un aro de fricción consta de un tambor perforado vertical o horizontal que contiene un rotor de alta velocidad equipado con puntas o blades rastrillantes. Las escamas ingresan por un extremo con agua y se aceleran hasta velocidades del rotor de normalmente setecientos a mil revoluciones por minuto. Tres mecanismos de limpieza funcionan simultáneamente:

Abrasión de flake a flake.Los trozos adyacentes que se mueven a diferentes velocidades se frotan el uno contra el otro. Dado que ambas superficies son de polímero, esta acción es agresiva en cuanto a la contaminación, pero suave en cuanto al material mismo.

Impacto de flake contra pared.La fuerza centrífuga proyecta los gránulos contra la pared del tambor perforado. El impacto desprende las partículas unidas, que son inmediatamente transportadas por el agua que pasa a través de las perforaciones.

Cizalla hidráulica.El agua que se mueve a alta velocidad con respecto a la superficie de las vetas elimina las partículas sueltas e impide su redeposición.

La velocidad del rotor es el principal parámetro de control. A continuación de cerca de siete cientos de revoluciones por minuto, la energía mecánica es insuficiente para eliminar el suelo adherido. Más allá de aproximadamente mil revoluciones, el consumo de energía aumenta abruptamente y la película en forma de escamas comienza a cortarse en finos, que se pierden en la producción y cargan el sistema de tratamiento de agua. El tiempo de permanencia es el segundo parámetro, generalmente de quince a cuarenta segundos por etapa. Es por eso que las líneas utilizan dos o tres etapas en serie en lugar de una sola máquina larga.

Química del lavado caliente.

El lavado en frío por fricción elimina la suciedad, el polvo y los restos sueltos. No elimina la tinta de impresión, el adhesivo, el aceite, la grasa ni los residuos biológicos. Para estos casos, se requiere unlavado en caliente con cáusticos: agua a setenta y cinco o ochenta y cinco grados Celsiuscon hidróxido de sodio a una concentración de uno a tres por ciento, más unSurfactante no iónico.

La química funciona en tres frentes. El hidróxido de sodio saponifica los residuos grasos y ataca los sistemas de adhesivos de muchas tintas de impresión, permitiendo que la capa de pigmento se escurra mecánicamente. La temperatura elevada reduce la viscosidad de los adhesivos y los aceites en órdenes de magnitud, lo que los hace removibles mediante acción mecánica. El tensioactivo disminuye la tensión interfacial para que el agua pueda penetrar entre el contaminante y la superficie polimérica, y mantiene el material removido disperso para que no se deposite nuevamente.

La concentración del producto caustico debe controlarse. Por debajo del uno por ciento, la eliminación de la tinta es incompleta. Por encima del tres por ciento, el consumo químico aumenta sin un beneficio proporcional, la carga de enjuague aumenta considerablemente y existe el riesgo de sufrir oxidación superficial en el polioleo; hecho que afecta a la imprimibilidad posterior si el granulado se utiliza para film. Temperaturas superiores a ochenta y cinco grados Celsius generalmente son contraproducentes para el LDPE porque el material comienza a ablandarse y a aglomerarse. Un proceso de enjuague después del lavado en caliente es obligatorio para eliminar el producto caustico sobrante, que de otro modo causaría corrosión en las etapas posteriores y dejaría residuos en el granulado.

Densidades de separación del flotante y del polímero.

El tanque de separación flotante aprovecha el hecho de que las poliolefinas se cuentan entre los muy pocos polímeros de consumo menos densos que el agua. En un tanque en reposo, los gránulos de poliolefina flotan y son retirados de la superficie por una cinta transportadora con pértigas, mientras que los materiales más densos se hunden y se eliminan mediante un tornillo de fondo.

Indicador de equilibrio cerrado del agua, línea de lavado de 1 000 kg/h.
MaterialDensidad (gramos por centímetro cúbico).Comportamiento en agua.Resultado de la separación
Polipropileno (PP)0,90 a 0,91Flota con fuerza.Se conserva como producto.
Polietileno de baja densidad (PELD)0,91 a 0,93Agujas flotantes.Se conserva como producto.
Polietileno de alta densidad (HDPE)0,94 a 0,96Flota marginalmente.Se conserva como producto; requieren condiciones de retención tranquilas.
Poliestireno (PS)06Pesas.Quita completamente.
Tereftalato de polietileno (PET)1,38 a 1,40Se hunde rápidamenteQuita completamente.
Cloruro de polivinilo (PVC)1,35 a 1,45 horasSe hunde rápidamenteElimina; crítico, ya que el PVC se degrada y libera ácido en la extrusora.
Papel y fibra de celulosa (humedecida)1.1 aPesas o residuos suspendidos.Paralíticamente eliminado; el equilibrio se gestiona por filtra­ción de la fusión.
Arena y suelo mineral.2,4 a 2,7 m³/hSe hunde rápidamenteQuita completamente.
Fragmentos de lámina de aluminio.2.7Pesas.Quita completamente.

Hay dos advertencias prácticas: primero, el HDPE a 0,96 gramos por centímetro cúbico tiene muy poco margen de flotabilidad, y cualquier turbulencia, pérdida de aire en suspensión o contaminación adherida pueden empujar un flaco debajo de la superficie. El diseño del tanque debe proporcionar una zona quieta con un tiempo de residencia adecuado, normalmente entre sesenta y ciento veinte segundos. Segundo, los flacos contaminados o laminados se comportan según su densidad compuesta, no según la densidad del polímero base. Un flako de film de PE con una etiqueta de papel pesada adosada puede hundirse y desaparecer como producto no retenido; al contrario, un fragmento de PET plegado en un bolsillo de film de PE con aire atrapado puede flotar y contaminar el producto. La reducción de tamaño adecuada antes del tanque flotante es la que libera estos compuestos en fragmentos de un solo material que pueden separarse.

Matriz de responsabilidad del removedor de contaminantes

Tabla 4. Tipo de contaminante, etapa de eliminación responsable y eficiencia de eliminación típica
Tipo de contaminanteEtapa de eliminación primariaNivel de apoyoTípica eficiencia de eliminación
Suelo suelto, polvo y arenaTanque de pre-lavado y estrujador.Inyección de agua en la trituradora en húmedo.85 a 95 por ciento
Suelo sellado y arcilla seca.Niveles 1 y 2 del disco de fricción.Lavado en caliente con alto contenido en arcilla.Del 90 al 97 por ciento.
Piedras, grava, fragmentos metálicosSedimentación de la limpieza previa.Separador magnético; tanque flotantePor encima del 98 por ciento
PET, PVC y otros polímeros pesados.Tanque de separación flotante.Pre-selección manual95 a 99 por ciento
Capas de tinta de impresión y pigmentos.Lava con caustico caliente a 75-85 grados Celsius.Lavado a alta velocidad con fricción después del lavado en caliente60 a 90 por ciento, dependiendo del sistema de tinta.
Adhesivo sensible a la presión y cola para etiquetasLava con caustico caliente con surfactante.000 $70 a 90 por ciento.
Fibra de celulosa y etiquetas de papelAcabado suave del lavado a alta temperatura más fricción.Filtración en fusión para fibra residual80-95 por ciento.
Aceites, grasas y residuos alimentariosLava con caustico caliente.Etapa de limpieza.85 a 95 por ciento
Compuestos volátiles que provocan olor.Desgasificación al vacío en la extrusoraLavado en caliente; control de temperatura del estrato fundidoMedido por la mejora en la calificación VDA 270
Partículas minerales finas de menos de 100 micrómetrosFiltrado del hervor.Lavado por fricción.Depende de la finura del filtro; consulte la sección ocho.

7. Configuración del extrusor para el reciclaje de películas

El extrusor utilizado en una línea de reciclaje de películas en un solo paso no es un extrusor de granulación estándar con una tolva diferente. Se trata de una máquina configurada específicamente en la que la sección de alimentación, la geometría del tornillo y la disposición de ventilación están diseñadas teniendo en cuenta dos hechos: la materia prima tiene una densidad en volumen muy baja y sigue conteniendo humedad residual y compuestos volátiles incluso después del proceso de presión.

¿Por qué es obligatoria la alimentación forzada?

La alimentación por gravedad depende de que el material fluya por el canal del tornillo bajo su propia gravedad y llene las pistas. Con pellets virgenes de 0,55 a 0,62 toneladas por metro cúbico, esto funciona perfectamente. Con flake de película de 0,05 a 0,15 toneladas por metro cúbico, no funciona en absoluto. El flake tapa las ranuras superiores de la ranura de alimentación, las pistas están llenas al cuarto de capacidad y la producción baja al veintena o al treinta por ciento de lo que la geometría del tornillo debería entregar. Peor aún, la velocidad de alimentación se vuelve errática, por lo que la presión de fusión oscila y el granulador produce pellets inconsistentes.

Un alimentador de fuerza –un tornillo de compactación o un embutidor instalado en la parte superior de la alimentación y accionado de manera independiente– resuelve esto empujando mecánicamente el material hacia el tornillo principal a una velocidad controlada. En una línea de un solo paso, el secador de compresión mismo realiza gran parte de esta función, descargando material previamente compactado a entre 0,25 y 0,40 toneladas por metro cúbico directamente en la sección de alimentación. Se sigue utilizando un alimentador de fuerza adicional o un compactador de alimentación lateral en configuraciones de alta producción para garantizar el llenado completo del silo y despolarizar el control de la velocidad de alimentación respecto del secador.

El beneficio técnico del llenado completo del proceso de alimentación se extiende más allá del rendimiento. Una sección de alimentación completamente llena transporta material en forma de un tapón sólido, lo que produce una estabilidad en la acumulación de presión en la zona de compresión, un derretimiento homogéneo y un consumo de energía específico predecible. Una sección de alimentación parcialmente llena produce transporte intermitente, entranamiento de aire, derretimiento inestable y mayores tasas de rechazo.

Geometría del tornillo para película de poliolefina

La configuración recomendada para el reciclaje de la película de PP PE en una línea de un solo paso es un extrusor de un solo tornillo con las siguientes características:

Relación longitud/diámetro de 33:1 a 36:1.Esto es más largo que una extrusora de pellets convencional a 25:1 o 30:1, y la longitud extra se necesita por dos razones: para adaptarse a dos zonas de ventilación con un sellado y una rep presurización adecuados entre ellas, y para proporcionar un tiempo de permanencia suficiente para el completo fusión de la amplia distribución de tamaños de fragmentos característica de la película reciclada.

Índice de compresión de 3:1 a 3,5:1.Mayor que el ratio de 2,5:1 a 3:1 típico para la poliolefina virgen, debido a que el material entrante tiene una menor densidad en volumen y necesita una mayor reducción volumétrica para alcanzar la densidad máxima. Un ratio de compresión demasiado elevado, sin embargo, provoca un calentamiento excesivo por fricción y una degradación, por lo que un ratio de 3,5:1 es un límite práctico superior para la película reciclada.

Tornillo de barrera con un cabezal de mezcla.Un vuelo de barrera separa la capa sólida del depósito de fundido a lo largo de la zona de transición, lo que mejora drásticamente la eficiencia del fundido y reduce la cantidad de material no fundido transportado hacia adelante. Un elemento de mezcla -un cabezal de mezcla del tipo Maddock o del tipo de piña- en la zona de dosificación homogeneiza la temperatura del fundido y dispersa el color y cualquier gel residual. La homogeneidad del fundido determina directamente la consistencia del color de los pellets, que es un atributo de calidad visible comercialmente.

Sellado de barril nitrurado o bimetálico.La película reciclada contiene residuos de materiales abrasivos incluso después de un excelente lavado. Se recomienda firmemente un revestimiento de barril bimetálico con alta resistencia al desgaste para el servicio de película agrícola; el nitrureo estándar es adecuado para material limpio utilizado después de la producción industrial.

000 USD de instalación) - Costes de funcionamiento durante 10 años:

Es la norma que las líneas de reciclaje de película dispongan de dos zonas de ventilación en lugar de una:

Ventilación atmosférica, situada después de la fusión inicialEsto elimina la mayor parte del aire arrastrado traído con la alimentación de baja densidad volumétrica, además del vapor procedente de la humedad residual. Funciona a presión ambiente y está dimensionado generosamente porque el caudal volumétrico del gas liberado es grande. A menudo se monta un relleno de ventilación o un tornillo de ventilación para evitar que el fundido suba al orificio de ventilación.

Manta de aspiración, ubicada en la zona de dosificación.Al operar a aproximadamente menos 0,08 megapascales manométricos, la válvula de vacío extrae la humedad residual, los productos de degradación de bajo peso molecular y los compuestos orgánicos volátiles portadores de olores de la mezcla fundida. El nivel de vacío, la temperatura de la mezcla fundida y la velocidad de renovación de la superficie de la mezcla fundida en la válvula determinan la eficiencia de la devolatilización. Una zona de descompresión con una profundidad del canal deliberadamente incrementada en la válvula crea una sección parcialmente llena con una gran superficie libre de mezcla fundida, lo que hace que la extracción al vacío sea efectiva.

Entre las dos salidas de vapor debe existir un sello de fusión –una sección en la que el canal de la hélice esté completamente lleno– de lo contrario el vacío simplemente aspirará aire hacia atrás a través de la salida atmosférica. Conseguir este sello correctamente es una cuestión de diseño de la hélice, no de ajuste del operador, por lo que las hélices de reciclaje de películas no deben sustituirse por hélices de uso general.

Control de temperatura de la fusión.

La temperatura de fusión deseada para el reciclaje de film de LDPE es típicamente de ciento noventa a doscientas veinte grados Celsius; para el material tejido de PP, de doscientos diez a doscientos cuarenta. Operar a temperaturas más altas mejora la filtrabilidad y la homogeneidad de la fusión, pero acelera la degradación oxidativa, empeora el olor y tinge el pellet. Operar a temperaturas más bajas conserva las propiedades, pero existe el riesgo de que partículas no fundidas lleguen al filtro y aumenten la carga del motor. Como una gran parte de la energía de fusión en una extrusora de un solo tornillo proviene del cizallamiento en lugar de de los calentadores del cilindro, la velocidad del tornillo suele ser un control más efectivo de la temperatura de fusión que los puntos de ajuste de los calentadores, algo que muchos operadores pasan por alto.

10. Opciones de filtración por fusión

La filtración del derretimiento es la última línea de defensa entre la contaminación y el pellet acabado, y es donde se hacen brutalmente visibles los costos de la materia prima sucia. Un filtro demasiado grueso deja pasar partículas negras y de minerales al pellet; un filtro demasiado fin en material muy contaminado se bloquea en pocos minutos, obligando a cambiar constantemente las pantallas, con altas pérdidas en el derretimiento y un tiempo de funcionamiento reducido. Por consiguiente, la elección de la tecnología de filtración depende del nivel de contaminación, y no de una opción de accesorio.

Comprender la finura de filtración

La finura de la malla se expresa en mallas o micrómetros, y la relación depende del diámetro del hilo, por lo que estos dos valores no son intercambiables. Como aproximación general para las mallas de hilo tejido estándar: 40 mallas equivale a aproximadamente 400 micrómetros, 60 mallas a aproximadamente 250 micrómetros, 80 mallas a aproximadamente 180 micrómetros, 100 mallas a aproximadamente 150 micrómetros, 120 mallas a aproximadamente 125 micrómetros y 150 mallas a aproximadamente 100 micrómetros. La filtración por debajo de aproximadamente 80 micrómetros en el polioleo reciclado rara vez es práctica con las mallas de hilos tejidos, y requiere medios de filtro sinterizados o perforados mediante láser en un sistema de autolimpieza continuo.

Los paquetes de tamices suelen construirse en capas: un tamiz de soporte grueso para obtener resistencia mecánica, un tamiz fino para la filtración real y, a veces, un grado intermedio. La placa de ruptura soporta el paquete respecto a la presión de fusión, que puede alcanzar entre quince y veinte megapascales en un filtro muy cargado.

Comparación de las rutas tecnológicas

Tabla 5 — Comparación de los medios de tamiz para tareas de cribado de granos
000 yPureza típicaInterrupción en el cambio de pantallasTasa de pérdida de la fusión/escoria.Nivel de contaminación adecuadoIntensidad de la inversión
Cambiador de tamices/manual40 a 100 mallas (400 a 150 micrometros)Interrupción completa de la línea, varios minutos por cambio.Muy baja por cambio, pero alta pérdida acumulada de purgaSolamente basura industrial muy limpiaBajo.
Cambiador de tamices hidráulico de un solo pistónDe 60 a 120 mallas (de 250 a 125 micras).Breve interrupción de presión y caudal, segundos.Bajo, por lo general inferior al 0,5 por ciento.Limpie el film ligeramente contaminado.Bajo a medio.
Cambiador de pantalla hidráulico con dos pistones y dos pernos.60 a 150 mesh (250 a 100 micrómetros)Continuo; una pantalla filtra mientras se cambia la otra.Bajas, del 0,3 al 0,8 %000-6.000 kg y costar entre $Medio
Filtro de lavado posterior continuo80 a 150 de malla (180 a 100 micras)Ninguna; la enjuague posterior es automático durante la producciónMedio, de 1 a 3 por ciento, según la frecuencia de descargaContaminación media a alta; película de posconsumo y agrícola.Alto
Filtro perforado con láser de auto-limpieza totalmente automático70 a 150 micrometros con zona abierta alta.Ninguna; el raspador elimina la contaminación constantementeBaja a media, del 0,5 al 2 %, dependiendo de la contaminación.Char pesado, limpieza completaPremium,

La selección de la filtración para su materia prima

Para el reciclado de las flechas de polietileno de baja densidad (LDPE) limpias posterior a la industrialización, un cambiador hidráulico de un pistón o de dos pistones a 80-100 mallas es totalmente adecuado y representa la mejor relación costo-beneficio. Para la película de envasado postconsumidor en el que hay entre un 2% y un 5% de contaminación, el estándar es un cambiador continuo de dos pistones a 100-120 mallas y puede funcionar normalmente varias horas sin necesidad de cambiar. Para la película agrícola de cobertura, donde las impurezas minerales sobreviven aun tras un lavado excelente, un filtro de retroflushing continuo o autolimpiador se vuelve casi obligatorio: un cambiador de pistones necesitaría una sustitución de la malla con tanta frecuencia que tanto el tiempo de actividad como la pérdida de fusión serían irrespetables.

Un útil indicador de diagnóstico: si el intervalo de cambio de la pantalla es menor de unos cuarenta y cinco minutos en un cambiador de pistones, tiene un problema de limpieza en la parte superior de la línea o usa una tecnología de filtrado incorrecta. Solucione primero el problema de limpieza, pues la filtración es el lugar más costoso en la línea para eliminar la contaminación. Cada gramo de suciedad que llega al filtro ya se ha calentado hasta la temperatura de fusión, arrastrando su parte correspondiente de los costes de energía, y procede del proceso como residuo que incluye polímero valioso.

700.000 USD - Ingresos (a 0,75 USD/lb,

Cuando la aplicación de destino exige un número muy bajo de puntos negros —por ejemplo, pellets reciclados destinados a la capa interior de la película de envasado—, se utiliza un sistema de filtración de dos etapas: un filtro de primera etapa, grueso y de 40 a 60 mesh, elimina la contaminación general y protege la segunda etapa, seguida de un filtro de segunda etapa, fino y de 120 a 150 mesh, para el pulido. Este esquema prolonga considerablemente la vida de las caras de filtro finas y caras de alto valor, y proporciona una presión de fusión más estable que al tratar de realizar todo el proceso en un solo filtro. El coste es un equipo adicional, una pérdida de presión adicional y, por tanto, una temperatura de fusión ligeramente superior, la cual hay que gestionar ajustando la velocidad del tornillo y perfiliando el cilindro.

9. Comparación de métodos de pelletización

En el reciclaje de películas de poliolefinas se utilizan cuatro métodos de granulado, y cada uno representa un equilibrio diferente entre la apariencia de los granulados, el consumo de energía, la humedad residual y los requisitos financieros. La elección debe realizarse después de fijar la configuración del extrusor, no antes, pues interactúa con el nivel de producción y con las características del material concreto en estado fundido.

Granulación con anillo de agua

En el corte con anillo de agua, el material fundido se extruye a través de una placa de matriz con múltiples aberturas y se corta inmediatamente en la cara de la matriz mediante cuchillas rotantes. Los granulados se lanzan hacia fuera en un anillo de agua circulante que recubre el interior de la cámara de corte, donde se enfriarán y se transportarán a una unidad de deshidratación. Esmecanicamente simple, robusta y permisiva, por lo que domina el mercado de la reciclaje de películas de capacidad intermedia. Los granulados tienen forma de lente o ligeramente irregulares en lugar de perfectamente cilíndricos, lo que es cosmeticamente inferior al corte bajo el agua pero funcionalmente irrelevante para la mayoría de las aplicaciones. Los sistemas con anillo de agua manejan bien las variaciones de la viscosidad del material fundido de las películas recicladas y toleran mejor el error del operador que los sistemas subacuáticos.

Corteo en caliente de la cara de la matriz.

Corteo en caliente de la cara de la matriz., sometimes called air-cooled die-face cutting, cuts at the die plate and cools the pellets in an air stream rather than in water. Because there is no water contact, residual moisture is essentially zero and no pellet dryer is needed. The trade-off is that hot pellets can stick together if the air cooling is inadequate, and the method is best suited to materials with a sharp melting transition and moderate viscosity. It is attractive where water use must be minimized or where the pellet feeds directly into a downstream process that cannot tolerate any moisture.

Pelletización subacuática.

En el proceso de granulado submarino, la placa de moldeo y la cámara de corte están completamente sumergidas en agua de proceso con temperatura controlada. Los pellets se cortan y enfriarán de forma simultánea y se transportan en forma de suspensión a un secador centrífugo. Esto produce los pellets más uniformes, esféricos y atractivos para el consumidor, y ofrece la mayor capacidad por área del molde. Supone un elevado coste: la placa de moldeo debe calefaccionarse de forma precisa para prevenir el congelamiento, la temperatura del agua debe controlarse dentro de un intervalo limitado, y la puesta en marcha requiere más habilidad. Para el reciclado de películas a partir de unos mil kilogramos por hora, cuando el aspecto de los pellets es importante desde un punto de vista comercial, el corte submarino es la opción superior.

Granulación en banda

La extrusión por pelletización de hilos extruye la masa fundida como hebras continuas a través de un troquel de hilos, las lleva a través de un baño de agua para enfriarlas, las seca con un cuchillo de aire y las alimenta a un cortador que las corta en pellets cilíndricos. Ofrece la geometría de los pellets cilíndricos más uniforme y el menor coste de inversión, además de ser muy fácil de inspeccionar visualmente, ya que una rotura de hilo es evidente de inmediato. Su punto débil en la reciclaje de películas reside exactamente en esta sensibilidad: la masa fundida de películas recicladas con viscosidad variable, contenido de humedad residual o gelado rompe los hilos, y cada rotura requiere la intervención del operario. La extrusión por pelletización de hilos funciona mejor con materia prima relativamente limpia y consistente.

Tabla 6. Comparación del método de granulación para film de PP y PE reciclado
Método.Rango de capacidad adecuadoAspecto de los pellets.Consumo de energía relativoHumedad residual después del secado.Mayor nitidez de separación en muchas corrientes
Granulación con anillo de agua200 a 1500 kilogramos por horaDel tipo de lente, ligeramente irregular, aceptable.MedioDel 0,1 al 0,3 por ciento.PC y película de PE, película de embalaje impresa, bolsas tejidas
Corteo en caliente de la cara de la matriz (con enfriamiento por aire).De 150 a 800 kilogramos por horaIrregulares hasta con forma de lentes; algunas colasBajo a medio.Casi nulo; sin contacto con el agua.Limpieza de film posterior a la industria, donde se debe minimizar el uso de agua.
Pelletización subacuática.500 a 3000 kilogramos por hora y másUniforme y casi esférico; el mejor resultado cosmético.De media a altaMenos del 0,1 por ciento tras secado por centrifugación.Película de posconsumo de alta producción, grados de granulos mejora.
Granulación en banda150 a 1000 kilos por hora.Cilíndrico uniforme; fácil inspección visual.Bajo.Del 0,1 al 0,3 por ciento.Proveer una materia prima limpia y seca con una resistencia en fusión constante.

Para la mayoría de las líneas de reciclaje de películas de PP-PE, en el rango de trescientos a mil quinientas kilogramos por hora, la peldañización del anillo de agua es la recomendación predeterminada, ya que tolera la variación de viscosidad inherente a las películas que provienen del postconsumo. Polyretec suministra los cuatro métodos y especifica el pelletizador como parte del equilibrio de la línea en lugar de como un aditamento intercambiable, ya que el área de la matriz, la velocidad de corte y el dimensionamiento de la bomba de fusión deben coincidir con la curva de salida del extrusor.

10. Especificaciones de la línea de reciclaje de película de PP PE de Polyretec.

Polyretec, una fábrica de Wanplas con historia en la fabricación de equipos de reciclaje que data de 2010 y la marca Polyretec creada en 2017, fabrica líneas de trituración y lavado de plástico blando PP PE con pelletización integrada de un solo paso en un rango de capacidad que va desde quinientos hasta mil quinientos kilogramos por hora, con configuraciones más pequeñas de trescientos kilogramos por hora disponibles para operaciones piloto y especiales. La serie PTW es la plataforma dedicada al plástico film: una cadena completa llave en mano, desde el desbobinador de bales hasta el lavado, secado al extracto, extrusión y pelletización, hasta el etiquetado, entregada como un sistema equilibrado con una única arquitectura de control.

Las especificaciones de la línea que figuran a continuación están configuradas para película de PP y PE procedente de postconsumo a niveles de contaminación típicos. Los datos de potencia representan la potencia total instalada en toda la línea, incluidos todos los transportadores, bombas y accionamientos auxiliares; la potencia real de funcionamiento suele ser del sesenta al setenta y cinco por ciento de la potencia instalada, dependiendo de la materia prima y el factor de carga.

Tabla 7. Línea de reciclado de película de PP PE de la serie Polyretec PTW — especificaciones de la línea completa
Modelo de la líneaCapacidad (kilogramos por hora)Material aplicableInversión inicial total:Consumo de agua, circulante (metros cúbicos por hora).Tasa de reciclaje del aguaEspacio ocupado (metros cuadrados)Se requieren operadores.
PTW-300300Película LDPE, película de embalaje, bolsa de PP tejida liviana.210 a4 a 680 a 85 por cientoDe 250 a 3202 a 3
PTW-500500Película de LDPE y HDPE, película de envasado, bolsa de PP tejida, FIBC.320 a 3806 a 982 a 88 por cientoDe 350 a3
PTW-800800Film de envases posteriores al consumo, film agrícola, bolsa tejida de PP.470 a9 a 1384 a 89 por ciento8. 480 a3 a 4
PTW-10001000Película de posconsumo, película para invernaderos, película de cobertura, material tejido de PP580 a 69011 a 1685 a 90 por ciento600 a 7604
PTW-15001500Reductor planetario de alto par acoplado al eje del rotor820 a 98016 a 2385 a 90 por ciento820 a 10504 a 5

Cómo leer la tabla de especificaciones de la línea.

Tres puntos merecen explicación porque habitualmente se interpretan mal en las cotizaciones comparativas.

La capacidad se define en la salida de los pellets, no en la entrada de las farditas.Una línea de mil kilos por hora produce mil kilos de pellets finos cosechados por hora. Para película agrícola altamente sucia con un veinte por ciento de contaminación, la velocidad de alimentación de la bala es aproximadamente mil doscientos cincuenta kilos por hora. Citar la capacidad en la alimentación hace que la línea parezca mayor de lo que es y es una fuente común de decepción después de la puesta en servicio.

El consumo de agua es el volumen circulan, no el consumo.Los valores anteriores representan el volumen de agua que circula por el circuito de lavado por hora. Con el circuito de tratamiento del agua en funcionamiento, la demanda de rellenado con agua nueva es aproximadamente del ocho al quince por ciento de ese valor. En la sección doce se ofrece el balance detallado del agua.

Footprint asume un diseño lineal con acceso para el mantenimiento.Los rangos proporcionados incluyen los pasillos, la sala de control y el área de tratamiento del agua, pero no el almacenamiento de balas de materia prima ni la bodega de pellets acabados, que suelen consumir más espacio en una planta de reciclaje. Un diseño en forma de U o L puede comprimir el espacio ocupado por la máquina entre el diez y el quince por ciento cuando la geometría de la edificación lo exige.

Alcance estándar y opciones configurables

Todas las líneas PTW incluyen de forma estándar: desabrir bales, transportador de clasificación de alimentación con separación magnética, depósito de prelavado y desestruchado, triturador en húmedo con inyección de agua, dos niveles de lavado por fricción, depósito de separación en superficie, lavadora horizontal de alta velocidad, secador estirador, extrusor de un solo tornillo con doble desgasificación, cambiador de tamices hidráulico, pelador con deshidratación, tamiz vibrador, silo homogeneizador, estación de embalaje, sistema integrado de circulación de agua y panel de control centralizado con interfaz hombre-máquina en pantalla táctil.

Las opciones configurables incluyen: tanques de lavado en caliente con dosificación de cáustica y surfactante, etapas adicionales de lavado por fricción para suelos pesados, filtrado de la masa fundida mejorado a tipos de retropulido continuo o de autolimpieza, pelado mejorado a corte subacuático, una bomba de masa fundida para la estabilización de la presión, un compactador de alimentación lateral para alimentación de baja densidad en masa, un paquete de tratamiento del agua extendido con flotación de aire disuelto, un tambor bimetálico y un tornillo resistente al desgaste para servicio con materiales abrasivos, monitoreo remoto con adquisición de datos y detección del metal de los pellets antes del envasado.

11. Especificaciones del equipo clave de Polyretec.

Las cifras de nivel de línea son útiles para el cálculo presupuestario, pero las máquinas que determinan si la línea funciona correctamente son la trituradora húmeda, los discos de fricción, el secador por estiramiento, el extrusor y el granulador. La tabla inferior muestra las especificaciones de nivel de máquinas que Polyretec aplica en toda la gama PTW, para que los compradores puedan verificar si cada etapa está realmente dimensionada para la capacidad indicada en la línea en lugar de ser una máquina más pequeña que se lleva a cabo con una cifra optimista de capacidad.

Tabla 8 — Area de la pantalla y dimensionado de la máquina según la producción
EquipoDimensión clavePTW-300PTW-500PTW-800PTW-1000PTW-1500
Triturador mojado.Diámetro del rotor (mm)5006008008001000
Longitud del rotor (mm)600800100012001400
Arreglo de cuchillos (rotativos/fijos)9 / 212 / 215 / 318 / 324 / 4
Potencia de tracción (kW)375590110160
Lavadora por fricción (por etapa)Diámetro del tambor (mm).300350400450500
Velocidad del rotor (rpm).700 a 900700 a 950750 a 1000750 a 1000750 a 1000
Potencia de tracción por etapa (kW)1115223037
Exprimidor de secado.Diámetro del tornillo (mm)200240280320380
Caudal (kg/h)35056088011001650
Humedad de salidaMenos del 1 por ciento en todo el rango; temperatura del material de salida de 80 a 110 grados Celsius.
Potencia de tracción (kW)37557590132
Extrusor de hélice solaDiámetro del tornillo (mm)110130150160180
Proporción L/D33:133:136:136:136:1
Producción (kg/h)300 a 350500 a 575 m3/h800 a1000 a 1150De 1500 a 1700
Potencia de la unidad de accionamiento principal (kW).90132200250355
GranuladorTipo (configuración estándar).Reutilización del aguaReutilización del aguaReutilización del aguaAnillo de agua o sumersión.Subacuático
Velocidad del cortador (rpm)600 a 1400600 a 1600700 a 1800700 a 2000800 a 2400
Potencia de tracción (kW)7.5111518.530

Lectura de la tabla del equipo como una lista de verificación

Observa que tanto la capacidad de la secadora por compactación como la producción de la extrusora se especifican por encima de la capacidad nominal de la línea: una línea PTW-1000 utiliza una secadora compactadora de mil oncecientos kilogramos por hora y una extrusora capaz de producir mil a mil cien cincuenta kilogramos por hora. Este margen de diez a quince por ciento de reserva es lo que permite que la línea conserve la producción nominal cuando la calidad de la materia prima disminuye, y es el detalle de especificaciones que más frecuentemente separa a una línea que alcanza sus números de otra que no lo hace. Al comparar las cotizaciones, comprueba los ratings de los componentes frente al ratío de la línea; si cada componente está calificado exactamente según la capacidad de la línea, esta funcionará por debajo de su desempeño en condiciones reales.

El tornillo de barrera con cabeza de mezcla, el doble sistema de desgasificación y la relación de compresión de 3:1 a 3,5:1 descritos en la sección 7 son estándar en toda la gama de extructores PTW. El revestimiento del cilindro bimetálico es estándar en la línea PTW-800 y superior y está disponible como opción en líneas más pequeñas; para película de mulch agrícola debe especificarse independientemente del tamaño de la línea porque la carga mineral es el principal responsable del desgaste.

12. Tratamiento y reciclado del agua

Una línea de lavado de películas es una planta de tratamiento de agua con una máquina de reciclaje, y las plantas que tratan el agua de manera secundaria descubren esto de forma costosa. El agua de lavado que abandona la línea contiene suelo en suspensión, materia orgánica disuelta, finas polímeros, tensioactivo y, cuando se utiliza el lavado con calora, un alto pH. Desecharla sin tratar es ilegal en la práctica totalidad de las jurisdicciones, y comprar agua fresca al ritmo de circulación sería económicamente ruinoso. Un circuito bien diseñado recupera del ochenta al noventa por ciento del agua circulante de forma continua.

El circuito de tratamiento de cuatro etapas

Sedimentación.El agua de lavado fluye a tanques de sedimentación donde el tiempo de estancia permite que la arena, las partículas de suelo y otros sólidos densos se depositen por la acción de la gravedad. Los clarificadores de lamela con placas inclinadas aumentan drásticamente el área de sedimentación efectiva dentro del volumen de un determinado tanque y son la opción estándar cuando el espacio es limitado. El lodo se extrae de la parte inferior de forma continua o mediante un temporizador. La sedimentación elimina típicamente entre el sesenta y el ochenta por ciento de las sólidos en suspensión totales y es el estadio de eliminación más económico por kilogramo de sólidos, por lo que debe dimensionarse generosamente.

Flotación de aire disuelto.Las partículas finas, los residuos de polímeros, los aceites emulsionados y la materia orgánica de baja densidad no se sedimentan en ningún período de tiempo razonable. La flotación por aire disuelta inyecta burbujas micro en el agua; las burbujas se adhieren a estas partículas y las llevan a la superficie, donde un recogedor retira la capa de flotación resultante. El dosificación de floculantes y coagulantes antes de la celda de flotación mejora considerablemente la captura aglomerando las partículas finas en flocs más grandes y voluminosos. Esta etapa es la que permite alcanzar altas tasas de reciclado del agua en la película agrícola sucia.

Filtración.Los filtros de arena, los filtros multimedia o los filtros de disco pulen el agua clarificada, eliminando los sólidos suspendidos residuales hasta el rango en que el agua puede regresar a los lavavajillas de fricción y las trituradoras sin causar abrasión ni redeposición. El lavado de retroceso del filtro regresa a la etapa de sedimentación.

Devolución al proceso.El agua tratada se amortigua en un tanque de agua limpia y se bombea nuevamente al proceso. No toda la agua de retorno necesita la misma calidad: el triturador húmedo y el tanque de prelavado pueden aceptar agua de menor calidad, mientras que la etapa de enjuague final debe recibir el agua más limpia o el suministro de reposición. El diseño de un sistema de retorno con dos niveles de calidad — haciendo que el agua fluya desde el nivel más limpio hacia atrás, hacia el más sucio — reduce considerablemente la carga de tratamiento y la demanda de agua dulce.

Gestión del pH y manejo del caustico

Cuando se utiliza el lavado con caustic en caliente, el agua que sale de ese circuito tiene un pH normalmente entre once y trece. Debe mantenerse en un circuito separado del agua de lavado general, tanto porque la química merece la pena conservar como porque mezclarla con el circuito principal hace que todo el sistema sea alcalino e interfiere con la floculación. El agua del circuito de caustic se rellena con hidróxido de sodio fresco cuando disminuye la concentración y se purga periódicamente cuando la carga orgánica se vuelve demasiado alta. El agua de caustic purgada requiere neutralización antes de que pueda ingresar al circuito de tratamiento principal o ser descargada.

Balanceo del agua por capacidad de la línea

Cuadro 9. Equilibrio del agua, demanda de suplemento y generación de lodos por capacidad de la línea
Capacidad de la línea (kg/h)Agua circulante (metros cúbicos por hora)Agua de repuesto fresca (metros cúbicos por hora)Tasa de reciclaje del aguaComienzo de lodos húmedos, suministro de film limpio (kg/h).Comienzo de lodos húmedos, suministro de film agrícola (kg/h).
3004 a 60,5 a 0,980 a 85 por cientoDe 10 a90 a 180
5006 a 90,8 a 1,382 a 88 por ciento15 a 35De 150 a 300
8009 a 13584 a 89 por ciento25 a240 a 480
100011 a 161,3 a 2,285 a 90 por ciento30 a 70300 a
150016 a 231,8 a 3,185 a 90 por ciento45 a450 a 900

Los valores de lodos se dan como lodo húmedo después de una prensa de filtro o de una prensa de tornillos, a aproximadamente sesenta a setenta por ciento de sólidos secos. La drástica diferencia entre la película limpia y la de la materia prima agrícola es digna de mencionar: a mil kilogramos por hora, la película de mulch agrícola puede generar diez veces más lodo que la película de embalaje limpia. La capacidad de manejo, almacenamiento y eliminación de lodos debe estar diseñada para la materia prima más sucia que la planta intente procesar, y la logística de eliminación debería estar organizada antes de poner en funcionamiento la línea, no después de que el primer pozo de lodo se desborde.

Consejos prácticos para el diseño del sistema de agua

Tres recomendaciones basadas en la experiencia práctica. En primer lugar, amplíe el volumen de sedimentación: es el tanque más barato de la planta y el amortiguador que proporciona absorbe la variabilidad de la materia prima que, de otro modo, perturbaría todo el circuito. En segundo lugar, instale un sistema de manejo de lodos compuestos en lugar de confiar en la limpieza manual periódica de los pozos; el manejo manual se convierte en el cuello de botella que limita el tiempo de funcionamiento de la planta. En tercer lugar, mida y registre la composición del agua de descarga de manera continua. Un aumento de la tasa de agua de reemplazo es el indicador más temprano y más confiable de que el circuito de tratamiento se está degradando, generalmente debido a una desviación de la dosificación del floculante o a la necesidad de mantenimiento del filtro.

13. Indicadores de consumo de energía.

El consumo específico de energía, expresado en kilovatios-hora por kilogram de pellet terminado, es el parámetro operacional más útil para una línea de reciclaje de películas. Coge en cuenta la eficiencia de la máquina, la calidad de la materia prima y la disciplina operativa en un solo número, y es directamente comparable entre plantas independientemente de las tarifas de energía locales. Una línea de reciclaje de PP PE de una sola etapa y que trabaja con películas de embalaje posterior al consumo debe lograr un consumo específico de energía total en el rango de 0,30 a 0,45 kilovatios-hora por kilogram.

Adónde va la energía

Tabla 10. Distribución del consumo específico de energía entre las distintas etapas del proceso
000 yPorcentaje de carga de secado.Consumo específico típico (kWh por kg de pellets).Motor principal de la variación
000 dólares y proporcionan reducción de tamaño adecuada para aplicaciones específicas de los materiales.8 a 12 por ciento0,025 a 0,055Apertura de la pantalla, precisión de la hoja, grosor del material
Lavado (arandelas de fricción, depósito flotante, bombas)15 a 20 por ciento0,045 a 0,090.2. Número de etapas de lavado, nivel de contaminación, velocidad del rotor.
Expresión y secado.18 a 25 por ciento0,055 a 0,110Humedad de entrada, humedad deseada de salida, perfil de calentamiento del barril
Extrusión (unidad principal de propulsión, calentamiento del tubo, sistema de vacío)40 a 50 por ciento.0,120 a 0,225Diseño de tornillos, temperatura de fusión, temperatura de alimentación, caída de presión del filtro
Granulado y auxiliares (cortadora, secador, tamiz, silo, embalaje)8 a 12 por ciento0,025 a 0,055Método de formación de pellets, temperatura del agua de enfriamiento
Línea total100 por ciento0,30 a 0,45El nivel de contaminación es la variable predominante.

Interpretación de los números

La extrusión domina, razón por la cual la arquitectura de un solo paso la enfoca. Al alimentar el extrusor con material que ya está a entre ochenta y ciento diez grados Celsius, se elimina una fracción significativa del requisito de calor sensiblemente absorbido, y al alimentarlo con material con una humedad inferior al uno por ciento, se elimina la penalización de calor latente tan grande que produce la evaporación del agua en el interior del tubo. Esta es la razón por la que el ahorro de cadena térmica de un solo paso respecto al de dos pasos es del quince al veinticinco por ciento.

La película LDPE limpia de posproducción se sitúa en la parte inferior de la serie, habitualmente entre 0,28 y 0,33 kilovatios-hora por kilogramo, ya que el lavado es mínimo y la pérdida de presión de filtración es baja. La película de cobertura agrícola contaminada severamente se sitúa en la parte superior, habitualmente entre 0,42 y 0,50, ya que requiere más etapas de lavado, lavado a alta temperatura, una carga alta en el secador por estirado y una pérdida de presión de filtración mucho mayor. Si su cifra medida supera 0,50 en la película de envasado ordinaria, algo está mal — las causas más comunes son un tornillo desgastado y un tambor que permiten un flujo excesivo en la dirección opuesta, un filtro obstruido que funciona con una baja pérdida de presión, una sección de alimentación de la extrusora poco llena o un secador por estirado que funciona sin una adecuada evacuación de vapor, por lo que la extrusora realiza el trabajo de secado.

Medidas prácticas de reducción de la energía.

Mantenga limpio el filtro de fusión.La pérdida de presión del filtro es energía parásita pura. Un filtro que funciona a dieciocho megapascales en lugar de a ocho está consumiendo significativamente más energía de la unidad principal para una producción idéntica, y el endurecimiento adicional también aumenta la temperatura de fusión y degrada el polímero.

Manten el ajuste de tornillo y tamborEl desgaste aumenta el espacio radial, lo que permite que el metal fundido fluya hacia atrás sobre las aletas. La producción disminuye, la energía específica aumenta y la temperatura del metal fundido aumenta ya que el mismo material se estriba repetidamente. Medir el diámetro del tornillo y el agujero del tambor en intervalos programados y relinear o reemplazar antes de que el desgaste se vuelva grave es un mantenimiento preventivo sencillo con un rápido retorno de la inversión.

Utilice univariadores en todas partes.Las bombas, los arandelas de fricción y los transportadores que funcionan a una velocidad fija cuando la línea está a carga parcial desperdician una energía considerable. El control de la frecuencia a través de la línea generalmente reduce el consumo de energía auxiliar entre el diez y el veinte por ciento bajo una carga variable.

Aislar el depósito y los tanques calefactados.Las chaquetas de aislamiento del barril y los tanques de lavado caliente aislados reducen considerablemente las pérdidas de radiación. Esta es una de las medidas de energía de menor costo disponibles y a menudo se omite en las líneas de construcción a bajo presupuesto.

No sobrecalientes la fusión.Cada diez grados Celsius de temperatura de fusión innecesaria consume energía, empeora el olor y aumenta la degradación oxidativa. Dado que la cizalladura aporta mucha del calor en una extrusora de tornillo único, reducir la velocidad del tornillo mientras se mantiene la producción a través de una mejor alimentación suele ser más efectivo que bajar los puntos de ajuste del calentador.

14. Control de calidad del pellet

El pellet reciclado se vende según la especificación, y la especificación determina a qué mercados de posterior proceso tiene acceso. Siete medidas definen un reciclado polioleo: velocidad del flujo del derretimiento, contenido de cenizas, humedad, número de manchas negras, diferencia de color, clasificación de olores y propiedades de tracción. Una planta que mide estas cantidades de forma rutinaria y mantiene registros puede venderse en aplicaciones exigentes; en cambio, una planta que no lo hace queda limitada al extremo de productos básicos del mercado, independientemente de lo bueno que sea su equipo.

Las siete mediciones principales

Velocidad de flujo del material fundido (MFR).Mido por ISO 1133 o ASTM D1238, típicamente a 190 grados Celsius con una carga de 2,16 kilogramos para el PE y a 230 grados Celsius con 2,16 kilogramos para el PP. El MFR indica tanto el grado de la resina base como la extensión de la degradación térmica. Un MFR en aumento entre los lotes de producción significa que está ocurriendo cisión de cadena, generalmente debido a una temperatura del material fundido excesiva o a un tiempo de permanencia demasiado largo. La consistencia es tan importante como el valor absoluto: un cliente que produzca películas debe saber que el MFR será el mismo el mes siguiente.

El contenido en cenizas.Medido según ISO 3451 o ASTM D5630 mediante combustión controlada, el contenido de cenizas cuantifica el residuo inorgánico, es decir, el suelo mineral, los rellenos y los pigmentos. Se trata de la medida más directa de la eficacia de lavado y filtración. Por debajo del 0,5% se indica un excelente lavado; entre el uno y el dos por ciento es típico del reciclado de película agrícola; por encima del tres por ciento, el material se limita a aplicaciones de baja calidad y produce un desgaste acelerado en la maquinaria del cliente.

Humedad.7. Mido mediante la pérdida por secado o titración de Karl Fischer. Las poliolefinas no son higroscópicas, por lo que la humedad superficial es el único problema y un secador centrífugo adecuadamente operado debería obtener valores inferiores al 0,1 %. Los valores más elevados indican un problema de deshidratación en el granulador, no un problema de propiedad del material.

Número de puntos negros.Contado visualmente en una masa de muestra definida, normalmente expresado como manchas por kilogramo, a veces con un umbral de tamaño, como por ejemplo superior a 0,2 milímetros. Las manchas negras provienen del polímero carbonizado en las zonas muertas del extrusor, de la contaminación no eliminada y del material degradado eliminado de la pared del cilindro. Son el defecto más visible comercialmente en el reciclado de color claro.

Diferencia de color (delta E).Medido con un colorímetro frente a un estándar de referencia en el espacio CIELAB. En el caso del reciclado, el motivo práctico es la consistencia entre lotes, en lugar de ajustarse a un objetivo específico, debido a que la película postconsumo mezclada siempre será de color gris o gris oscuro. Un delta E inferior a dos entre los lotes es generalmente imperceptible para el ojo; superior a cinco es obvio y generará quejas de los clientes.

Puntuación del olor (VDA 270).Una prueba sensorial estandarizada en la que una muestra condicionada es evaluada por un panel entrenado y calificada en una escala de seis puntos, donde uno es imperceptible y seis es intolerable. Los clientes del sector de los vehículos y de los bienes de consumo solicitan frecuentemente calificaciones de VDA 270 de tres o tres y medio como máximo. En la sección quince se explica cómo mejorar esta calificación.

Resistencia a la tracción y elongación al romper.Medida según ISO 527 o ASTM D638 en muestras moldeadas por compresión o moldeadas por inyección. Las propiedades de tracción confirman que la cadena principal del polímero ha sobrevivido al proceso. La elongación al momento de ruptura es el indicador más sensible, ya que disminuye antes que la resistencia a la tracción cuando se inicia la degradación.

Nivel de contaminación, calidad de pellet posible y aplicación posterior.

Tabla 11 — Factores correctores del rendimiento en condiciones de referencia
Contaminación del materia prima.Contenido de cenizas alcanzableConformidad típica de MFRGrado de pellets realistaAplicaciones posteriores adecuadas
LDPE postindustrial limpio, por debajo del 1%Menos del 0,3 por ciento.Entre más o menos el 10% entre manzanas.Casi virgen, para calidad de películaPelícula soplada, envolvente estirado, película de revestimiento, recubrimiento por extrusión
Film de embalaje post-consumo, del 2 al 5 por ciento0,4 a 1,0 por ciento.Entre más o menos el 15%.Buena calidad para usos generales.Bolsas de basura, papel para película de construcción, capas interiores de película de embalaje de múltiples capas, partes moldeadas por inyección de uso no crítico.
Bolsa tejida de PP y FIBC, del 3 al 8 por ciento0,8 a 2,0 por ciento.Entre más o menos el 20%.Grado industrial.Cajas moldeadas por inyección, pallets, macetas, cinta tejida de tela, moldes industriales
Película de invernadero, entre el 5 y el 15 por ciento0,8 a 1,8 por ciento.Entre más o menos el 20%.Grado medioFilm agrícola, tubo de irrigación, respaldo de geotextil, componentes agrícolas moldeados
Film de cobertura agrícola, del 10 al 30 por ciento1,5 a 3,0 por cientoEntre más o menos el 25%.Calificación de energíaBolsas de basura, tubería de riego, conducto para cables, soporte de geomembrana, componentes de drenaje.

Construir un sistema de calidad práctico

Para un laboratorio adecuado en una planta de reciclaje de película, se necesita un analizador de flujo continuo, un horno basculante para la determinación del residuo, un analizador de humedad, un pequeño colorimétrico y una prensa de laboratorio para preparar muestras de resistencia. Lo más importante es la disciplina de la muestra, más que la sofisticación del instrumento: recoger una muestra cada hora desde la estación de empacado, conservarla con una etiqueta de lote y analizar el flujo continuo y el residuo al menos una vez por turno. Las pruebas de resistencia y el olor pueden ser menos frecuentes, generalmente por lote de producción o según los requisitos del cliente.

El silo homogeneizador es el instrumento de control de calidad más insuficientemente utilizado en las plantas. Mezclar cuatro a ocho horas de producción antes del empaquetado suaviza considerablemente la variación a corto plazo, convirtiendo una serie de salidas horarias ligeramente diferentes en un lote homogéneo. Para los clientes que se preocupan por la consistencia —y los que pagan bien siempre lo hacen— esto suele ser más valioso que una mejora marginal en la calidad media.

15. Reducción de olores para película post-consumo

El olor es el atributo de calidad que más frecuentemente bloquea la entrada de granos de film reciclado en mercados de mayor valor. También es el atributo menos susceptible de solucionarse con un solo dispositivo, porque el olor en los polioles de uso postconsumo proviene de al menos cuatro fuentes distintas que requieren cuatro medidas contrapuestas diferentes. Comprender cuál es la fuente predominante en un suministro concreto es el requisito previo para mejorar la calificación VDA 270.

Las cuatro fuentes de olor

Residuos absorbidos de contenidos anteriores.Las poliolefinas absorben compuestos grasos y aromáticos de los alimentos, detergentes, productos agroquímicos y combustibles durante su primera vida. Estos compuestos se difunden en el interior del polímero, no solo en la superficie, por lo que el lavado superficial no los elimina. Es necesario expulsarlos térmicamente en la fase de fundición.

Productos de degradaciónLa degradación térmica y oxidativa de las poliolefinas genera aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos e hidrocarburos de cadena corta, todos los cuales tienen umbrales de olor bajos. Cada grado adicional de temperatura de fusión y cada minuto extra de tiempo de permanencia suman a esta carga. Este factor está completamente bajo tu control a través de los parámetros del proceso.

Actividad microbiológica.Los residuos orgánicos en las películas que han sido empacadas y almacenadas húmedas durante semanas favorecen el crecimiento de bacterias y hongos, lo que produce ácidos grasos volátiles, aminas y compuestos de azufre con umbrales de olor extremadamente bajos. El lavado en caliente con productos cáusticos lo soluciona de manera efectiva; el lavado en frío no lo hace.

Aditivos y disolventes de tinta residuales.Los agentes de deslizamiento, los antioxidantes y los solventes residuales de la tinta de impresión contribuyen a un olor de fondo que suele ser leve pero persistente.

La ruta de reducción del olor con cinco levas

Palanca 1: intensificar la desgasificación al vacío.Esta es la medida individual con mayor impacto. El vacío más profundo, que va de menos 0,06 a menos 0,09 megapascales, aumenta considerablemente la fuerza motriz para la eliminación de elementos volátiles. Igualmente importante es la velocidad de renovación de la superficie fundida en la abertura. Una zona de descompresión con alas profundas y un canal parcialmente lleno expone una superficie fundida mucho más grande que un canal lleno, y añadir un elemento de tornillo de desvolatilización dedicado en la zona de la abertura puede mejorar considerablemente la eficiencia de la extracción sin ningún cambio en el nivel de vacío.

Palanca dos: extracción con vapor o gas inerte.Inyectar una pequeña cantidad de agua o nitrógeno en el fundido, aguas arriba de la válvula de vacío, crea un medio de extracción. El fluido inyectado se vaporiza y se dispersa a través del fundido en forma de pequeñas burbujas, y los compuestos orgánicos volátiles se desplazan hacia afuera de la válvula. Este proceso funciona con el mismo principio que el stripping con vapor en la ingeniería de procesos químicos y es notablemente más efectivo que el vacío solo para los compuestos con una volatilidad limitada. La velocidad de inyección es pequeña (normalmente menos del uno por ciento de masa) y debe controlarse cuidadosamente para evitar que el fundido se desestabilice.

Palanca tres: control del tiempo de permanencia del fundido.El largo tiempo de permanencia a alta temperatura genera nuevos olores más rápido de lo que el desgasificando elimina los olores existentes. Las zonas muertas en el tornillo, el adaptador y la matriz son los peores culpables, porque el material que se acumula allí se degrada severamente y luego de forma intermitente se desprende al flujo principal. El diseño del canal de flujo aerodinámico, la evitación de los rincones agudos y la disciplina de la purga regular reducen esta contribución.

Palanca 4: disminuir la temperatura del fundido.La generación de olores a partir de degradación térmica aumenta bruscamente con la temperatura. Reducir la temperatura del derretimiento de 230 a 205 grados Celsius en el reciclado de película LDPE suele producir una mejoría claramente medible en el VDA

Palanca 5: mejorar el lavado upstream.El lavado en caliente y con causticos a 75-85 °C elimina las fuentes de residuos microbiológicos y grasos antes de que entren en la masa fundida. Esta es la reducción del olor más barata, ya que eliminar un contaminante con agua siempre es menos costoso que hacerlo con vacío. Para la película para post consumo destinada a mercados sensibles al olor, el lavado en caliente debería considerarse obligatorio y no opcional.

Expectativas realistas

Un reciclado de films de embalaje de postconsumo producido en una línea de lavado en frío, que en general alcanza normalmente un grado de VDA 270 de cuatro a cinco. El agregado de lavado caliente con cierro de producción suele elevar medio grado a un grado completo. El agregado de un sistema de cierre de producción adecuadamente configurado y con vacío intensivo incrementa otro medio grado a un grado completo. El agregado de desecado por fusión y un cuidadoso control de la temperatura puede alcanzar el grado tres a tres y medio, lo que abre la mayoría de las aplicaciones para consumidores no automotrices. Alcanzar grado dos o menos en films de postconsumo es muy difícil sólo mediante reciclaje mecánico y, en general, requiere un material de entrada excepcionalmente limpio.

16. Guía de selección: requisito para el modelo de línea.

La siguiente tabla de selección traduce cuatro escenarios comunes de clientes en un modelo de línea específico de Polyretec y las decisiones clave de configuración que van con ello. La configuración es tan importante como la capacidad: dos clientes que compren la misma línea PTW-1000 para diferentes insumos recibirán máquinas significativamente diferentes.

Tabla 12. Guía para la selección del modelo en líneas de reciclaje de film Polyretec PP PE
Situación del clienteModelo de línea recomendado¿Es necesario el lavado en caliente?Especificación de filtración de fusiónMétodo de granulación recomendado.000 $ -
500 kg/h de película LDPE limpia de uso posterior a la industria procedente de un convertidor, con una impresión mínima y una contaminación inferior al 1 por cientoPTW-500No; el enjuague en frío y el lavado por fricción son suficientes.Cambiador de pantalla hidráulico con dos pistones, tamiz de 100 mallas.Anillo de agua o hilo donde se prefiere una geometría de pellet cilíndricoEl tambor nitrurado estándar es adecuado; dos etapas de fricción; circuito de agua compacto; se puede operar con 2 o 3 operadores
1000 kg/h de film de envasado postconsumo, impreso, con tapado mezclado y naranja, con una contaminación del 2 al 5 por ciento.PTW-1000Sí; lavado caliente con lejía a una temperatura de 75 a 85 grados Celsius con tensioactivos y una etapa de enjuague.Filtro de lavado posterior continuo, de 120, o estrangulador doble con doble filtración para una salida de calidad para películaNorma de anillo de agua; corte bajo el agua cuando la apariencia de los granos es importante desde el punto de vista comercial.Barrel bimetálico; tres etapas de fricción; degasificación en vacío profundo para eliminar olores; flotación del aire disuelto en el circuito de agua.
800 kg/h película de mulch agrícola, carga de suelo pesada del 15 al 25 por ciento, operación de campaña estacionalPTW-800Se recomienda; el lavado a alta temperatura mejora significativamente el contenido de cenizas y el olor en películas de cobertura sucias.Filtro de auto-limpieza totalmente automático, de 100 a 150 micrones; un cambiador de pistones se obstruirá demasiado rápidoReutilización del aguaDestenido extendido con pre-triturador de grano y tambor de limpieza en seco; cuchillas de trituración con revestimiento de carburo de tungsteno, tubos bimetálicos, capas de sedimentación y prensa de lodo de dimensiones mayores, cuatro etapas de fricción.
1500 kg/h Saco trenzado de PP y FIBC, contaminación del 3 al 8 %, operación continua con tres turnosPTW-1500Opcional, útil para el lavado en caliente cuando los bolsas contienen sustancias químicas, minerales o fertilizantes.Filtro de lavado posterior continuo, de 100 a 120 para una alta capacidad de producciónEl pelletizado subacuático proporciona estabilidad de la producción y una uniformidad de los pellets a esta capacidad.Abre botellas y triturador previos de gran capacidad; trituradora húmeda de rotor ancho; tanque de flotación dimensionado para la extracción de material de revestimiento y fibra; bomba de fusión para una estabilidad de presión; silo homogeneizador dimensionado para una producción de 6 a 8 horas.

Cómo Polyretec lleva a cabo el proceso de selección.

La tabla de selección anterior es un punto de partida, no una especificación final. En la práctica, Polyretec solicita cuatro cosas antes de configurar una línea: una muestra representativa de la materia prima de al menos veinte kilogramos, la producción deseada en kilogramos por hora y horas por año, la aplicación posterior prevista para el pellet y las limitaciones del sitio, que cubren el área de piso disponible, el suministro de energía y los permisos para el descarga de agua. Un ensayo de prueba en la línea de prueba de la fábrica entonces establece el rendimiento real, el contenido de ceniza real y el consumo específico de energía real para ese material específico, lo cual constituye una base mucho más confiable para una decisión de compra que cualquier tabla.

El rendimiento es el número que más frecuentemente se subestima. Un balde de película de mulch agrícola con un veinte por ciento de contaminación y un ocho por ciento de humedad, produce aproximadamente entre el setenta y el setenta y cinco por ciento de su peso entregado como pellet terminado, tras tener en cuenta la eliminación de la contaminación, la pérdida de finos y los desechos del filtro. Construir un caso de negocio sobre una asunción de rendimiento del noventa por ciento para esa materia prima producirá un resultado gravemente equivocado, y la ejecución de pruebas es la manera de evitarlo.

17. Capacidad de granulado downstream de Wanplas

El extrudor de un sólo tornillo integrado en una línea de reciclaje de película PP PE de Polyretec está optimizado para una sola tarea: convertir escamas de película lavadas y secas por compresión en granulados limpios y reciclados con doble desgasificación y filtración del fundido. Realiza esta tarea de forma eficiente y con un consumo específico de energía bajo. No es, sin embargo, una máquina de compuestado, y algunas empresas de reciclaje necesitan capacidad de compuestado junto a su línea de lavado.

Cuando la extrusión de reciclaje de un solo tornillo no es suficiente

Hay tres situaciones en las que se requiere una máquina diferente. La primera es la incorporación de relleno y aditivos: agregar carbonato de calcio, talco o fibra de vidrio al reciclado para alcanzar las especificaciones de rigidez o costo del cliente requiere la capacidad de mezcla distribuitiva y dispersiva de una máquina de dos hélices rotativas, que una extrusora de reciclado con una sola hélice no puede igualar. La segunda es la compatibilización de corrientes de poliolefinas mixtas: mezclar fracciones de PP y PE con un compatibilizante para producir una aleación útil requiere una entrada de corte precisa y controlada a lo largo de un husillo configurable. La tercera es la dilución de masterbatch de color con una carga alta y requisitos de dispersión ajustados, donde la calidad de mezcla de una máquina de dos hélices produce una uniformidad del color notablemente mejor.

La ruta integrada

Para la combinación secuencial de alto rendimiento de los flocones lavados y para el pelletizado de grado modificado que requiere aditivos, compatibilizadores o masterbatch de color, Wanplas suministra sistemas de pelletizado que se integran directamente con las líneas de lavado de Polyretec. Como ambos provienen del grupo Wanplas, la interfaz entre la línea de lavado y el sistema de combinación está diseñada en lugar de improvisada: la descarga del secador de presión, la disposición de alimentación lateral, la arquitectura de control y las conexiones útiles se especifican como un proyecto único.

La arquitectura práctica es sencilla. La línea de lavado de Polyretec maneja la apertura de los balles mediante secado por compresión y suministra laminillas calientes y secas compactadas. Esas laminillas se alimentan, ya sea directamente o a través de un alimentador lateral regulado para garantizar la flexibilidad de cada lote, a un sistema de dos hélices co-rotatorias suministrado por Wanplas, con alimentadores gravimétricos para los rellenos y los aditivos, alimentación lateral para la fibra o para los minerales cargados, ventilación doble para la devolatilización y filtración de la masa antes de la granuladora. El resultado es una instalación única que puede producir tanto un pellet de reciclado limpio como un material compuesto de especificaciones premium desde la misma parte frontal del proceso de lavado.

Decidir si es necesario

La mayoría de los recicladores de película no necesitan la compuestación de hélices gemelas en el primer día. Si su negocio convierte los residuos de película en granulados reciclados de uso general vendidos según la calidad, la línea integrada de una hélice en la serie PTW es el equipo adecuado, y agregar la capacidad de compuestación significaría invertir capital sin recibir devolución. Si su negocio proporciona compuestos de calidad estandarizada para moldeadores o extruders, en los que el cliente especifican la carga de relleno, un valor de rigidez o un color, entonces la ruta de hélices gemelas es necesaria y se debe planificar en el diseño de la planta desde el principio, porque la retroactivación implica reconstruir el manejo de materiales entre las dos mitades de la planta. Discutir la hoja de ruta completa de los productos durante cinco años en la fase de especificación no cuesta nada y frecuentemente cambia la decisión de diseño.

18. Problemas comunes y soluciones.

En cada línea de reciclaje de film, se encuentran los mismos problemas de producción. Lo que separa una planta bien administrada de una que está luchando es la velocidad de diagnóstico: saber cuál de las varias causas posibles es la que debe verificarse primero, y en qué orden. La tabla a continuación organiza los siete problemas más comunes por causa y acción correctiva.

Tabla 13 — Línea de lavado de envases de PET de grado alimenticio de Polyretec: especificaciones técnicas del módulo de trituración en húmedo.
ProblemaCausas más probablesMedidas correctoras, en orden de prioridad
Los pellets contienen burbujas o huecos.Humedad residual superior al 1 por ciento que entra en el extrusor; la salida de vacío no alcanza el nivel objetivo; la junta de fusión entre las salidas se rompe; la ventilación de vapor del secador comprimido está bloqueadaMedir la humedad de los escamas en la salida del secador por extrusión; limpiar y verificar la rejilla de extracción de vapor y las ranuras del tambor; verificar el rendimiento de la bomba de vacío y la línea de vacío en busca de transferencia de polímeros; verificar el perfil de calentamiento del tambor en el secador por extrusión; confirmar que el tornillo del extrusor es del diseño de reciclado de película adecuado, con un sellado de fundido intacto.
Rotura de la corriente en el pelletizador (sistemas de corriente)Burbujas generadas por humedad que debilitan el filamento; la temperatura de fundición demasiado alta reduce la resistencia; partículas no fundidas; alimentación inestable que provoca fluctuaciones de la presión de fundición; temperatura demasiado alta o demasiado baja del baño de enfriamiento.Soluciona primero el problema de la humedad; reduce la temperatura de fusión en pasos de 5 grados Celsius y observa; comprueba la caída de presión del filtro y cambia las cerámicas si es elevada; comprueba el funcionamiento del alimentador y el llenado de la sección de alimentación; ajusta la temperatura del baño de agua y la longitud de la trayectoria de las hebras
Alto contenido de cenizas en el pelletIntensidad de lavado insuficiente para el nivel de contaminación; velocidad del rotor del lavador por fricción demasiado baja o manijas desgastadas; depósito de flotación sobrecargado o turbulento; filtro de fusión demasiado grueso; malla de trituradora demasiado grande, lo que deja fragmentos grandes que no se lavan bien.Mida la ceniza en puntos intermedios para localizar dónde está pasando la contaminación; aumentar la velocidad del rotor de la llave de fricción hacia 1000 rpm; inspeccionar y reemplazar las palas desgastadas; reducir la producción del tanque flotante o aumentar el tiempo de permanencia; ampliar la filtración un grado a la vez; considerar una abertura de la rejilla de la trituradora más pequeña
Puntos negros en el pelletPolímero carbonizado de las zonas muertas del tornillo y del cilindro; material degradado en el adaptador o el molde; temperatura de fusión excesiva; intervalo de cambio de la pantalla demasiado prolongado; contaminación que pasa por el filtroPurga el extrusor a fondo con compuestos de purga; inspecione el husillo, el adaptador y la matriz en busca de depósitos quemados y limpielos mecánicamente; verifique si existen tornillos dañados u oxidados que causen estancamiento; reduzca la temperatura de fusión; acorte el intervalo de cambio de la pantalla; compruebe la integridad del paquete de la pantalla y que no exista un camino de derivación alrededor de la placa de rompe.
Fuerte olor en el pellet finalVacío de desgasificación inadecuado; temperatura de fusión demasiado alta; tiempo de permanencia prolongado y zonas sin circulación; carga microbiológica procedente de la materia prima almacenada en húmedo; no se realiza lavado en caliente en el caso de películas usadas contaminadasVerificar si el nivel de vacío alcanza menos de 0,08 megapascal o mejor; añadir o profundizar la zona de descompresión en la válvula de ventilación; reducir la temperatura de fundición; considerar la separación de la masa fundida mediante inyección controlada de agua o nitrógeno; añadir lavado con caustic caliente en la anterior etapa del proceso; reducir el tiempo de almacenamiento de la materia prima antes del proceso.
Baja producción en comparación con el valor indicado en la placa de característicasLa sección de alimentación del extrusor no está completamente llena debido a la baja densidad bruta; la velocidad del alimentador de fuerza es demasiado baja; el tornillo y el cilindro están desgastados, lo que permite el flujo inverso; el filtro de la masa fundida está obstruido; el secador está ofreciendo un rendimiento inferior; el motor está en el límite de corriente debido a la excesiva viscosidad de la masa fundidaRevisar el nivel de llenado de la garganta de alimentación con el ojo, aumentar la fuerza del alimentador o la velocidad de evacuación del secador, medir el desgaste del engranaje y el tambor frente a sus dimensiones originales, cambiar las pantallas y monitorizar la recuperación de la caída de presión; verificar que el caudal del secador exprimido coincida con la demanda de la extrusora; comprobar que la temperatura del material en la garganta de alimentación se encuentra entre 80 y 110 grados Celsius.
Filtrado del hervor: bloqueo demasiado rápido.Rendimiento de lavado inferior al nivel especificado para la filtración; materia prima más sucia que en el caso de diseño; filtro demasiado fino para el nivel de contaminación real; carga de papel o fibra que sobrevive al lavado; polímero degradado que genera gelesMide el contenido de ceniza en escamas antes de la extrusión para cuantificar la falta de lavado; restaure el rendimiento de lavado antes de cambiar el filtro; si la contaminación es realmente mayor que el diseño, actualice a un filtro de retroflushing continuo o autolimpiante; agregue una etapa de prefiltrado grueso antes del filtro fino; reduzca la temperatura de fusión para limitar la formación de geles.

El principio diagnóstico que vale la pena recordar

Casi todos los problemas de calidad en el extremo del pellet en una línea de reciclado de film se originan en la parte superior, en el lavado o el secado, no en el extrusor. El extrusor es el lugar donde los problemas se vuelven visibles, lo que lo convierte en el lugar natural para buscar, y es por eso que se desperdicia tanto tiempo ajustando los parámetros del extrusor para compensar una deficiencia en el lavado. Establecer una rutina de medición del contenido en ceniza de las escamas y la humedad de las escamas en la salida del secador de estirado permite identificar inmediatamente si un problema se encuentra arriba o abajo de la línea de reciclado, y ese único paso de disciplina de diagnóstico ahorra más tiempo de producción que cualquier otro hábito en una planta de reciclado.

19. Aplicaciones de granos de película reciclada.

El pellet de film de PP y PE cuenta con un mercado real y en expansión, pero ese mercado está segmentado según el rango de calidad. Conocer a qué aplicaciones puede servir realmente su rango de calidad y lo que realmente pide cada aplicación determina tanto su posición de precios como las especificaciones de su equipo.

Bolsas de basura y bolsas de residuos.

La única salida de gran volumen para la pelete de film LDPE reciclado. Las bolsas de basura toleran el color gris y negro, aceptan un contenido de cenizas de hasta aproximadamente el dos por ciento y no requieren cumplir con las normas de contacto con alimentos. El procesamiento de la película soplada sí exige una resistencia al derretimiento adecuada y un conteo bajo de geles y puntos negros, ya que los geles causan inestabilidad en las burbujas y defectos visibles en las películas finas. Los pellets de grado utilitario procedentes del reciclado de film agrícola encuentran aquí un hogar natural, generalmente mezclados con una proporción de material virgen para estabilizar el procesamiento.

Film de mulch agrícola y mantillo

El LDPE reciclado regresa directamente a la producción de film agrícola, cerrando el circuito de la misma corriente de materiales. El film de mulch negro es particularmente tolerante, ya que el masterbatch de negro de carbono cubre toda la variación de colores. Los requisitos son mecánicos: una resistencia a la tracción y un alargamiento adecuados para sobrevivir a la colocación mecánica, así como una estabilización UV adecuada para la vida del campo previsto. El contenido en ceniza hasta el dos por ciento generalmente es aceptable.

Irregular, con forma de lente; algunas colas

Tubo de irrigación, tuberías de goteo y tuberías corrugadas de polietileno extrusionadas constituyen un mercado fuerte para el reciclado de calidad intermedia y utilitaria. El grosor de las paredes es generoso en comparación con el del film, por lo que las inclusión ocasionales son tolerables, y el entorno de servicio enterrado no requiere calidad estética. El tubo de presión constituye una cuestión diferente: exige un MFR controlado, un comportamiento hidroestático verificado a largo plazo y una baja contaminación, por lo que la mayoría del tubo de presión utiliza solo una fracción limitada de reciclado en la capa intermedia de una pared de múltiples capas.

Cajas moldeadas por inyección, pallets y recipientes

El PP reciclado procedente de bolsas tejidas y FIBC se convierte naturalmente en productos industriales moldeados por inyección: cajas de transporte, palets, macetas, bandejas para herramientas y cubos de construcción. Estas piezas tienen paredes gruesas, son estructuralmente resistentes y generalmente de color oscuro. La resistencia al impacto es importante, por lo que no debe degradarse el material excesivamente, y una MFR constante es esencial para mantener estables los ciclos de moldeo.

Capas internas de la película de embalaje multicapa.

La salida de mayor valor accesible para el reciclado de buena calidad. En una estructura de film soplado de tres capas o cinco capas, la capa intermedia puede contener una fracción considerable de material reciclado, mientras que las capas virgen de la película proporcionan calidad de superficie, sellabilidad y cualquier barrera de contacto con alimentos necesaria. Los requisitos son exigentes: la ceniza debe ser inferior al uno por ciento, el contenido de gel y de puntos negros muy bajo, la resistencia a la rotura por moldeo (MFR) constante y el olor aceptable. Para lograr esto, es necesario el lavado en caliente, la filtración fina o doble de la fusión y un control disciplinado de la temperatura de la fusión, por lo que la discusión de las especificaciones del equipo en secciones anteriores tiene importancia comercial.

Suporto de geotextil y geomembrana.

Las aplicaciones de la ingeniería civil (geomembranas de respaldo, material para el control de la erosión, geocompuestos para drenaje) utilizan grandes volúmenes de poliolefina reciclada y toleran un contenido de ceniza y color oscuro relativamente alto. La estabilidad a largo plazo en presencia de UV y de la química del suelo es el principal requisito técnico que se cumple gracias a los paquetes de estabilizadores, y no a la pureza del material reciclado.

Corredera de cables, tableros de construcción y molduras industriales

Los orificios de volumen adicionales incluyen conductos de protección para cables, lonas de construcción temporales, membranas antivapor, y una amplia gama de moldes industriales no críticos. Estas aplicaciones generalmente se especifican según el rendimiento mecánico en lugar de por el origen del material, lo que hace que el MFR y el contenido de cenizas coherentes sean más importantes que la pureza absoluta.

20. Servicio y soporte.

Una línea de reciclaje es una planta de proceso continuo, no una máquina independiente, y la diferencia entre una planta que alcanza la producción nominal en seis semanas y una que lucha durante un año es casi exclusivamente una cuestión de calidad del soporte. Polyretec, una fábrica de Wanplas, respalda sus líneas de reciclaje de película de PP PE con un programa de soporte diseñado alrededor de más de cien proyectos completados, cobertura de servicio en más de cincuenta países y un equipo de veinticuatro o más ingenieros.

Pruebas antes del envío.

Cada línea se monta y se funciona en fábrica antes de su envío. Un funcionamiento mecánico verifica el alineamiento, las temperaturas de los rodamientos, las corrientes de impulsión y los sistemas de interconexión de control a lo largo de toda la línea. Cuando el cliente suministra la materia prima con antelación, se realiza una prueba de producción con el material real para verificar la producción, la humedad en la descarga del secador de compresión, el contenido en cenizas y la calidad de los pellets antes de que el equipo abandone la fábrica y no cuando se comience a poner en funcionamiento en el lugar del cliente. Los resultados de la prueba se documentan y se entregan con la máquina.

Ejemplos de recorridos de prueba

Los clientes potenciales están invitados a enviar muestras de material para procesar a prueba en la línea de pruebas de fábrica antes de cualquier compromiso de compra. La prueba establece los tres números que determinan el caso de negocio: el porcentaje de rendimiento real, el consumo específico de energía real en kilovatios-hora por kilogramo y la calidad de los peletes alcanzable real medida por cenizas, MFR y inspección visual. Para materias primas poco comunes, como film altamente impreso, estructuras laminadas o material agrícola notablemente sucio, esta prueba es la única forma confiable de especificar la línea correctamente.

Instalación y puesta en marcha

Los ingenieros se presentan en el sitio para supervisar la instalación mecánica, verificar las conexiones eléctricas, rellenar el circuito de agua y llevar a cabo la puesta en marcha, así como una iniciación por fases que lleva la línea a la potencia nominal de forma controlada. La puesta en marcha incluye establecer el conjunto inicial de parámetros del proceso para la materia prima específica del cliente y registrarlo como una receta de referencia en el sistema de control, de manera que los operadores tengan un punto de partida conocido y válido al que regresar después de cualquier cambio en la materia prima.

Capacitación del operador y del mantenimiento.

El entrenamiento abarca la operación diaria, la evaluación de la materia prima, el ajuste de los parámetros, el procedimiento para cambiar la pantalla, el cambio de cuchillas y el ajuste de las distancias, la operación de tratamiento del agua, incluida la dosificación del floculante, la rutina de toma de muestras de calidad y los procedimientos de seguridad para la trituradora, los tanques de lavado en caliente y la extrusora. El entrenamiento se ofrece durante la puesta en marcha y se complementa con documentación. El entrenamiento de mantenimiento cubre los intervalos de inspección programados para las cuchillas, las alas de la losa de fricción, los tornillos del secador de compresión, la medida del desgaste del tornillo y el tambor de la extrusora y el servicio de las bombas y las válvulas.

Política de repuestos.

Wanplas aplica un compromiso de piezas de repuesto a nivel de grupo de 500 USD de piezas gratuitas por año, que cubre las consumibles y piezas de desgaste rutinarias dentro de ese límite. Más allá del límite de piezas gratuitas, se proporciona una lista recomendada de piezas de repuesto para cada línea que incluye cuchillas de trituradoras, patas de mezcladores de gravedad, paquetes de mesetas, juntas, rodamientos y componentes de transmisión, identificando los artículos que se agotan rápidamente para que la planta pueda tener un inventario adecuado en lugar de esperar a la entrega cuando una pieza de desgaste falla.

Asistencia remota y monitorización de datos

El monitoreo remoto con adquisición de datos está disponible como opción configurada. Los datos registrados del proceso –presión de la masa fundida, temperatura de la masa fundida, corrientes del motor, nivel de vacío, lecturas de humedad y caudal– permiten a los ingenieros de fábrica diagnosticar problemas a distancia y solucionarlos, a menudo, sin realizar ninguna visita in situ. Los datos de tendencias asimismo constituyen la base para la ejecución del mantenimiento predictivo: un aumento lento de la corriente del accionamiento principal con producción constante es una señal temprana de desgaste del tornillo y el barril, que es invisible al observador diario.

Visitas a la fábrica.

Los clientes están invitados a visitar la instalación de fabricación para inspeccionar líneas en construcción, observar pruebas y entrevistarse con el equipo de ingeniería. Para una compra capital de esta escala, ver la calidad de fabricación de los tanques, el acabado de los tornillos y el estándar de construcción del panel eléctrico dice al comprador más que cualquier hoja de especificaciones. Las visitas pueden combinarse con una prueba práctica con muestras, de manera que una visita abarque la verificación de la fábrica y la cualificación del material.

21. Preguntas Frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre una línea de reciclaje de película en dos etapas y una en una sola?

Una línea en dos etapas separa el lavado y el empaquetado en dos procesos independientes: la escama lavada se seca hasta un contenido de humedad del ocho al doce por ciento, se almacena y a continuación se vuelve a introducir fría en una línea de empaquetado separada. Una línea en una etapa integra un secador de estrangulación que elimina la humedad por debajo del uno por ciento y suministra la escama caliente a unos ochenta a ciento diez grados Celsius directamente a la sección de alimentación del extrusor, sin almacenamiento intermedio. La ruta en una etapa generalmente ahorra del quince al veinticinco por ciento de la energía de la cadena térmica, produce una calidad de empaquetado más uniforme, ocupa entre el veinte y el treinta por ciento menos de espacio y requiere de uno a dos operadores menos por turno. La ruta en dos etapas conserva la flexibilidad de vender la escama lavada como producto intermedio.

¿Cuánta humedad queda en el escamas después de un secador de compresión?

Por debajo del uno por ciento, de forma uniforme, cuando el secador de compresión está dimensionado correctamente y su evacuación de vapor está funcionando. Esto se compara con un ocho al doce por ciento de un solo centrifuga mecánico de chatarra de película. La reducción se logra a través de la compresión mecánica que expulsa el agua libre y capilar, combinada con el calentamiento del tanque que destila el agua de unión en forma de vapor, con este vapor evacuado a través del orificio del tanque en lugar de ser transportado a la salida. Si la humedad de la descarga es superior al uno por ciento, compruebe primero la trayectoria de extracción de vapor y el perfil de calentamiento del tanque.

¿Una sola línea puede procesar bolsas tejeras de PP y película PE?

Sí, y la mayoría de las líneas comerciales lo hacen. El PP y el PE flotan en el agua, por lo que la etapa de separación por flotación no los distingue entre sí, y ambos procesan en la misma cadena de lavado. Las diferencias se encuentran en la extrusora: el PP requiere una temperatura de fusión más alta, habitualmente de doscientos diez a doscientos cuarenta grados Celsius, frente a los ciento noventa a doscientos veinte para el LDPE. Operar una corriente mixta de PP y PE produce un pellet con propiedades intermedias, lo que es aceptable para muchas aplicaciones industriales, pero no para productos de calidad para films. Cuando ambos deben mantenerse separados, programa la línea: ejecuta PP durante un período, elimina el material, y luego ejecuta PE, en lugar de intentar la separación simultánea.

¿Qué tasa de reciclado del agua es realista?

Del 80 al el 90 por ciento con un circuito de tratamiento correctamente diseñado que comprende sedimentación, flotación de aire disuelto, filtra­ción y retorno controlado. El agua recién preparada es entonces solo del 8 al 15 por ciento del volumen circu­lante, reemplazando el agua perdida con el fra­me, la lósa y por evaporación. Para lograr el extremo superior, se requiere una dosificación de floculante que se gestiona activamente en vez de configurarse e olvidarse, y un sistema de retorno en cascada que envíe el agua más limpia para el enjuague final y el agua de peor calidad para el triturador y la prelimpieza.

¿Cómo redujo el olor en el pellet de película postconsumo reciclado?

Trabaja con cinco mecanismos de control en orden de rentabilidad. Añade un lavado caliente con causticos a setenta y cinco a ochenta y cinco grados Celsius para eliminar el residuo microbiológico y graso antes de la fusión. Profunda la desgasificación a vacío hacia los mínimos 0,09 megapascales y añade una zona de descompresión que maximice la renovación de la superficie del baño en la válvula. Reduce la temperatura del baño, ya que la generación de olores a causa de la degradación aumenta exponencialmente con la temperatura. Elimina las zonas muertas y acorta el tiempo de permanencia. Finalmente, considera el desgasificacion controlada del baño con una pequeña inyección de agua o nitrógeno antes de la válvula a vacío. Juntos, estos trabajos pueden llevar a un reciclado de film de usuario final de la categoría VDA 270 de grado cuatro o cinco a un grado tres o tres y medio.

¿Cuál es el consumo energético típico de una línea de reciclaje de película de PP y PE?

El consumo específico total de energía en una línea de un solo paso oscila entre 0,30 y 0,45 kilovatios-hora por kilogramo de pellet terminado. La película de LDPE limpia que se utiliza después de la industria se encuentra en el extremo bajo, aproximadamente entre 0,28 y 0,33. La película de abono agrícola contaminada con residuos agrícolas se encuentra en el extremo alto, aproximadamente entre 0,42 y 0,50, debido a que necesita más etapas de lavado, lavado en caliente y una diferencia de presión de filtración de la disolución mucho mayor. La extrusión representa entre el cuarenta y el cincuenta por ciento del total, el estirar y secar entre el dieciocho y el veinticinco por ciento, el lavado entre el quince y el veinte por ciento, el triturar entre el ocho y el doce por ciento y el peldecimiento con aditivos entre el ocho y el doce por ciento.

¿Qué filtración de fusión debo elegir para la película agrícola?

Un filtro de limpieza continua o un filtro automático de autolimpieza en el intervalo de cien a ciento cincuenta micrómetros. Los cambiadores de pantalla de tipo pistón, que funcionan bien para la película limpia y ligeramente contaminada, se obstruyen demasiado rápidamente en la película enmullecida debido a que las finas partículas minerales sobreviven incluso con un buen lavado. Una prueba práctica: si el intervalo de cambio de pantalla en un cambiador de pistón desciende por debajo de unos cuarenta y cinco minutos, o bien es necesario mejorar el lavado o actualizar la tecnología de filtración. Soluciona primero el lavado, porque eliminar la contaminación en la fase de fundición es el lugar más caro de la línea para hacerlo.

¿Qué rendimiento de pellets puedo esperar del film de mulch agrícola?

Aproximadamente el setenta y cinco por ciento del peso del balde entregado para material con un veinte por ciento de contaminación y un ochenta por ciento de humedad, después de tener en cuenta la eliminación de la contaminación, la pérdida de productos finos durante el lavado y los desperdicios del filtro de fusión. El recorte de LDPE posterior a la etapa industrial produce un rendimiento del noventa y dos al noventa y seis por ciento. La película de empacado posterior al consumo con un veinte por ciento de contaminación generalmente ofrece un rendimiento del ochenta y ocho al noventa y dos por ciento. Construir un caso de negocio en un supuesto de rendimiento optimista es el error financiero más común en el reciclaje de películas, por lo que una prueba de muestreo de la materia prima real vale la pena antes de comprometerse con un tamaño de la línea.

¿Necesito un silo homogeneizador?

Si vende a clientes que especifican la consistencia -y esos son los clientes que pagan mejor-, sí. Un silo homogeneizador que mezcla cuatro a ocho horas de producción suaviza la variación a corto plazo en color, velocidad de fusión y humedad hasta formar un lote consistente. Sin él, la variación horaria se lleva directamente al cliente, y las quejas sobre la incoherencia entre lotes limitarán su mercado a los compradores que no son sensibles a la calidad. Se trata de una de las mejoras de calidad más económicas disponibles en una planta de reciclaje.

22. Conclusión

La mejor línea de reciclaje de película PP PE con un sistema de granulado en una sola etapa no se define por el extrusor más grande o la mayor capacidad nominal. Se define por la medida en que la línea resuelve de manera completa las cuatro dificultades fundamentales de la película: la alta superficie y la molesta humedad residual, la muy baja densidad aparente, lo que desestabiliza el alimentación convencional, la contaminación por minerales abrasivos, que destruyen las piezas de desgaste y, finalmente, las tintas, adhesivos y residuos absorbidos que sobreviven al lavado en frío. Una línea que resuelve todos estos factores de manera equilibrada superará a una línea con un extrusor más grande y un frente de lavado débil en todos los niveles de calidad y en todas las medidas de coste.

La arquitectura de un solo paso es la solución estructural al problema de la humedad. Al llevar el materia prima a partir del 8 al 12% de humedad hasta por debajo del 1% en un secador de compresión caliente y alimentarla caliente y compactada directamente al extrusor, la línea elimina las etapas intermedias de secado, almacenamiento y recalentamiento de una planta de dos pasos. Las consecuencias se observan en toda la operación: un 15 a 25% menor energía de la cadena térmica, eliminación de la reabsorción de humedad atmosférica, eliminación de un canal de contaminación secundario completo, alimentación estable del extrusor y, por consiguiente, presión de fusión estable, un historial térmico más corto con menor degradación y menos olor, un tamaño menor del 20 a 30% y de uno a dos operarios por turno menos.

Acerca de este núcleo, las decisiones restantes dependen del material de alimentación. El tritura- miento húmedo con material de cuchilla especificado correctamente y un espaciado de 0,2 a 0,5 milí- metros protege la línea de la abrasión. Dos o tres etapas de lavado por fricción a siete cientos a mil revoluciones por minuto eliminan la suciedad unida; un tanque de separación por flotación aprovecha el margen de densidad entre poli- olefinas y todo lo más pesado; el lavado en cal dobles con cal ázpica a setenta y cinco a ochenta y cinco grados Celsius se encarga de la carga de tinta, adhesivos y materia micro- biólógica. Una extruder de un único tornillo con alimentación forzada, una relación de compresi- ón de 3:1 a 3,5:1, un tornillo de barrera con cabeza mezcladora y doble desgasificación convierte ese trozo en fundición limpia. La filtración de fundición se ajusta al nivel real de contaminación y un método de moldeo alí- mentado a la producción y los objetivos de calidad completan la cadena. El tratamiento del agua devuelve el ochenta al noventa por ciento del agua circulan- te y toda la línea consume desde 0,30 a 0,45 kilovatios por kilo.

Polyretec, una fábrica de Wanplas que desde el año 2010 recicla equipos para la fabricación de plásticos con más de cien proyectos en más de cincuenta países, suministra esta línea como la serie PTW, que va de trescientos a mil quinientos kilogramos por hora, configurada de acuerdo a la materia prima real del cliente en lugar de las especificaciones de un catálogo. Cuando el negocio también requiere grados compuestos, rellenos o compatibilizados más allá del reciclado puro, Wanplas suministra sistemas de pelletización de doble hélice que se integran directamente con la línea de lavado de Polyretec como un proyecto diseñado por el grupo. El soporte va desde las pruebas de muestras previas a la adquisición, pasando por los ensayos en fábrica, la instalación y puesta en marcha, la formación de operadores, la política gratuita de piezas por valor de 500 dólares del grupo, el monitoreo remoto y las visitas abiertas a la fábrica.

Si vas a evaluar una línea de reciclaje de film PP PE en 2026, el paso más valioso que puedes realizar también es el más sencillo: envía una muestra representativa de tu materia prima real, junto con la salida deseada, la aplicación de pelletización prevista y los requisitos del sitio. Una prueba con ese material te permitirá obtener un rendimiento real, un consumo específico de energía real y una calidad de pellet real, los tres números en los que depende realmente tu caso de negocios. A partir de ahí, se puede construir una configuración de línea adaptada a la materia prima en lugar de basarse en una suposición. También puedes visitar la fábrica, ver una línea en prueba y observar la calidad de fabricación por ti mismo antes de comprometerte.


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