A menudo, conseguir una separación limpia en una línea de lavado de plástico depende de un control de aspecto poco elegante: el nivel de agua dentro del tanque de separación por flotación. Desde su creación en 2010, Polyretec, una fábrica de Wanplas, ha suministrado cientos de líneas de lavado en más de 50 países, y el único ajuste que más frecuentemente determina si un operador envía una fracción flotante purísima del 99 por ciento o una mezcla contaminada es el nivel del agua en el tanque de flotación. Este manual está redactado como un manual para ingenieros de campo. Explica por qué unos pocos milímetros de cambio de altura del nivel de agua alteran la física de la separación por densidad, muestra las cuatro superficies funcionales que controla el nivel, proporciona un procedimiento de ajuste repetible en 7 pasos, enumera las variables que se deben ajustar junto con el nivel y ofrece una matriz de averías donde se indican cuál es el problema y cómo solucionarlo. El objetivo es sencillo: permitir que ajuste, verifique y fije un nivel de agua que procese una separación estable bajo condiciones reales y fluctuantes en la planta.
Un depósito de separación de flotación (a menudo llamado depósito de flotación o depósito de lavado de flotación) separa los plásticos por densidad utilizando agua como medio. Los polímeros livianos, como el polietileno y el polipropileno, suben a la superficie y se llevan fuera como fracción flotante; los polímeros más densos, como PET, PVC y PS, así como la arena, el vidrio y el metal, se hunden y son arrastrados por un tornillo en el fondo como fracción de sedimentación. El nivel del agua no es una decoración. Define la altura de la superficie, la profundidad sumergida de los tornillos de descarga, la zona de sedimentación tranquila en el fondo y el tiempo de estancia disponible para que las partículas viajen hacia su salida correcta. Móvelo en 10 mm y puede convertir un trozo de botella PET de “sedimento” a “flotación falsa”. Esa sensibilidad es exactamente la razón por la que existe este artículo.
Antes de entrar más en detalle, una regla de casa para toda esta guía: nunca ajustamos el nivel del agua por separado. La velocidad de alimentación, la velocidad del tornillo, el flujo de agua de repuesto, la calidad del agua y la temperatura se combinan con el nivel. Trata al nivel como al dial principal, pero siempre ajústalo junto con las variables de soporte descritas en la sección 4, o el resultado no será válido cuando cambie la configuración y se modifique la mezcla del material de partida.
1. Física de la separación por flotación (sumergible-flotante).
La separación en un tanque de flotación está determinada por la densidad, el tamaño de las partículas, la viscosidad del fluido y los efectos superficiales. Una vez comprendidos estos cuatro factores, cada decisión relacionada con el nivel de agua se vuelve predecible en lugar de ser un proceso de ensayo y error.
1.1 La ventana de densidad en torno al agua
El agua limpia a 20 grados C tiene una densidad de 1,00 g/cm3. La fracción flotante está compuesta de polímeros más ligeros que el agua; la fracción que se hunde es todo lo más pesado. En la tabla siguiente se enumeran los intervalos de densidad típicos que deciden en qué lado de la superficie del agua termina una partícula. Tenga en cuenta los márgenes: el polietileno de baja densidad y el polipropileno flotan con un margen confortable, mientras que el poliestireno y el PVC se encuentran muy cerca o muy por encima de la línea del agua, por lo que son sensibles a cualquier cambio en la densidad del medio.
| Material | Densidad típica (g/cm3) | Comportamiento en agua. | Nota práctica |
|---|---|---|---|
| Polietileno de baja densidad (PELD) | 0,915 a 0,925 | Flota con fuerza. | Dificil de mantener sumergido; fácil de sobrecargar |
| Polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) | 0,915 a 0,935 | Agujas flotantes. | Similar a LDPE en la flotación |
| Polietileno de alta densidad (HDPE) | 0,940 a 0,965 | Agujas flotantes. | Los artículos rígidos necesitan una humectación completa para liberar el aire atrapado. |
| Polipropileno (PP) | 0,890 a 0,910 | Flota con más fuerza. | Reciclado más estable |
| Poliestireno (PS) | 1.04 a | Pesas en agua. | Casi neutro; necesita un medio pesado para separarse del PVC |
| Cloruro de polivinilo (PVC) | 1,35 a 1,45 horas | Pesas. | Fase de sedimentación estable |
| Tereftalato de polietileno (PET) | 1,38 a 1,40 | Pesas. | Producto de la barcera principal; propenso a dispositivos falsos a través de burbujas |
| Arena y arena mineral. | 2,5 a 2,7 | Pesas rápidas. | Asienta en el fondo, no debe resuspenderse. |
| Aluminio. | 2.70 | Pesas. | Elimina en la fracción del sumidero o por efecto de corriente eddy hacia abajo. |
La conclusión para el trabajo con niveles de agua: la decisión entre flotación y hundimiento es binaria solo cuando el medio realmente se sitúa a 1,00 g/cm3. Cualquier cosa que mueva la densidad aparente del medio hacia arriba - sólidos suspendidos, sales disueltas, temperatura - redibuja silenciosamente la línea entre flotación y hundimiento. Volveremos a esto en la sección 4 sobre la calidad del agua.
1.2 Secado por ascesión de Stokes y por qué la dimensión de las partículas es importante
Para una partícula esférica que se asienta en un fluido viscoso, la velocidad terminal sigue la ley de Stokes:
v = (rho_p menos rho_f) x g x d al cuadrado / (18 x mu)
cuando v es la velocidad de sedimentación, rho_p es la densidad de las partículas, rho_f es la densidad del líquido, g es la aceleración gravitacional, d es el diámetro de la partícula y mu es la viscosidad cinemática del agua. Dos consecuencias motivan el diseño de los tanques. En primer lugar, la velocidad de sedimentación varía con el cuadrado del tamaño de la partícula, por lo que un regenerado PET de 10 mm se sedimenta aproximadamente 100 veces más rápidamente que un flake de 1 mm del mismo material. En segundo lugar, el vacío (rho_p menos rho_f) establece la fuerza impulsora. Un flake de PET (1,38) en agua (1,00) tiene una fuerte tracción descendente; un grano de PS (1,05) casi no tiene, por lo que queda colgado en la columna de agua y puede ser fácilmente confundido con material flotante cuando existen corrientes de superficie.
Por esta razón, las películas planas y los fragmentos delgados se comportan peor de lo que predice la fórmula. Una parte de película gruesa de 30 micrómetros tiene una enorme relación superficie-volumen y un factor de forma muy diferente del esférico, por lo que es retenida por la resistencia y la tensión superficial, deriva con las corrientes y puede ser arrastrada hasta el rebosadero, aunque su densidad aparente indique que debería hundirse. El nivel del agua controla la distancia de desplazamiento horizontal y la tranquilidad de la columna que llega a la salida, lo que aborda directamente el problema del factor de la forma.
1.3 Tensión superficial, burbujas y falsa flotación
El fallo de separación más común en un tanque de flotación no es una lectura errónea de la densidad; es el aire. Las virutas de PET, recién salidas de una trituradora de fricción, llevan microburbujas en sus superficies. Cada burbuja es un diminuto chaleco salvavidas. Una viruta de PET que debería hundirse se mantiene en la superficie y se descarga con la fracción de polietileno. Este "flotación falsa" es la contradicción básica que el ajuste del nivel del agua debe resolver: si se eleva el nivel, se da más tiempo a las burbujas para separarse y a la viruta para hundirse, pero también se aumenta la posibilidad de llevar el material de hundimiento más liviano hacia el rebose. La medida de contrapeso estándar es una suave pulverización en la superficie o un dique de desaireación, además de un nivel de agua estable y correcto, nunca una agitación violenta que sólo produciría más burbujas.
1.4 Efectos de la temperatura
El agua no es un medio constante. El calentamiento de los 20 a los 45 grados C reduce su densidad a aproximadamente 0,990 g/cm3 y reduce la viscosidad en aproximadamente un 40 por ciento. La menor viscosidad acelera la sedimentación, lo cual es útil, pero la disminución de la densidad también estrecha ligeramente la ventana de flotación y puede reducir las materias casi neutras. En invierno, el agua fría es más viscosa, la sedimentación es más lenta y el mismo nivel que funcionaba en verano puede separar de manera insuficiente. Planifique un nivel que se verifique a la temperatura real de operación o agregue un calentamiento moderado a una banda de 25 a 35 grados C cuando la materia prima es sensible a la temperatura.
2. Cuatro caras funcionales del nivel de agua
Un solo número en el indicador de nivel controla realmente cuatro funciones físicas distintas presentes dentro del tanque. Pensar en ellas por separado es la forma más rápida de diagnosticar por qué un cambio ayudó a una fracción y perjudicó a otra.
| Cara funcional: | ¿Qué se controla? | Valor recomendado | Modo de fallo si es incorrecto |
|---|---|---|---|
| Altura de la presa de desague | Elevación de la superficie donde salen la fracción flotante y el agua de desbordamiento. | De 60 a 75 por ciento de la profundidad del tanque por encima del fondo. | Demasiado bajo: fracción flotante no limpiada; demasiado alto: excesivo carry-over de agua. |
| Profundidad de separación eficaz | Limpie la columna de agua desde la superficie hasta la parte superior del tornillo de evacuación. | 300 a 600 mm. | Demasiado corto: limpieza incompleta. Demasiado largo: acumulación de calor y enredo del filtro. |
| Submersión del tornillo o de la correa de descarga. | ¿Qué profundidad ocupa la cinta transportadora flotante por debajo de la superficie? | 11. 50 a 120 mm. | Demasiado poco profundo: la fase de caída es arrastrada hacia la salida de flotación; demasiado profundo: se desperdicia tiempo y agua de residencia. |
| Zona de sedimentación | Capa inferior de baja perturbación para flotación estable | De 150 a 250 mm. | Comportamiento divergente de PP y PE. |
1 Altura de la contención del embalse
El estuario es el borde desde el que sale el material flotante y el exceso de agua. Instalarlo entre el 60 y el 75% de la profundidad total del tanque es equilibrado: lo suficientemente alto como para que la fracción flotante realice un largo recorrido tranquilo hasta la paleta de descarga, pero suficientemente bajo como para no llenar el tanque con agua no utilizada. En las líneas de lavado Polyretec el estuario es ajustable, por lo que el punto de referencia del nivel y la posición del estuario se ajustan en conjunto y no de forma independiente.
2.2 Profundidad de separación efectiva
Esta es la columna despejada neta entre la superficie del agua y la parte superior del tornillo de fracción de sedimentación. Por debajo de 300 mm, las partículas de sedimentación, especialmente películas y pequeños escamas, quedan atrapadas en la zona en que se soplan del tornillo y se llevan hacia el lado de la flotación. Por encima de 600 mm, se obtiene una separación adicional, pero se pierde volumen en el tanque, el inventario de agua y el tiempo de permanencia. El intervalo de 300 a 600 mm es donde se establecen la mayoría de las líneas de lavado de PET y PP/PE.
2.3 Profundidad de la hélice y de la pala
La fracción flotante es levantada por una paleta o una viga giratoria que se sumerge justo debajo de la superficie. Sumergá la viga solo de 50 a 120 mm. Demasiado poco y la paleta arroja una lámina de agua sobre la rejilla de deshidratación, aumentando la carga de secado en el tramo aguas abajo y desperdiciando el agua bombeada. Demasiado profundo y el vórtice de la viga empuja los granos que flotan hacia arriba en el flujo de flotación. La profundidad de sumersión se regula mediante el nivel del agua, por lo que el dial de nivel es el verdadero controlador de esta etapa.
2.4 Zona de sedimentación en reposo
Los 150 a 250 mm inferiores del tanque deben ser la región más tranquila. Las partículas que se沉etan necesitan una capa sin movimiento para depositarse antes de que el tornillo de fondo las recoja. Si el nivel es tan bajo que el tornillo de sink agita esta zona, o si el agua de retorno se vierte demasiado cerca del fondo, la arena y el PET quedan suspendidos y acaban en la salida incorrecta. Proteja esta zona como regla de diseño, luego verifíquela durante la puesta en marcha.
2.5 Qué significa esto en una línea real de Polyretec
En una línea de lavado de botellas de PET de uso alimentario Polyretec, la etapa de separación entre el agua y la flotación se diseña en torno a estas cuatro caras. La tabla a continuación muestra cómo la geometría del nivel se escala según la capacidad de la línea. Las capacidades provienen de la gama de líneas de lavado Polyretec; la geometría del nivel refleja las recomendaciones de ingeniería anteriores y se ajusta en función del proyecto durante las pruebas del material.
| Especificación | Clase de 500 kg/h | CLASE DE 1000 KG/H | Clase de 2000 kg/h | Clase 3000 kg/h. | Clase de 6000 kg/h. |
|---|---|---|---|---|---|
| Capacidad nominal (kg/h) | 500 | 1000 | 2000 | 3000 | 6000 |
| Tanques de separación por flotación-enfocadura | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 |
| Profundidad de separación efectiva (mm) | 300 a 450 | 350 a 500 | De 400 a | 450 a 600 | 450 a 600 |
| Submersión del tornillo de descarga (mm). | 50 a 90 | De 60 a 100 | 70 a 110 | 80 a | 80 a |
| Zona de sedimentación en reposo (mm) | 9. 150 a | De 150 a 230 | 180 a 240 | 200 a 250 | 200 a 250 |
| Velocidad del tornillo del flotante (rpm). | 6 a 12 | 7 a 14 | 8 a 16 | De 9 a 18 años. | De 10 a |
| Consumo de agua (m3 por tonelada) | 0,6 a 1,0 | 0,5 a 0,9 | 0,4 a 0,8 | 0,4 a 0,7 | entre 0,3 y 0,7 |
| Potencia instalada típica (kW, referencia) | 120 a | 200 a 280 | 350 a 480 | 520 hasta 700 | 850 a 1100 |
| Cumplimiento | Cámaras CCD junto con NIR | CE/ISO 9001/ISO 14001 | |||
El mensaje principal: las líneas más grandes no solo tienen tanques más grandes, sino que cuentan con más tanques en serie y una columna de separación ligeramente más profunda. El procedimiento de nivel de agua en la sección 3 es idéntico independientemente del tamaño; solo se modifican el punto de ajuste por tanque y el número de etapas.
3. SOP de ajustamiento del nivel del agua paso a paso
Esta es la parte más importante y más repetible de la guía. Seguídela literalmente en cada nueva línea y después de cualquier cambio importante en la materia prima. La disciplina que más importa es el ajuste de una sola variable: cambia solo el nivel de agua, mantén todo lo demás, mide, registra y, luego, decide.
| Nivel | Acción | Objetivos / aceptación. | ¿Por qué es importante? |
|---|---|---|---|
| 1. Línea de referencia vacío. | Registra la profundidad total del depósito, la altura del eje del tornillo, el dato de la dárnija; monta una escalera graduada y un vaso de globo. | Mida hasta 5 mm de ancho | No puede ajustar lo que no puede medir de forma repetible. |
| 2. Operación con agua limpia | Llenar hasta 20 a 30 mm por debajo del divisor; observar la velocidad de la superficie | La velocidad de la superficie es de 0,05 a 0,15 m/s. | Flujo superficial rápido que conduce a la fase de sedimentación hasta la salida de flotación. |
| 3. Ensayo de carga baja. | Alimente al 40 por ciento de la capacidad nominal; estabilizar 15 a 20 minutos | Cinta estable, sin saltos bruscos | La carga baja permite ver el marco de nivel antes del estrés completo. |
| 4. Muestras de tres puntos | Extraer 1 kg de la salida de flotación, de la salida del sumidero y de la recuperación por rebose; secarla y pesarla. | Calcular la pureza del flotador y la transferencia del residuo | Cuantificamos la separación en lugar de adivinarlo a ojo |
| 5. Trinado de una sola variable | Ajuste el nivel más bien menos 10 mm, ejecute 10 min y vuelva a tomar muestras. | Grafique la evolución del nivel frente a la pureza y el reenvío. | Encuentra el óptimo intermedio sin factores confusos |
| Comprobación del gradiente de carga. | Reprobar al 60, 80 y 100 por ciento de la capacidad. | Ventana de confirmación que permanece llena a plena carga | La carga completa espesa la lecho; el aumento óptimo suele ser de 5 a 15 mm. |
| 7. Cerraduras y paneles de instrumentos. | Escriba el punto de ajuste en el SOP y el HMI; configure las alarmas de nivel a más o menos 15 mm | 000 y | Conserva la ganancia y alerta antes de que se produzcan variaciones de calidad. |
3.1 Paso 1: calibración de referencia para el tanque vacío
Una vez vaciado el depósito, mida y marca la profundidad total desde el fondo hasta el dique, la altura del eje del tornillo de sumidero y la referencia del borde del rebosadero. Instala un gradiente fijo y un lente de inspección en la pared del depósito. Los operadores deberán ser capaces de leer el nivel con precisión de 5 mm a simple vista. Esto puede parecer trivial, pero la mayoría de los movimientos de separación «sin explicación» en las líneas utilizadas se deben a un indicador de nivel que nadie calibró después de un reparo.
3.2 Paso 2: prueba de agua limpia
Llene el tanque a 20 a 30 mm por debajo del divisor y enrolle los tornillos sin material. Deje caer un marcador flotante (un pequeño trozo de LDPE) y mida su recorrido, o utilice una bandera de flujo, para estimar la velocidad de la superficie. El objetivo es de 0,05 a 0,15 m/s. Si la velocidad es demasiado alta, reduzca el caudal del agua de retorno o ajuste el ángulo de la pala de circulación antes de tocar el nivel.
3.3 Paso 3: prueba de material de bajo carga
Introduzca la alimentación al 40 por ciento de la capacidad nominal. Deje que el lecho se estabilice durante 15 a 20 minutos. El punto de iniciar a baja velocidad es para abrir la ventana de separación de forma amplia y encontrar el centro antes de que la línea se vea sometida a una carga excesiva. La alimentación irregular en esta etapa solo oculta el verdadero efecto del nivel, por lo que use una alimentación constante y metida.
3.4 Paso 4: método de muestreo de tres puntos.
Recopile tres muestras de 1 kg: una del vertido del flotador, otra del vertido del sumidero y otra del agua de retorno del desbordamiento (esta última le indicará cuánta materia fina está perdiendo). Secala y pesar cada muestra, a continuación, separalas manualmente o comprueba su densidad para calcular dos números: el porcentaje de pureza del flotador (cuánto del muestreo del flotador es realmente LDPE/PP) y el porcentaje de remanente del sumidero (cuánto del PET/PVC sale mal junto con el flotador). Estas dos curvas son su tabla de puntuación para cualquier cambio posterior.
3.5 Paso 5: ajuste de una sola variable
Cambie el nivel exacto con un plus o un menos de 10 mm, ejecute 10 minutos y vuelva a obtener muestras. Grafique la pureza del flotador y el carry-over de la sedimentación en función del nivel. El óptimo es el punto de intersección donde ambas curvas sean aceptables y el intervalo entre ellas sea el más amplio. No deje de lado la tentación de cambiar también la velocidad del tornillo en ese momento; si cambia dos cosas a la vez, nunca sabrá qué ha solucionado el problema, y la siguiente carga de materia prima lo volverá a dañar.
3.6 Paso 6: verificación del gradiente de carga.
Repita la extracción al 60, 80 y 100 por ciento de la capacidad nominal. Espere que el nivel óptimo se module en un sentido hacia abajo entre 5 y 15 mm a plena carga porque la bandeja de material es más gruesa y la zona de silencio se altera con mayor facilidad. Solo un nivel ajustado en todo el intervalo de carga es seguro para fijar.
3.7 Paso 7: bloquear el punto de ajuste y la alarma
Escriba el nivel verificado en el SOP de la línea y en la receta del HMI. Establezca alarmas de nivel alto y bajo a más o menos 15 mm para que un fallo de flujo de agua hacia arriba genere una alerta antes de que disminuya la calidad del producto. En las líneas de Polyretec, estos datos se almacenan como una receta nombrada, por lo que un cambio de turno o un nuevo gradado de material simplemente invoca la receta correcta en lugar de volver a configurar de cero.
4. Variables asociadas con el nivel del agua
Ajustar solo el nivel es como ajustar solo la velocidad de ralentí de un motor. Estos variables de apoyo deben moverse en concordancia con el nivel o la separación no será efectiva.
| Variable | Rango recomendado. | Acoplamiento con nivel de agua. | Síntoma si no se ajusta. |
|---|---|---|---|
| Velocidad de alimentación / carga del lecho. | kg por m2 por h dentro del rango de rendimiento del depósito. | La sobrecarga anula cualquier nivel establecido | Mezclas de fracción entera, independientemente del nivel |
| Velocidad del tornillo del flotante. | 6 a 18 rpm | La mayor velocidad requiere un nivel más bajo para evitar el arrastre. | Haga que la fase se hunda y floje. |
| Haga que la velocidad del tornillo sea baja. | 3 a 10 rpm | Si es demasiado lento, se acumula arena y vuelve a suspenderse. | Sobresalida inferior, aumento de los desbordes |
| Pala de circulación | Ángulo y velocidad para empujar la superficie, no para presionar hacia abajo | El ángulo incorrecto crea flujo hacia abajo que combate el nivel. | Material que se desplaza hacia abajo en lugar de transportarse |
| Flujo de agua de relleno. | 0,3 a 1,0 m3 por tonelada | Un flujo demasiado alto eleva el nivel y la velocidad de la superficie. | Conducto de desague lleno, nivel inestable |
| Ubicación de entrada de agua de devolución. | De 100 a 200 mm por debajo de la superficie. | Demasiado profundo perturba la zona de quietud. | Haga que la fase se hunda y vuelva a suspenderse. |
| Calidad del agua (sólidos en suspensión) | SS inferior a 30 g/L, densidad media cerca de 1,00 | El alto contenido de SS aumenta la densidad aparente y hace flotar las impurezas. | PS/PVC falsos flotadores, pérdida de PET |
| Temperatura. | De 25 a 35 grados C es preferible | El agua fría se deposita lentamente, necesita un nivel más profundo o calor. | Baja separación en invierno |
| Formación de espuma. | Mínimo; residuos de súper agentes tensioactivos controlados. | La capa de espuma imita un nivel alto falsificado | Sección flotante contaminada, pérdida por rebose |
Velo de alimentación y espesor de la bandeja
El tanque de flotación tiene una carga máxima en kg por metro cuadrado por hora. Si se excede, la capa es tan espesa que las fracciones flotante y de沉imiento se mezclan físicamente antes de que puedan separarse, sin importar lo que diga el nivel del agua. Diseñe el tanque en función de la capacidad de la línea y no agrave el producto alimentario más allá de la carga de diseño esperando que el nivel lo compense.
Velocidades de tornillo
El tornillo de transferencia de flotación gira a entre 6 y 18 rpm, y el tornillo de sumidero a entre 3 y 10 rpm. Unos giros más rápidos suponen más turbulencia y más incorporación, por lo que cuanto más rápido giren los tornillos, más bajo deberá establecerse el nivel para mantener intacta la zona de calma. Ojea los tornillos primero para mover el material de forma fiable, y después ajusta el nivel a lo largo de ellos.
4.3 Ángulo y velocidad de la paleta de circulación
La paleta debe empujar el material a lo largo de la superficie hacia la descarga del flotador, no presionarlo hacia abajo en la zona de sumidero. Un ángulo de presión hacia abajo combate la fijación del nivel y re-suspende el material del sumidero. Configure el ángulo de la hoja para que la corriente superficial se mantenga en la banda de 0,05 a 0,15 m/s medida en el paso
4.4 Agua de reposición y flujo de retorno
El agua de relleno, de 0,3 a 1,0 m3 por tonelada, mantiene el medio limpio, pero una entrada excesiva eleva el nivel y acelera la corriente superficial. El agua de retorno debe ingresar 100 a 200 mm por debajo de la superficie para que no golpee una fuente contra la zona del fondo tranquilo. Equilibre la entrada con la salida para que el nivel esté exactamente en el punto de referencia.
10.4.5 Gestión de la calidad del agua
Las partículas sólidas suspendidas son el enemigo silencioso. A medida que el SS sube hasta 30 g/l, la densidad aparente del medio puede llegar a 1,02 g/cm3, lo suficientemente alta como para hacer flotar falsamente el poliestireno e incluso el PVC ligero. Controla la turbidez en línea o comprueba la densidad específica con un hidrómetro cada turno; cuando la densidad del medio se modifica, cambia el agua o conduce el medio por un filtro lateral en lugar de ajustar el nivel, lo que solo enmascararía el problema.
Temperatura y espuma
El agua fría en invierno se deposita lentamente; es posible prolongar el tiempo de permanencia al aumentar ligeramente el nivel o calentar el circuito a una banda de trabajo de 25 a 35 grados Celsius. La espuma procedente de los tensioactivos residuales en la etapa de lavado constituye una superficie falsa que parece un nivel elevado y contamina la fracción flotante; manténgala controlada mediante la eliminación de espuma y la depuración, y no reduciendo el nivel hasta que la espuma se forme.
5. matriz de diagnóstico de fallos
Cuando la separación está desactivada, utilice esta matriz para pasar de los síntomas a la causa raíz y las contramedidas. El nivel del agua aparece en la mayoría de las filas porque es el control más utilizado, pero observe cuántas veces la solución real es una variable asociada.
| Síntoma. | Causa principal | Contramedida |
|---|---|---|
| PET / PVC encontrado en la fracción flotante | Nivel demasiado alto + velocidad de superficie demasiado alta + SS por encima del límite. | Nivel inferior de 10 a 15 mm, eliminación del flujo de retorno, comprobación de la densidad del producto, eliminación de las burbujas de espuma. |
| Gran cantidad de PE en la salida del sumidero | Nivel demasiado bajo + inmersión de los tornillos insuficiente + agitación excesiva. | Elevar el nivel, profundizar la inmersión de la mezcla, ralentizar el tornillo flotante. |
| Material en el agua de rebalse | Rebosadora sobrecargada + entrada de retorno mal situada. | Reduzca la entrada o el flujo de líquido, reubique el retorno por debajo de la superficie, verifique la altura del embalse. |
| La separación es +$ 1,06 millones/año. | Fluctuaciones de alimentación, lecho desigual, variación de la densidad del lote. | Alimentación medida constante, lote de premezcla, ampliar ligeramente la banda de alarma de nivel |
| Sobresalen al superficies. | Residuo de surfactante de la etapa de lavado, recarga baja. | Agregar un antiespuma, aumentar el relleno, escoger los restos y comprobar la química de lavado. |
| Arena que se acumula y forma masas o placas en el fondo. | Haga que el tornillo vaya a una velocidad demasiado lenta y la zona quieta se vea alterada. | Acelere la velocidad del tornillo del sumidero, proteja la zona inferior y verifique el nivel. |
| Sección flotante demasiado húmeda | La correa de descarga está sumergida demasiado en profundidad. | Elevar ligeramente el nivel o reducir la vertiente de la mezcladora a 50 a 120 mm. |
| Pureza baja de flotación en películas | Sacudida, limpieza, secado. | Confirmar el nivel en el rango de 300 a 600 mm, reducir la velocidad de la superficie, añadir desaireación. |
Un hábito útil: cuando la pureza de flotación disminuye, primero revisa la densidad media y la velocidad de la superficie antes de tocar el nivel. Muchos "problemas de nivel" en realidad son problemas de calidad del agua o de flujo que se presentan con el disfraz de un nivel. Corrije la causa raíz y el nivel que ya configuraste volverá a funcionar.
Flotación en etapas múltiples e integración del proceso.
Un tanque rara vez entrega pureza de grado alimenticio. Los tanques de almacenamiento en serie intercambian la superficie y el agua por la pureza, y la lógica de nivel permanece idéntica en cada etapa, solo el punto de ajuste se endurece.
| Configuración | Etapas. | Grado de escamas objetivo. | Utilice casos de estudio. | Nivel nota. |
|---|---|---|---|---|
| Unidades monostadio. | 1 conjunto en existencias | 85 a 92 por ciento | Regrind no alimentario y residuos industriales mixtos. | Configúrelo a banda media de 300 a 500 mm |
| Dos etapas. | 1 gruesa + 1 fina | 92 a 96 por ciento (grueso), después 99 por ciento (finos). | Limpieza estándar de botellas PET | Nivel de la etapa fina ajustado más ajustado, más o menos 5 mm |
| Tres etapas | Gruesa + fina + pulido. | Mayor o igual al 99 por ciento. | PET reciclado de calidad alimentaria, PP de alta calidad | Los alarmas de la etapa polaca se activan cuando el espacio de almacenamiento supera por arriba o por abajo 10 mm. |
| Triturador de plásticos de uso medio añadido | Bucle de salmuera (NaCl o CaCl2) | Separar el PS del PVC | PS/PVC corrientes mixtas | Densidad media: 1,05 a 1,20; se prevén procesos de corrosión y agua residual |
6.1 Estudio de caso 1: Instalación de reciclado de botellas PET en Alemania
El primer tanque lleva a cabo la labor más difícil: elimina la fracción de enjuage en gran escala y la mayor parte de la contaminación a un nivel tolerable. El segundo tanque pulisce la fracción flotante hasta el 99% mediante un ventana de nivel más ajustado y una superficie más tranquila. En las líneas de PET Polyretec, dos o tres tanques de enjuage-flotación en serie son estándar para salidas de calidad alimentaria, con cada tanque downstream ajustado un poco más estrictamente que el último.
6.2 Compatibilidad con fases anteriores y posteriores
La etapa de flotación no es una isla. El lavado por fricción aguas arriba y el triturado en húmedo deciden cuán limpio y sin burbujas es el producto alimentario; el deshidratado y el secado aguas abajo dependen de la cantidad de agua que lleva la fracción flotante. Ajuste los volúmenes de agua en las diferentes etapas para garantizar que el tanque de flotación no esté ni desprovisto ni demasiado lleno. En la etapa de pelletización aguas abajo, Wanplas suministra sistemas de pelletización de doble hélice que aceptan la fracción flotante deshidratada directamente desde la línea de lavado, manteniendo el conjunto de la unidad en condiciones coherentes.
6.3 Separación pesada-media para PS y PVC.
El poliestireno (1,04 a 1,07) y el PVC (1,35 a 1,45) flotan en agua ordinaria, por lo que un tanque estándar de flotación no puede separarlos. La disolución de sal (cloruro de sodio o cloruro de calcio) en el medio aumenta su densidad a 1,05 a 1,20 g/cm³, flotando el PS mientras que el PVC permanece bajo. Esto funciona, pero hay que planificar una construcción resistente a la corrosión y un circuito de tratamiento de aguas residuales de salmuera; es un problema de gestión del agua diferente al del tanque de agua dulce en el que se centra esta guía. Úsela únicamente cuando el río realmente mezcle el PS y el PVC.
7. Instrumentos, automatización y SPC
La lectura manual del nivel es adecuada para el funcionamiento, pero mantener el stock de separación durante los turnos requiere instrumentos y un circuito de retroalimentación. La buena noticia: el nivel del agua es una de las variables más fáciles de controlar mediante un circuito cerrado.
7.1 Instrumentos de nivel y calidad.
Instale en cada tanque un transmisor de nivel –vela magnética, ultrasonido o hidrostático– con una precisión de 5 mm más o menos. Agregue un medidor de turbidez en línea y un hidrómetro periódico o un medidor de densidad en línea para supervisar la densidad del medio, además de medidores de flujo en las líneas de suministro y retorno. Juntos, estos dispositivos detectan las causas reales (calidad del agua, flujo) antes de que se manifiesten como una separación defectuosa.
7.2 Control de ciclo cerrado
Conecte el transmisor de nivel al PLC para que las válvulas de relleno y desbordamiento mantengan el punto de referencia de manera automática. El operador establece el nivel objetivo desde la receta ajustada; el controlador compensa la evaporación, los derrames y las variaciones en el flujo de entrada. El procedimiento de operación de 7 pasos del apartado 3 se convierte en la rutina de puesta en marcha que encuentra la receta; la automatización la defiende luego.
7.3 SPC y registros
Nivel de registro, pureza de flotación y acumulación en el tanque con el paso del tiempo en forma de gráficas estadísticas de control del proceso. Un promedio fluctuante o una dispersión más amplia es una alerta temprana de que la calidad de la alimentación o del agua está cambiando, mucho antes de que se presente una reclamación de un cliente. En las líneas de Polyretec, los mismos datos alimentan la vigilancia remota, por lo que los ingenieros de la fábrica pueden revisar la tendencia con el operador y aconsejar ajustes sin visitar el sitio.
7.4 Notas de seguridad y medio ambiente
Las cisternas de flotación son peligros de agua profunda. Instale rejas de seguridad, plataformas antideslizantes y cierre de las tuercas antes de que alguien trabaje en la cinta abierta. Para el cumplimiento ambiental, ejecute un circuito cerrado de agua con flotación por sedimentación de aire disuelto y dosificación de PAC o PAM para que la tasa de reutilización alcance entre el 85 y el 95 por ciento; desagua el lodo y trata en calidad de residuo programado. La línea está construida según las directivas para la maquinaria CE, y la fábrica funciona bajo sistemas de gestión de calidad ISO 9001 y de gestión ambiental ISO 14001 como parte del sistema del Grupo Wanplas.
8. Ajuste específico de los materiales
Las cuatro caras del apartado 2 son universales, pero cada materia prima tiene una personalidad. Estos son los ajustes que son importantes por materia.
8.1 PE film y polietileno LDPE impreso.
La película de polietileno de baja densidad es el reciclado común más buoyant, por lo que casi nunca se hunde; el riesgo es el contrario: las películas se deslizan sobre la superficie, atrapan aire y pueden ser arrastradas hacia el rebosadero llevando todavía etiquetas y suciedad. Mantenga la velocidad superficial en el extremo inferior (0,05 a 0,10 m/s), establezca el nivel en la parte superior de la banda de 300 a 600 mm para dar a las películas un largo camino tranquilo y agregue una pulverización de desaireación para que las burbujas se despeguen antes de la paleta flotante. Observe de cerca la inmersión de la paleta de descarga; los grupos de filmas elevan gran cantidad de agua, por lo que mantenga la inmersión cerca de 50 a 90 mm para proteger la malla de deshidratación.
8.2 Fragmentos de botellas de PET
El PET es el producto residual y la víctima del falso flotador. Después de un aro de fricción, las partículas llevan microburbujas que las mantienen flotando; el nivel debe ser lo suficientemente alto y la superficie calma lo suficiente para que las burbujas se despegúen y las partículas flotantes se depositen dentro del tiempo de permanencia. Direccione la zona de separación desde la media hasta la superior y confirme con la muestra de tres puntos que el PET en la salida del flotador esté dentro de su especificación. Si el PET continúa apareciendo en el flotador, verifique primero la densidad media (SS o temperatura) y luego ajuste el nivel hacia abajo 10 mm.
8.3 HDPE rígido
Artículos de polipropileno de alta densidad (botos, tapas, cajas) son flotantes pero voluminosos y pueden retener bolsas de aire que los hacen flotar. Un completo empapamiento en la entrada y una corriente superficial constante y moderada evitan que las piezas sean empujadas hacia la zona del sumidero por la turbulencia. Las líneas rígidas de HDPE suelen hacer girar el tornillo flotante algo más rápido que las líneas de película porque las piezas son más grandes y necesitan un transporte positivo, lo que significa un nivel ligeramente más bajo para evitar que se arrastre.
8.4 Materiales compuestos y multicapa
Las películas de varios capas, los laminados y los compuestos de papel y plástico se comportan de manera impredecible: la densidad varía en función de la relación de capas, y los fragmentos pueden hundirse o flotar en función del aire atrapado y los contaminantes adheridos. Para éstos, amplíe un poco la banda de alarma de nivel, funcione a una velocidad superficial conservadora y confíe más en el cribado anterior y un lavado más pesado. Una única configuración de nivel de agua no logrará salvar una corriente que deberían haber sorteado previamente; utilice el tanque de flotación para pulir, no para realizar milagros.
8.5 Nota sobre el modelo de lavado de película Polyretec asociado
En el caso de película de PP/PE blanda y LDPE impresa, Polyretec aplica la misma lógica de flotación y hundimiento en una línea de lavado especial. La instalación de referencia en Taiwán utilizaba el modelo de lavado de película PTW1000, una máquina de lavado de película de PP/PE completamente automatizada que se basa en los principios del nivel y la gusa antes mencionados. Las capacidades para la línea de trituración y lavado de Polyretec de película blanda de PP/PE oscilan entre 500 y 1500 kg/h, y la etapa de flotación se ajusta según las normas establecidas en la sección 3 durante la puesta en funcionamiento.
| Especificación | Línea de lavado blando de PP/PE (clase de 500 kg/h) | Línea de lavado blando de PP/PE (clase de 1000 a 1500 kg/h) | Modelo de lavado de film PTW1000 |
|---|---|---|---|
| Capacidad nominal (kg/h) | 500 | 1000 a 1500 | Modelo de lavado de película de referencia |
| Tipo de alimentación | Película, bolsas tejedas, película agrícola | Película, bolsas tejedas, película agrícola | Película de envasado de PP/PE. |
| Separación por flotación | 1 tanque, nivel ajustado de 300 a 500 mm | 1 a 2 tanques, nivel ajustado de 350 a 600 mm. | Control de nivel automático integrado. |
| Velocidad del tornillo del flotante (rpm). | 6 a 14 | 7 a 16 | Controlado por receta |
| Consumo de agua (m3 por tonelada) | 0,5 a 1,0 | 0,4 a 0,8 | Sistema cerrado, alto grado de reutilización |
| Opción downstream. | Disponibilidad de pelletizado en un solo paso | Disponibilidad de pelletizado en un solo paso | Enlaces con el granulador. |
| Cumplimiento | Cámaras CCD junto con NIR | Cámaras CCD junto con NIR | Cámaras CCD junto con NIR |
9. Equipos, configuración y soporte de Polyretec
Todo lo que se describe en este manual está integrado en el diseño y la puesta en marcha de las líneas de lavado de Polyretec, una fábrica Wanplas. La etapa de separación de flotantes y solubles no es un añadido, sino que está diseñada desde la geometría del depósito y luego se ajusta para el material concreto.
9.1 Áreas de aplicación
El equipo de lavado y reciclaje de Polyretec sirve a la fabricación de productos plásticos, transformando los residuos postconsumo e industriales en copos y pellets reutilizables, y a la utilización de recursos renovables, lo que reduce la dependencia del plástico virgen. La etapa de flotación es fundamental en las líneas que procesan botellas de PET, film de PP/PE, bolsas tejeras, film agrícola y HDPE rígido, todas las cuales dependen de una separación limpia de la densidad.
9.2 Recomendación de requisitos a configuración
Utilice esta tabla para asignar un resumen del proyecto a una configuración de la línea de lavado Polyretec. Las capacidades siguen el rango de líneas de lavado Polyretec; la configuración de flotación refleja los principios de nivel en las secciones 2 a
| Tu solicitud | Configuración Polyretec recomendada | Etapa de flotación | Objetivo de pureza |
|---|---|---|---|
| Botellas de PET de calidad alimentaria, de 500 a 1000 kg/h. | Línea de lavado de botellas de PET de calidad alimentaria, de 500 a 1000 kg/h. | 2 tanques de inmersión y flotación en serie | Pureza del flotante mayor o igual al 99 por ciento. |
| PET de calidad alimentaria, 2000 a 6000 kg/h | Línea de lavado de botellas de PET de calidad alimentaria, clase de 2000 a 6000 kg/h | 2 a 3 tanques en serie | Pureza del flotante mayor o igual al 99 por ciento. |
| Película PP/PE, LDPE impresa, de 500 kg/h | Línea de trituración suave y lavado de película de PP/PE, de 1000 a 1500 kg/h (lavado de película de clase PTW1000) | 1 tanque, nivel regulado de 300 a 500 mm | Pureza del flotante del 92 al 96 por ciento. |
| Película PP/PE, de 1000 a 1500 kg/h | Línea de trituración y limpieza suave de PP/PE, de calificación de 1000 a 1500 kg/h (lavado de película PTW1000-clase) | 8. 1 a 2 tanques, nivel automático. | Pureza del flotante del 92 al 96 por ciento, opción de peletizado en una sola etapa. |
| Corriente mixta de PS y PVC | Línea de lavado más bucle pesado-medio (salmuera) | Medio pesado, densidad de 1,05 a 1,20. | PS/PVC fracciones superiores o iguales al 95% |
| Envases rígidos mixtos de consumo posterior | Línea de lavado con pre-separación y flotación en 2 etapas. | Tanque grueso más fino. | Pureza del flotante del 95 al 98 por ciento. |
9.3 Servicios y soporte técnico
Polyretec ofrece un soporte práctico y probado sobre el terreno en cada línea. Antes del envío, la línea se ejecuta en una prueba de material utilizando la materia prima real, por lo que los puntos de nivel y de tornillo están verificados, no suposiciones. Los ingenieros realizan la instalación y la puesta en marcha en el sitio, incluida la calibración del nivel en 7 pasos de esta guía. La formación del operador abarca controles diarios del nivel, muestreos con tres puntos y la respuesta ante fallos desde la matriz del apartado 5. La monitorización remota permite al laboratorio revisar las tendencias de nivel y pureza sin demoras. La política de grupo de Wanplas incluye 500 USD en piezas gratuitas al año y un reemplazo gratuito para las piezas dañadas dentro del período de garantía, además de una política de fábrica abierta que permite las visitas de clientes en cualquier momento.
9.4 Integración en la línea posterior
Después de la etapa de flotación, la fracción de flotación deshidratada se mueve al proceso de granulado. La línea de granulado de nueva generación de Polyretec maneja películas de LDPE de pared delgada, así como regranulados de PE/PP de pared gruesa, y para trenes integrados, Wanplas suministra sistemas de granulado de doble por medio de tornillos, que se conectan directamente a la línea de lavado. La disciplina del nivel de agua aquí descrita protege la calidad de esa materia prima, por lo que el grano final cumple los estándares.
9.5 Experiencia de proyectos
Polyretec ha entregado más de 100 proyectos de reciclaje en más de 50 países, con más de 24 recursos de asistencia técnica y un compromiso creíble establecido desde 2010. Entre las instalaciones de referencia se encuentran sistemas de reciclaje y pelletización de película de LDPE, proyectos de reciclado de no tejidos y guantes de PP, lavado de película de LDPE con trituración de alta resistencia para feeds con stickers abundantes y lavado totalmente automatizado de película de PP/PE. Todos ellos se han puesto en marcha con el mismo método de ajuste del nivel y el flujo descrito anteriormente.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el mejor nivel de agua para un tanque de separación por flotación?
No existe un nivel fijo único. Coloque el bordo de desbordamiento 60 a 75 por ciento de la profundidad del tanque por encima del fondo, mantenga la profundidad de separación eficaz entre 300 y 600 mm, sumerja el tornillo o la paleta de descarga de 50 a 120 mm, y proteja una zona de reposo de 150 a 250 mm en el fondo. A continuación, ajuste mediante el método de un solo variable en 7 pasos descrito en la sección
¿Por qué aparece flack de PET en nuestra fracción flotante?
El PET tiene una mayor densidad que el agua, por lo que el flotación PET casi siempre es falsa flotación causada por burbujas de aire adheridas a las superficies de los granos, por la excesiva velocidad de la superficie que empuja el material liviano hacia el rebose o por sólidos en suspensión que elevan la densidad aparente del medio por encima de 1,02 g/cm3. Verifique esos tres factores antes de cambiar el nivel.
¿Afecta la temperatura del agua a la separación por flotación?
Sí. El calentamiento de 20 a 45 grados C reduce la densidad del agua a aproximadamente 0,990 g/cm3 y disminuye la viscosidad en aproximadamente un 40 %, lo que acelera la sedimentación, pero reduce la ventana de densidad entre las fases de flotación y沉imiento. En invierno, el agua fría se sedimenta lentamente y, por lo general, necesita una retención más prolongada o un calentamiento suave a 25-35 grados C.
¿Cómo mido la calidad de separación en el campo?
Utilice el método de muestreo de tres puntos: recopile 1 kg de cada uno de los líquidos descargados por los flotadores, los sumideros y el agua de retorno del desborde, protéjalos y pesarlos, y luego calcule el porcentaje de pureza del flotador y el porcentaje de transferencia al sumidero. Repita después de cada cambio de 10 mm del variable individual para que pueda representar el nivel en ambas curvas.
¿Debo aumentar o disminuir el nivel del agua a plena capacidad?
A la capacidad nominal total, el lecho se espesa, por lo que el nivel óptimo generalmente disminuye entre 5 y 15 mm en comparación con la configuración de carga al 40 por ciento. Verifique siempre la ventana del nivel en las configuraciones al 60, 80 y 100 por ciento de capacidad antes de bloquear el punto de referencia.
¿Qué velocidades de tornillo debe utilizar el tanque de flotación?
Los intervalos típicos van de 6 a 18 rpm para el tornillo de transferencia de fracción flotante y de 3 a 10 rpm para el tornillo de fracción que hunde. Velocidades más altas crean turbulencia y arrastre, por lo que aumente la velocidad solo hasta el punto en que el material realmente se mueve.
¿Puede un tanque de flotación separar el PS del PVC?
No en agua corriente. El PS (1,04 a 1,07) y el PVC (1,35 a 1,45) ambos hunden en el agua, por lo que es necesario utilizar un medio pesado, como una solución de NaCl o CaCl2 que eleve la densidad del medio a entre 1,05 y 1,20 g/cm3, para que el PS flote mientras que el PVC se hunde. Téngase en cuenta la posibilidad de presencia de corrosión y la eliminación de las aguas residuales en este circuito.
¿Cómo apoya POLYRETEC la puesta en marcha del tanque de flotación?
Polyretec, una fábrica de Wanplas, prueba el material con tu alimentación real, realiza ajustes de nivel y tornillo en el lugar, ofrece formación al operario, ofrece apoyo de monitorización remota y respalda la línea con 500 partes gratuitas al año, además de una política de visitas en las fábricas.
Conclusión
El nivel del agua en un tanque de flotación es un número pequeño con consecuencias desproporcionadas. Define cuatro funciones físicas a la vez: la altura del embalse, la profundidad de separación, el sumergimiento del tornillo y la zona de sedimentación quieta, y está estrechamente relacionado con la tasa de alimentación, la velocidad del tornillo, la calidad del agua y la temperatura. El camino confiable no es la intuición, sino el procedimiento: calibrar un tanque vacío, correr una prueba con agua limpia, alimentar con una carga baja, tomar muestras en tres puntos, ajustar el nivel 10 mm a la vez, verificar en toda la gama de carga y, a continuación, bloquear el punto de ajuste con alarmas. Si se realiza esto, un solo tanque de flotación podrá mantener un 92 a 96 por ciento de pureza de flotación; en segundo o en terceros tanques se alcanza el 99 por ciento de grado alimenticio.
Para las plantas que planifican o modernizan una línea de lavado, Polyretec, una fábrica Wanplas con experiencia en proyectos en más de 50 países desde 2010, diseña la etapa de separación de los flotantes desde la geometría y la ajusta según tu material real durante la puesta en servicio. Envía la descripción de tu materia prima y la pureza deseada, y el equipo de ingenieros te recomendará una configuración, te invitará a la fabrica para realizar una prueba de validación y se encargarán de la línea con 500 piezas gratuitas por año y formación completa para operarios. La separación limpia empieza con el nivel de agua adecuado, y el nivel de agua adecuado empieza con un método medido y reproducible.
