La contaminación por metales es el riesgo más destructivo y menos bien diseñado de una línea de lavado de reciclaje de plástico. Un solo tornillo de 30 mm oculto en una corriente de botellas PET empacadas puede chipear cuatro cuchillas de un triturador en estado húmedo, desgastar la hélice de un lavado de fricción, obstruir una pantalla del filtro de fusión en minutos y terminar como una inclusión dura en un pellet final, que un comprador de calidad alimentaria rechazará a su llegada. Saber cómo integrar el hardware de detección de metales en una línea de lavado de reciclaje de plástico no es una decisión accesoria, sino una decisión central de ingeniería de procesos que determina la vida de las cuchillas, el tiempo de cambio de las pantallas, el consumo de energía y si la resina reciclada puede venderse para aplicaciones de contacto con alimentos o no. En este manual se describe paso a paso la cadena completa de procesos de lavado, se identifica exactamente dónde entra la contaminación ferroso, no ferroso y inoxidable, se comparan seis tecnologías de detección y separación con cifras reales de sensibilidad y, luego, se establece un diseño validado con cinco puntos en el que se incluyen la lógica de interconexión, los cálculos de tiempo de rechazo, las medidas para eliminar las interferencias electromagnéticas y las rutinas de calibración necesarias para que funcione en un entorno industrial húmedo, que vibra y que utiliza una fuente de alimentación de tipo inverter. El contenido refleja la práctica de diseño utilizada por Polyretec, una fábrica de Wanplas que ha estado construyendo líneas de lavado y pelletización desde 2010 y que ha entregado más de 100 proyectos de reciclaje en más de 50 países.
¿Por qué la contaminación de metales determina la rentabilidad de la línea de lavado?
El metal es el único contaminante en una corriente de plásticos postconsumo que puede destruir el equipo de capital en un solo accidente en lugar de degradarlo gradualmente. Todo lo demás – etiquetas de papel, arena, aceite, residuos alimenticios, fragmentos de polímero incorrecto – se gestiona de forma estadística por el proceso. El metal es un modo de fallo discreto y catastrófico, y las economías de una línea de lavado se determinan mucho más por el tiempo de inactividad no planificado que por el rendimiento nominal.
Consideremos la aritmética de una línea de lavado de botellas PET de grado alimenticio de 3,000 kg/h. La línea suele tener una capacidad para aproximadamente 7.000 horas de funcionamiento por año. Un único incidente con metales que fractura un conjunto de lame de una trituradora generalmente supone seis a diez horas de mantenimiento para reemplazar las lamas y volver a ajustar las aberturas, además del trabajo de limpieza de la sección húmeda y la pérdida de rendimiento del material en proceso. Dos acontecimientos de este tipo al mes eliminan una fracción significativa de la producción anual. Lo que es más insidioso es que los pequeños residuos metálicos que pasan sin detectarse no paran la línea en absoluto; simplemente aceleran el desgaste en todas las superficies posteriores, reducen los intervalos de cambio de cribas y aumentan la tasa de rechazos de los copos o pellets acabados hasta que la planta pierde gradualmente a sus clientes premium.
Existe un segundo factor económico más difícil: el acceso al mercado. El PET reciclado destinado a envases en contacto con alimentos, y la poliolefina reciclada destinada a aplicaciones de tuberías, automóviles o higiene, se vende bajo una especificación que incluye el contenido de metal. Los compradores realizan auditorías para verificarlo. Un recicladora que no puede demostrar un control documentado del metal en los puntos críticos definidos estará limitada al segmento de bajo valor del mercado: maderas de plástico, tuberías para drenaje, sacos para residuos, independientemente de cómo luzca la escarchadura desde el punto de vista visual.
En tercer lugar, está la dimensión de seguridad. Las líneas de lavado generan polvo de plástico fino en las secciones secas -los conductos de transporte neumático, el clasificador de aire en zigzag, los puntos de llenado del silo. El polvo de plástico en suspensión es combustible. Un fragmento de acero que golpee un rotor endurecido a 500 a 900 rpm genera una chispa, y una chispa en un espacio lleno de polvo es una fuente de ignición. Por tanto, el eliminar los metales ferroso y no ferroso antes de la sección de transporte en seco es una medida de prevención de explosiones tanto como una medida de calidad, y debe documentarse como tal en la evaluación del riesgo de la planta.
Por último, el control de metales protege la isla de pelletizado. Cuando una línea de lavado está conectada directamente a una etapa de extrusión –y en la mayoría de las plantas modernas lo está, ya sea a través de una extrusora recicladora de un solo tornillo o un sistema de dos tornillos, como los que fabrica la fábrica de Wanplas Kerke para su integración con los sistemas de lavado Polyretec– un fragmento metálico no detectado que llegue a la garganta de suministro puede rayar los pies del tornillo y el revestimiento del tambor. El reemplazo del tambor y del tornillo es el evento de mantenimiento más caro en una planta de reciclaje, y es completamente evitable con un detector final situado adecuadamente.
La cadena completa del proceso de lavado y dónde entra el metal.
No es posible ubicar los detectores de forma inteligente sin tener un mapa detallado de cada etapa del proceso y del riesgo de metales que conlleva cada una de ellas. Una línea de lavado moderna de residuos postconsumo (ya sea para botellas de PET de calidad alimentaria a una velocidad de 500 a
Etapa 1: Romper las balas y transportar el producto.
Las balas arriban atadas con cinta de acero o PET y se abren a través de un dispositivo divisor de balas o directamente en una cinta transportadora inclinada. Este es el punto más sucio de toda la planta en términos de metales sueltos. Se encuentran regularmente alambre de balizas de acero, ataduras de alambre, clavos, tapas de botellas con forros metálicos, latas de aerosol, utensilios de cocina, monedas, baterías y residuos de construcción. La velocidad de la cinta aquí es normalmente de 0,2 a 0,4 m/s, con una profundidad del muelle de 100 a 250 mm.
Etapa 2: selección manual y clasificación por infrarrojos
Una plataforma de clasificación elimina los contaminantes en bloque, los artículos de gran tamaño y los polímeros no deseados. Unas unidades de clasificación por infrarrojos cercanos a continuación separan por tipo de polímero y, en muchas líneas de PET, por color. La detección por infrarrojos cercanos identifica los polímeros por su espectro de reflectancia y no puede ver el metal de manera confiable: un objeto de metal se clasifica simplemente como un artículo no reconocido, que puede o no provocar la expulsión, según cómo esté configurada la clasificadora. La clasificación por infrarrojos cercanos, por lo tanto, es un complemento, nunca un sustituto, del detección de metales.
Etapa 3: Trituración
Un triturador de una sola hélice o de dos hélices reduce botellas enteras, rollos de película o partes rígidas a una fracción de 40 a 80 mm. Los trituradores son relativamente tolerantes al metal porque funcionan lentamente a 20 a 100 rpm con alto par, pero no son inmunes: un objeto de acero endurecido todavía puede atascar el rotor, desconectar el accionamiento ante una sobrecarga o doblar una cuchilla fija contraria. Peor aún, el triturador mismo es una fuente de metal: los fragmentos de cuchillas desgastadas, las cabezas de tornillos rotos y las partículas de desgaste de la cesta de tamiz entran en la corriente de producto aguas abajo de cada barrera metálica colocada aguas arriba.
Etapa 4: Pre-lavado y eliminación de etiquetas.
Un tambor de prelavado o un tambor rotatorio y una manga de extracción de etiquetas dedicadas quitan las etiquetas, el papel suelto y la suciedad de la superficie mediante fricción mecánica y chorros de agua. Los elementos de metal pesado que sobreviven a las etapas anteriores tienden a acumularse aquí y se pueden recuperar del depósito de lodos, pero los fragmentos de metal livianos, como el laminado de papel de aluminio, el aluminio delgado y el hilo, siguen adelante con el plástico.
Etapa 5: trituración en húmedo.
El triturador húmedo, también llamado granulator húmedo, reduce el material a chipe 10 o 14 mm utilizando un rotor que funciona a 500 a 900 rpm con inyección de agua para lubricación y lavado simultáneo. Esta es la máquina más vulnerable a la exposición a metales en toda la línea. Las cuchillas del rotor y del estator están hechas de acero de herramienta D2, SKD-11 o H13, endurecido a 56 a 62 HRC, y cuanto más duro es el acero, más frágil es. Un borde de acero endurecido que golpea un tornillo de acero a velocidades de punta del rotor de 20 a 30 m/s se partirá en vez de deformarse.
Etapa 6: lavado por fricción.
Lavados de fricción a alta velocidad, que hacen correr un eje de remo o tornillo dentro de un tambor de mallas perforadas, frotan las huellas entre sí y contra la malla a una velocidad de 700 a
Etapa 7: Limpieza con lejía caliente
El lavado en caliente es el corazón químico de una línea de PET de calidad alimentaria. El flocado se agita en un recipiente caliente a una temperatura entre 80 y 95 grados Celsius, junto a una solución de hidróxido de sodio al 1 a 3 por ciento y un tensioactivo, con un tiempo de permanencia de 10 a 20 minutos. El caustico saponifica los residuos de adhesivo, elimina los aceites, hidroliza la capa superficial de contaminantes y separa el pegamento restante de las etiquetas. Este es también un ambiente corrosivo: los componentes de acero al carbono ubicados en cualquier parte del circuito de lavado en caliente se corroerán y descargarán óxido de hierro en el flujo, por lo que los recipientes, agitadores y tuberías de lavado en caliente deberían estar hechos de acero inoxidable AISI 304 o 316 a lo largo de todo el circuito.
Etapa 8: Lavado y separación de flotación
Los numerosos tanques de enjuague neutralizan el resto de la caustica y eliminan las partículas en suspensión. La separación por flotación emplea la densidad: en un medio de agua llanura de aproximadamente 1,0 g/cm³, el PET, con una densidad de 1,33 a 1,38 g/cm³, descansa, mientras que el PE, con una densidad de 0,91 a 0,96 g/cm³, y el PP, con una densidad de 0,89 a 0,91 g/cm³, flotan. Este paso elimina las capas de poliolefina y los fragmentos de etiqueta de una corriente de PET o elimina la contaminación de PET y PVC de una corriente de poliolefinas. Observa cuidadosamente qué hace con el metal: el aluminio, con una densidad de 2,70 g/cm³, y el acero, con una densidad de 7,85 g/cm³, ambos descenden, por lo que un tanque de flotación en líneas de PET concentra el metal en la fracción del producto en lugar de eliminarlo.
Etapa 9: Centrifugadora de deshidratación
Una centrifuga horizontal o vertical hace girar el agua residual de la superficie del grano, quitando la humedad del 15 al 20 por ciento hasta el 1 por ciento o menos. El rotor gira a alta velocidad dentro de una pantalla de alambre en forma de cuña y, a su vez, es vulnerable a daño por desequilibrio causado por fragmentos de metal densos.
Etapa 10: secado térmico
El secado por aire caliente a 150-170ºC en un secador de tuberías, o una combinación de secador y silo intermedio con un tiempo de permanencia más prolongado, reduce la humedad al 0,1-0,5% para la venta en forma de bastoncillos, o a niveles considerablemente más bajos cuando los bastoncillos alimentan una etapa de extrusión downstream sin un depósito desechable al vacío.
Etapa 11: clasificación del aire y eliminación de polvo
Un clasificador de aire en zigzag o un canal de aspiración elimina las fracciones ligeras, como restos de etiquetas, trozos de película y polvo, mediante una velocidad del aire controlada. Los fragmentos metálicos densos no se afectan y siguen con el producto.
Etapa 12: Almacenamiento de productos y embalaje.
Los granos terminados se transportan a un silo de almacenamiento, se homogeneizan y se descargan en bolsas grandes o en el sistema de alimentación para la granulación.
Mapa de riesgos por metal por etapa.
| Etapa del proceso | Presencia de metal típica | Estado de los materiales | Gravedad de los daños |
|---|---|---|---|
| Transportador de deshilcho de fardo / alimentación | Albañilería, clavos, latas, cuchillos, monedas | Flake seco, suelto, carga de 100 a 250 mm | Muy alta |
| Recogida manual / clasificación por infrarrojo próximo. | Elementos pequeños omitidos, laminado de lámina de metal. | Seco, singularizado | Medio |
| Tecnología automática de desbaling, que reduce el trabajo manual | Metal innecesario más fragmentos de cuchillas propios | Fracción de 40-80 mm en seco. | Alto |
| Pre-lavado y remover de etiquetas | Alambre fino, hoja, revestimientos de tapas de botellas | Humedo, alta humedad. | Medio |
| Triturador mojado. | Cualquier metal duro que sobreviva | Láminas húmedas, virutas de 10-14 mm. | Muy alta |
| Lavadora por fricción | Partículas de desgaste de los tamizadores. | Humedo, agitado. | Alto |
| Lavadora de caustico caliente | Productos de corrosión procedentes del acero al carbono. | Húmedo, 80-95 °C, alcalino. | Medio |
| Separación por flotación | Concentrados metálicos en la fracción del sumidero | Totalmente sumergido | Alta en líneas PET. |
| Centrifuga de deshidratación. | Fragmentos densos que causan desequilibrio | transición a humedad | Medio |
| Secador térmico y silo. | Granos de hierro finos procedentes del transporte. | Flake seco, libre de flujo y con polvo | Suavizante, riesgo de ignición |
| Toca de alimentación de granulación | Cualquier fragmento residual | Alimentación medida en seco | Muy alta |
La cadena del daño por metales: desde cuchillas de trituradoras hasta rPET rechazado para la alimentación
El daño por metales en una planta de reciclaje se propaga. Un solo suceso raramente queda contenido en la máquina donde ocurrió, y comprender la cadena es lo que justifica el gasto de capital invertido en un paquete de detección correctamente diseñado.
Enlace Uno: Fractura de la hoja del triturador y del granulador.
Las cuchillas de trituración húmeda se especifican en D2 (un acero para herramientas de trabajo en frío de alto carbono y alto cromo), SKD-11 (un grado equivalente japonés) o H13 (un grado para trabajo en caliente escogido cuando preocupa el choque térmico por la inyección de agua). La dureza es típicamente de 56 a 62 HRC para D2 y SKD-11, y de 48 a 52 HRC para H13. Esta dureza es lo que otorga entre 400 y 800 horas de funcionamiento entre afilados de forma limpia. También es lo que hace que el borde de corte sea quebradizo. Cuando un borde endurecido impacta con un perno de acero blando, el perno se deforma y se desprende el borde de la cuchilla. Una cuchilla deshilachada produce flakos de tamaño excesivo, eleva la corriente del motor, desequilibra el rotor y, debido a que el espacio entre el rotor y el estator ahora es inconsistente, acelera el desgaste de las restantes cuchillas. Por lo tanto, un golpe de metal normalmente significa el reemplazo de un conjunto de cuchillas en lugar de un solo cambio de cuchilla.
Enlace Dos: Fracaso de la pompa y el desgaste de los tamices.
Los arandelas de fricción dependen de un claro controlado entre el tornillo del auge y la pantalla perforada, generalmente de 3 a 8 mm. Un fragmento metálico alojado en ese espaciado funciona como una herramienta de alisado. Los bordes del tornillo se redondean, el espaciado se amplia, disminuye la eficiencia del lavado y aumenta el nivel de contaminación residual de las partículas. A menudo, los operadores diagnostican mal este problema como un problema químico y aumentan la concentración o la temperatura del cloro, lo que eleva el consumo de energía y productos químicos sin mejorar nada.
Enlace Tres: Alimentación del filtro fundido, limpieza de la rejilla y servicio para cambiar la rejilla.
Cuando los alimentos en escamas alimentan una etapa de extrusión, el filtro de fusión es la última barrera física. Los paquetes de tamices típicos para el reciclado tienen entre 80 y 200 mallas, o 60 a 150 micras en un cambiador de tamices continuo perforado con láser. Los fragmentos de metal y el carbonato de plástico que generan cierran rápidamente el área del tamiz. La presión del material fundido antes del tamiz aumenta, el cambiador de tamices hace índices con mayor frecuencia, cada índice provoca una transitoria de presión y producción que se manifiesta como variación del tamaño de los peletizadores y el consumo de material debido a las pérdidas de depuración aumenta. Una línea que debería cambiar de tamiz una vez por turno puede terminar cambiándolos cada 40 minutos.
Enlace Cuatro: Fallas del convertidor downstream.
El metal que sobrevive en el pellet final se convierte en un problema para el convertidor y, por lo tanto, para el reciclador. En moldeado por inyección, una inclusión dura bloquea la punta de una olla o la boca de un calentador, lo que provoca disparos cortos y el apertura imprevista del molde. En extrusión de película, una partícula de metal de 200 micrómetros en una película soplada de 20 micrómetros provoca una rotura de burbuja, un evento que puede costar horas de reinicio de la línea y un rollo completo de matrícula. En la extrusión de tuberías, las inclusiones se convierten en concentradores de tensión que fallan en las pruebas de presión hidrostática.
Enlace Cinco: Riesgo de ignición por el polvo.
El extremo seco de una línea de lavado -líneas de transporte neumático, separadores de ciclones, clasificadores en zigzag, puntos de llenado de silos- transporta polvo plástico fino en suspensión. El polvo de poliolefinas y PET en suspensión tiene una energía de inflamación mínima lo suficientemente baja que una chispa mecánica o electrostática puede iniciar la combustión en el intervalo de concentración adecuado. El metal ferroso y no ferroso que golpea el acero giratorio es una fuente de ignición reconocida. El retiro del metal antes de la sección de transporte seco es una medida de control que debe incluirse en la evaluación del riesgo de polvo de la instalación.
Enlace Seis: Rechazo de grado alimenticio.
El punto final comercial de la cadena de daños es la repulsa rotunda. Los compradores de rPET para alimentos especifican el contenido de metal y auditan el sistema de control del proveedor. Un reciclador que no puede mostrar un punto de control crítico de metales documentado, registros de calibración y trazabilidad del material rechazado no pasará una auditoría de terceros y no se beneficiará de un contrato para productos alimenticios. Esta es la razón por la que la integración de detección de metales debe diseñarse en la etapa del diseño de la planta, no se puede realizar de forma retroactiva después de la primera queja.
Resumen del impacto en la cadena de daños
| Enlace de daños | Modo de fallo | Tiempo de parada típico | Costo de reparación relativo | Prevención de la barrera |
|---|---|---|---|---|
| Picado de la cuchilla de la trituradora | Fractura perimetral, desequilibrio del rotor, viruta sobredimensionada | 6-10 h | Alto | Puntos 1 y |
| Daño de la cuchilla o la cuchilla contraria del triturador. | Cierre del rotor, tripo de sobrecarga de la tracción | 3-8 h | Medio | Punto 1: Transportador de alimentación: sobrebanda magnetizada más detector de cinta |
| Uso excesivo del rotor del dispositivo de fricción. | Perdida del espacio, disminución de la eficiencia de limpieza | Tiempo de reconstrucción gradual, de 12 a 24 horas | Alto | 3. Puntos 1, 2 y |
| Filtrado del hervor: cegamiento. | Aumento de la presión, frecuente reindexación de la pantalla, pérdida de purga | Pérdida continua del rendimiento. | Suavizante, recurrente | 5. Puntos 4 y |
| Marcas en el tornillo y el barril. | Pérdida de presión de fusión, decaimiento de la producción | 3-7 días para el reemplazo | Premium, | 000 Gauss en la rampa de entrada del silo para capturar las partículas finas y la escoria ferrosas, y un detector de caída por gravedad con un diámetro de 100 a 200 mm en el tramo vertical, con una aleta de rechazo neumática situada inmediatamente debajo. |
| Fallo de la boquilla o la película del convertidor. | Disparos cortos, desbordos de película, rechazo por lote. | Parte del cliente | Muy alta, reputación | 5. Puntos 4 y |
| Evento de ignición por polvo | Deflagración en el conducto de transporte o silo. | Días a semanas | Muy alta | 4. Puntos 1, 2 y |
| Rechazo por lotes de alimentos | Lote completo devuelto, el contrato en situación de riesgo. | Comercial | Muy alta | Todos los cinco puntos además de los registros. |
Seis tecnologías de detección y separación de metales explicadas
Ninguna tecnología elimina todo el metal de una corriente de reciclaje de plástico. El acero ferroso, el no ferroso y el inoxidable austenítico responden a principios físicos diferentes, y la respuesta práctica es un paquete escalonado en el que cada dispositivo cubre el punto ciego de los demás. Las seis tecnologías a continuación son el conjunto de herramientas estándar.
1. Detector de metales en bandeado en línea
Un detector de cinta de bobina equilibrada consta de una bobina transmisora y dos bobinas de recepción enrolladas alrededor de una abertura rectangular a través de la que pasa la cinta transportadora. En ausencia de metal, las dos señales de recepción se anulan. Cualquier objeto conductor o magnéticamente permeable perturba el equilibrio, y la amplitud y la fase de la alteración identifican el tipo de metal. Los equipos modernos funcionan con múltiples frecuencias, normalmente de 40 kHz a 900 kHz, lo que permite a la electrónica separar la señal de efecto del producto de la señal real de metal.
La sensibilidad real en un píxel seco y uniformemente distribuido es para esferas ferrosas de 1,0 a 2,0 mm, esferas no ferrosas de 1,5 a 3,0 mm y esferas de acero inoxidable austenítico SUS304 de 2,0 a 4,0 mm. La regla primordial es que la sensibilidad se deteriora con la altura de la abertura: el campo de detección es más débil en el centro geométrico de la abertura, por lo que una apertura de 300 mm siempre superará a una de 800 mm para la misma electrónica. Nunca especificen una altura de abertura superior por comodidad: cada 100 mm adicionales de altura conlleva una pérdida significativa de sensibilidad.
Altura de la abertura contra sensibilidad alcanzable
| Diámetro de la abertura (ancho x alto, mm) | 000 dólares estadounidenses. | Esfera de material no de hierro (mm) | Bolsa de SUS304 (mm) | Punto de aplicación típico |
|---|---|---|---|---|
| 300 x | 0.8 – 1.0 | 1.0 – 1.5 | 1.5 – 2.0 | Hojuelas en seco, alimentación para pelletización. |
| 500 x 250 | 1.0 – 1.5 | 1.5 – 2.0 | 2.0 – 2.5 | Banda de transferencia posterior al triturador |
| 000 horas | 1.5 – 2.0 | 2.0 – 3.0 | 3.0 – 4.0 | Transportador de alimentación del balo |
| 1200 x 500 | 2.0 – 3.0 | 3.0 – 4.5 | 4.0 – 6.0 | Transportador de fragmentación de balas anchos. |
2. Variación de nivel gravitatorio y detector de metales en túnel
Un detector de caída gravitacional es un conjunto de bobinas circulares o cuadradas montado en un tubo de caída libre vertical, generalmente de 50 a 200 mm de diámetro. El material se cae a través de la bobina y si hay metal, se activa un flap neumático de acción rápida o una puerta de expulsión giratoria situada inmediatamente debajo. El tiempo de respuesta desde la detección hasta la actuación de la válvula es normalmente inferior a 100 ms, lo que hace que esta tecnología sea viable en el material en caída libre que se mueve a una velocidad de 3 a 6 m/s.
Las unidades Gravity fall son adecuadas para el grano seco y libre de flujo y para los pellets, lo que las convierte en ideales para la descarga del secador, la entrada del silo y la garganta de alimentación del extrusor. No son adecuadas para material húmedo, pegajoso o que forma puentes. Debido a que la abertura es pequeña, la sensibilidad es excelente -a menudo de 0,6 a 1,2 mm de hierro en un agujero de 100 mm-. La aleta de rechazo debe estar dimensionada de forma que la ventana de rechazo capture el metal junto con una cantidad definida del producto circundante; una configuración común es una ventana abierta durante 150 a 400 milisegundos, deliberadamente generosa, de modo que un fragmento que se mueve rápidamente no pueda perder de vista la puerta.
3. Magneto de sobrebanda (magnetizador suspendido).
Un magnet sobre banda es un bloc permanente o electromagnético suspendido sobre una cinta transportadora con una cinta de autoalimentación que corre a su alrededor. Los objetos ferrosos se levantan fuera del cargamento, se transportan hacia los lados por la cinta de limpieza y se descargan en un contenedor de recogida. La intensidad del campo en la superficie del magnetitud es típicamente de 800 a 1.200 gauss para una unidad permanente de autoalimentación, y la altura de instalación con respecto a la superficie de la cinta es crítica: 200 a 350 mm desde la superficie del magnetita hasta la parte superior del carga.
Cada 50 mm de altura de suspensión adicional reduce la fuerza de elevación efectiva considerablemente, ya que la intensidad del campo magnético disminuye significativamente con la distancia. El sobrecinta se debe montar directamente sobre el piñón de la cabeza en configuración de correa transversal o sobre la sección plana de la correa en configuración en línea. Se prefiere la montaje con correa transversal cuando la carga es profunda y irregular, como en la rotura de fardos. Los imanes del sobrecinto solo funcionan con material ferromagnético; no tocarán aluminio, cobre, latón ni acero inoxidable austenítico.
4. Ensamblajes de imán y varilla magnética
Un imán de rejilla es una cuadrícula de varillas de neodimio hierro boron de tierras raras, típicamente de 25 mm de diámetro con centros de 50 mm, instaladas en la salida de una tolva, una alipaje o la descarga de un silo. La intensidad del campo superficial en una buena varilla de tierras raras es de 10.000 a 12.000 gauss, lo cual es un orden de magnitud mayor que el de un imán sobre banda, porque el material entra en contacto con la varilla directamente en lugar de ser levantado a través de un espacio vacío.
El propósito de un imán de rejilla es completamente diferente al de una cinta superpuesta: captura finas partículas ferosas, fragmentos de cables, salpicaduras de soldadura y partículas de óxido en el rango de 0,2 a 3 mm que un detector de cinta nunca habría detectado y una cinta superpuesta nunca habría levantado. Los imanes de rejilla son un dispositivo de limpieza y requieren una limpieza manual o automática de acuerdo con un programa fijo: una rejilla sucia satura y comienza a liberar las partículas capturadas de nuevo en el fluido. El material de tierras raras también pierde fuerza de campo por encima de su temperatura máxima de servicio, por lo que los imanes instalados después de un secador con una temperatura de 150 a 170 grados Celsius deben especificarse con un grado de neodimio de temperatura elevada o, mejor aún, ubicarse donde la temperatura del producto haya bajado por debajo de los 80 grados Celsius.
5. Separador de corrientes eddy
Un separador de corriente bordes es la única tecnología a granel práctica para eliminar metales no ferrosos –aluminio, cobre, latón, zinc– de una corriente de plástico. Un rotor magnético de alta velocidad, que gira a aproximadamente 3,000 rpm dentro de una carcasa no metálica más lenta, genera un campo magnético que varía rápidamente en el extremo de descarga de una cinta transportadora. Las partículas no ferrosas conductoras tienen corrientes inducidas, y esas corrientes generan un campo opuesto y la partícula es repelida física, proyectándola más adelante que el plástico no conductor. Una placa divisora situada en la trayectoria divide ambas corrientes.
La eficacia depende de la relación entre conductividad y densidad: el aluminio separa muy bien, el cobre y el latón lo hacen razonablemente bien, el plomo y el acero inoxidable austenítico lo hacen en menor medida. El tamaño de las partículas es importante: a la vista de unos 3 a 5 mm, la fuerza del espiral inducida se convierte en demasiado débil comparada con la masa de la partícula, por lo que un separador de corriente de espiral es mejor utilizado en el material triturado de 20 a 80 mm en lugar de en los finos trozos. La alimentación debe ser una capa fina y uniforme; una carga encolada reduce drásticamente la eficiencia.
6. Inspección con rayos X
La imagen por transmisiónde rayos X detecta los contaminantes por contraste de densidad en lugar de porconductividad o permeabilidad magnética. Esto le otorgaalgunas capacidades únicas: detecta metales densos encapsuladosdentro de un objeto de plástico –una pieza de metal contenida en una parte rígida,una batería dentro de un recipiente, un muelle metálicoadentro de un dispensador de bomba– que un detector inductivo podríajugar mal debido a que la masa de plástico que los rodeaimpide que se detecte la señal y que no pueden llegar a ellos con unimagneto debido a que el metal no está expuesto.
El rayos X también detecta piedra, vidrio y cerámica, lo que ninguna tecnología inductiva o magnética puede lograr. Los inconvenientes son el coste de inversión, la necesidad de protección contra la radiación y la verificación periódica de la seguridad de la radiación, así como la necesidad de una presentación de material estable y uniforme. Por lo tanto, el uso del rayos X normalmente solo se justifica en líneas de alto valor para alimentos o cuando se sabe que la materia prima contiene metales encapsulados.
Matriz de selección de tecnología
| Tecnología | Detecta el Fe. | Detecta los elementos no de hierro. | Detecta SUS304. | Funciona con materiales húmedos | Elimina o Solo Activa Alarmas | Inversión relativa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Detector de metales de banda en línea | Sí, excelente | Sí, bien | Sí, de forma moderada. | Sí, con compensación. | Alerta plus parada o rechazo de la banda | Medio |
| Detector de caída por gravedad | Sí, excelente | Sí, muy bueno. | Sí, bien | No | Elimina mediante la aleta de rechazo. | Bajo a medio. |
| Magneto de la banda superior. | Sí, eliminación masiva | No | No | Si. | Elimina de forma continua | Medio |
| 000 y | Sí, solo fines | No | Solo grados débilmente magnéticos. | Sí, pero la limpieza es más difícil | Elimina, necesita limpieza. | Bajo. |
| Separador por corriente de Foucault | No, deben eliminarse previamente | Sí, excelente para aluminio | Mala calidad | Prefers dry, | Elimina de forma continua | Alto |
| 000 y | Sí, incluidos aquellos en encapsulación. | Si. | Si. | Si. | Alarma más rechazo | Premium, |
Los proveedores establecidos en este segmento de equipos incluyen Sesotec, Eriez, Steinert, Mesutronic y Cassel Messtechnik, y Polyretec integra unidades de varios de estos proveedores según la preferencia regional del cliente y si la planta debe cumplir con los protocolos de un determinado vendedor minorista o propietario de marca. El ingeniería de integración – montaje, temporización, sistemas de iniciación y validación – es importante, más que la marca del cubículo de control.
El diseño de detección de cinco puntos para una línea de lavado.
Una estrategia de control en capas de metal coloca cinco barreras a lo largo del proceso. Cada una de ellas tiene un objetivo distinto, una tecnología distinta y una consecuencia de fallo distinta, y ninguna de ellas es redundante. El siguiente diseño es la configuración de referencia que Polyretec aplica a las líneas de lavado de botellas de PET de calidad alimentaria y a las líneas de molienda y lavado de PP/PE duro, escaladas al rendimiento.
Punto 2: Post-moldeador, pre-triturador: segunda etapa magnética más detección
La misión en el Punto 1 es proteger la trituradora y eliminar la masa masiva de diversos metales antes de que se fragmenten. Instale una banda transversal de limpieza automática con un magnet de 800 a 1.200 gauss sobre la sección plana del transportador de entrada, con un espaciamiento de 250 a 350 mm entre el borde de la cinta y la carga, cuya profundidad sea de 200 mm. Inmediatamente aguas abajo, instale un detector de metales de banda de gran apertura, normalmente de 800 x 400 mm o 1.200 x 500 mm, según la anchura de la banda.
En este punto, el detector debería estar configurado para la detección de paradas de la cinta, así como para una alarma auditiva y visual, en lugar de para el rechazo automático. La razón es práctica: los objetos aquí son grandes y irregulares, una vástaga de rechazo no puede manejar un cable de encuadernación de 300 mm de longitud, y un operador en la plataforma de selección puede retirar el artículo manualmente en segundos. La sensibilidad está preintencionadamente establecida en su máxima facilidad - de 3 a 5 milímetros de equivalente férreo - porque el objetivo es detectar objetos que puedan causar daños, y no pedimentos, y un cóctel desequilibrado en la entrada sucia detendrá la línea de forma continua.
Punto 2: Post-Moldeador, Pre-Triturador – Segunda etapa magnética más detección
200 Gauss sobre la sección plana de la cinta de avance, con un espacio libre entre la cinta y la carga de 250 a 350 mm para una carga de 200 mm de profundidad. Inmediatamente a continuación, instale un detector de metal de cinta de gran apertura, habitualmente de 800 x 400 mm o
Esta es la posición ideal para un separador de corriente de turbulencia en líneas de procesamiento de residuos rígidos mezclados, ya que la banda de tamaño de partícula de 20 a 80 mm se encuentra exactamente en el punto en que la eficacia de la corriente de turbulencia alcanza su máximo y porque el material sigue siendo seco. Configure el punto 2 para que rechace automáticamente a través de un deflector neumático o un módulo de cinta inversora en lugar de detener la línea, ya que detener una trituradora a mitad de la carga supone un trastorno.
Punto 3: Post-Wet-Wash, Pre-Dewatering – Detección compensada por humedad
El punto 3 es la instalación más difícil de la planta y la que se suele omitir más a menudo. El material que sale de los tamices de fricción y de los tanques de lavado en caliente lleva entre el 15 y el 25 % de humedad en la superficie libre, junto con hidróxido de sodio disuelto, lo que la hace notablemente conductora. La señal de efecto del producto puede ser un orden de magnitud más grande que la señal de una esfera de acero inoxidable de 2 mm.
Tres medidas de ingeniería hacen viable el punto 3. Primero, especifique un detector con múltiples frecuencias y verdadera compensación de fase, y efectúe el procedimiento de aprendizaje del efecto del producto en material de producción realmente húmedo en lugar de en una muestra seca. En segundo lugar, controle la presentación: realice el material como una capa delgada y uniforme en una descarga de una hélice de deshidratación o en una cinta de drenaje, en lugar de como un cuerpo de choque de lodos. En tercer lugar, acepte un objetivo realista de sensibilidad de 3 a 5 mm de equivalente ferroso, y trate el punto 3 como una barrera de interceptación para fragmentos medianos en lugar de como un filtro de partículas pequeñas. La calificación del recinto debe ser IP65 o mejor, con carcasa de acero inoxidable y una configuración de muelles de cable compatible con lavado.
Punto 4: descarga del secador y entrada del silo: detector de caída por atracción magnética y gravedad
El punto 4 protege la calidad del producto y el sistema de transporte en seco, y es donde la planta alcanza su mejor sensibilidad porque el material está seco, fluye sin problemas y se presenta en una pequeña abertura. Instale un imán de rejilla de tierras y metales raras de 10.000 a 12.000 Gauss en la canaleta de entrada del silo para capturar partículas y trozos metálicos ferrosos, y un detector de caída gravítica con un entreno de 100 a 200 mm en el tramo vertical de caída, con unaúna lámina de expulsión neumática directamente debajo.
Verifique que la temperatura del producto en la rejilla esté por debajo del límite de servicio del grado del imán. – El neodimio hierro-boro pierde su coercitividad por encima de aproximadamente 80 grados Celsius, por lo que si las partículas dejan el secador a 150 o 170 grados Celsius, la rejilla debe colocarse tras una sección de enfriamiento o se debe especificar un grado de samario cobalto o de neodimio de alta temperatura. La sensibilidad aquí debe establecerse en 1,0 a 1,5 mm para materiales férreos, 1,5 a 2,5 mm para materiales no férreos y 2,0 a 3,0 mm para SUS304.
Punto 5: Apertura de alimentación para el granulación – la última línea de defensa.
El punto 5 existe para proteger el tornillo y el cañón de la extrusora de reciclado y mantener limpio el filtro de fusión. Instale un detector de caída gravitacional de apertura pequeña, de 50 a 100 mm de diámetro, en el punto de caída entre la alimentación dosificadora y la garganta de alimentación, o un detector de cinta compacto en la cinta transportadora donde la extrusora es alimentada por una cinta de pesaje.
Configure este detector a su máxima sensibilidad práctica, normalmente de 0,8 a 1,2 mm de hierro, y encuérelo para detener el alimentador y activar una alarma crítica en lugar de simplemente rechazarlo. En esta posición, el volumen de material involucrado es pequeño, el valor del activo protegido es muy alto y un bloqueo falso es mucho más económico que un barril marcado. Cuando la isla de granulado emplea un sistema de doble hélice, como las máquinas de la serie KTE de Kerke, el detector de la garganta del alimentador también debe estar enlazado con el alimentador lateral y con los alimentadores de reducción de peso, de forma que todo el grupo de alimentadores se detiene conjuntamente.
Resumen de la Especificación de Diseño de Cinco Puntos
| Punto 1 | Ubicación. | Equipo | Sensibilidad deseada (Fe) | Modo de reacción. | Activo protegido |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Transportador de alimentación del balo | Magneto de la banda superior 800-1200 Gs más detector de cinturones de 800×400. | 3,0–5,0 mm | Velocidad de la cinta de 10-16 m/min, iluminación específica y caños de rechazo. | Tecnología automática de desbaling, que reduce el trabajo manual |
| 2 | Banda de transferencia posterior al triturador | Máquina o imán de banda superior más detector de 500×250, separador de corrientes eddy opcional | 1,5 – 2,0 mm | Rechazo del desviador automático | Trituradora en húmedo, lavadora de fricción. |
| 3 | Drenaje de la sección húmeda, pre-centrifuga | Detector multi-frecuencia IP65 con compensación de fase. | 3,0–5,0 mm | 000 toneladas de desperdicios plásticos de vertederos cada año. | Centrifuga, secador |
| 4 | Salida del secador y entrada del silo. | Imán de rejilla de tierras raras 10000-12000 Gs más detector de caída por gravedad | 1,0-1,5 mm | Pausa neumática de rechazo inferior a 100 ms | Calidad del producto, sistema de transporte |
| 5 | Toca de alimentación de granulación | Detector de caída por gravedad de pequeño diámetro (50-100 mm) | 0,8-1,2 mm. | Detención del ventilador, alarma crítica | Tornillo, matriz, filtro de fusión |
Ingeniería de integración, interbloques y sincronización de rechazos.
Un detector que da alarmas pero no actúa de manera confiable sobre esa alarma es solamente decoración. La ingeniería de integración – la lógica de control, el tiempo de actuación del botón de rechazo, las interfaces de señal y la gestión de alarmas – es donde fracasan la mayoría de los proyectos de retrofit, y merece la misma atención que la elección del detector.
Arquitectura de enclavamiento
Cada punto de detección debe estar conectado al sistema de control de la línea con una reacción definida, y la reacción debe ser adecuada para la posición. Tres clases de reacción cubren casi todos los casos:
- Clase A: Película PP/PE blanda y material tejidoEl transportador o alimentador se detiene, un alimentador de estrellas o una válvula rotativa superior se cierra y la línea no volverá a encenderse hasta que un operador confirme y resuelva el fallo. Se utiliza en los puntos 1 y
- Clase B: PP/PE rígido por rechazo y continuidadUna vela de desviación neumática, una boquilla de aire o un segmento de cinta inversora quita una carga definida de material en un depósito de rechazo mientras la línea continúa funcionando. Se utiliza en los Puntos 2, 3 y
- Clase D: Residuos industriales postindustrialesEl evento se registra y se notifica al operario, pero no se realiza ninguna acción mecánica. Reservado para posiciones de monitoreo y para el período de puesta en marcha, nunca para un punto de control crítico validado.
Calculo del tiempo del intervalo de rechazo
El error de programación más frecuente es que la ventana de rechazo se abre demasiado tarde o se cierra demasiado pronto, lo que permite que el fragmento detectado pase. El cálculo es sencillo, pero debe realizarse para cada instalación.
Para un detector montado en una cinta, el retardo de rechazo es la distancia desde el centro del cojinete del detector hasta el dispositivo de rechazo, dividida por la velocidad de la cinta. Tome un cojinete del detector situado 2,4 m por arriba de una válvula de desviación en una cinta que circula a 0,4 m/s: el retardo es 2,4 dividido por 0,4, es decir, 6,0 segundos. La duración de la ventana debe incluir la incertidumbre en la posición de detección más la longitud física del fragmento de material que se debe eliminar. Una regla práctica es abrir la válvula durante el tiempo necesario para que pasen de 0,5 a 1,0 m de cinta; a 0,4 m/s, es decir, de 1,25 a 2,5 segundos.
Para un detector de caída por gravedad, el material se acelera bajo la fuerza de gravedad y el tiempo de reacción es mucho más ajustado. Un fragmento detectado en la bobina que cae 0,5 m hasta el flap lo alcanza en aproximadamente 0,32 segundos, llegando a una velocidad de aproximadamente 3,1 m/s. Por esta razón, los sistemas de caída por gravedad requieren una respuesta de la válvula de menos de 100 ms y es por eso que el flap debe estar montado lo más cerca de la bobina que sea posible desde el punto de vista mecánico. Siempre verifique el tiempo de retraso calculado empíricamente durante la puesta en marcha lanzando una esfera de prueba marcada y confirmando que llega al contenedor de rechazo, y luego repita el proceso para las velocidades de producción de línea más altas y más bajas previstas.
Gestion de los contenedores de rechazo
El recipiente de rechazos debe contar con un detector de nivel completo, un sensor capacitivo o ultrasónico es habitual, esta detección está interconectada con una alarma y, en las líneas de alimentos, para detener la producción cuando el contenedor esté lleno. El recipiente debe ser bloqueable o, al menos, mostrar evidencias de manipulación, ya que un punto de control crítico validado requiere que el material rechazado no pueda retornar al proceso sin una decisión documentada. El material rechazado rara vez es puro metal; en su mayoría es plástico bueno con un fragmento en su interior, por lo que la mayoría de las plantas realizan un proceso secundario de clasificación manual o a pequeña escala para recuperar el plástico. Este flujo secundario debe volver al proceso por arriba de un punto de detección, nunca por abajo.
Interfaces de señal y integración de control
| Tipo de interfaz | Señales típicas transportadas | Latencia | Cuándo utilizar |
|---|---|---|---|
| Salida digital aislada (relé o transistor) | Metal detectado, falla, listo, rechazo confirmado | Menos de 10 ms | Siempre, como procedimiento principal de Seguridad. |
| 500 kilogramos por hora, dependiendo del tipo de material y de los requerimientos de reducción de tamaño. Los sistemas de reducción de tamaño de perfiles POLYRETEC incorporan componentes endurecidos y materiales resistentes al desgaste para soportar la contaminación abrasiva que suele encontrarse en los perfiles de construcción. | Estado completo, punto de ajuste de sensibilidad, contador de eventos, diagnóstico | 1 – 10 ms de ciclo | Control de línea basado en Siemens, preferido para nuevas construcciones. |
| Modbus TCP | Estado, parámetros, lectura del registro de eventos | 10 – 100 ms | Planta de múltiples marcas, retrofit, enlaces del histórico de datos. |
| EtherNet/IP | Estado y configuración completos | 1 – 20 ms | Arquitecturas de control basadas en Rockwell. |
| Analogía 4-20 mA | Amplitud de señal de origen para el monitoreo de tendencias | Fondo para contingencias (10%): | Opcional, útil para el diagnóstico de desviaciones. |
| Circuitos homologados (canal dual) | La cadena de parada de emergencia, los mecanismos de bloqueo de seguridad | Menos de 10 ms | Cuando el sistema de enganche forma parte de la función de seguridad de la máquina. |
La mejor práctica tiene un doble camino: una salida digital integrada guía la acción física de detención o rechazo, mientras que la conexión del bus de campo lleva los diagnósticos, los recuentos de eventos y las configuraciones de sensibilidad al HMI de línea y al histórico de datos de la planta. Nunca se debe confiar únicamente en el bus de campo para el camino de accionamiento; un fallo de red no debe desactivar silenciosamente el rechazo de metal.
Política de clasificación y restablecimiento de alarmas
No todos los eventos metálicos merecen la misma respuesta. Un sensible grado en tres niveles evita el descontrol mientras se mantiene el control:
- Nivelun solo evento de detección con rechazo automático exitoso. Registrado, incremento del contador, no se requiere acción del operario. Reinicio automático.
- Nivel 2 (aviso):tres o más eventos dentro de un intervalo definido, por ejemplo 10 minutos, que indican un lot contaminado. Notificación al operario, información al supervisor, señalamiento de la fuente de materia prima. Aceptación manual.
- Nivel 3 (crítico):fallo del detector, falta de confirmación del fallo de la válvula de rechazo, depósito de rechazo lleno o detección en el punto
El restablecimiento automático debería permitirse solo para el Nivel 1. En una línea de productos alimenticios, cada evento de Nivel 2 y Nivel 3 debe generar un registro con la fecha y hora, el punto de detección, la configuración de sensibilidad en vigor, la identificación del lote y la disposición del material rechazado. Este conjunto de registros es lo que un auditor le pedirá ver.
Control de rechazo falso
Un sistema de detección que rechaza demasiado es abandonado por los operarios en cuestión de semanas. Reducen su sensibilidad o lo saltan por completo, lo que es peor que no contar con ningún detector. Ten el objetivo de conseguir una tasa de rechazos falsos inferior al 0,5 % del caudal de material en los puntos 2, 3 y
Factores de interferencia y medidas de ingeniería
Los detectores de metales inductivos son instrumentos sensibles instalados en uno de los entornos más hostiles de todos los aspectos, tanto eléctricos como mecánicos, en las industrias del proceso. La comprensión de los mecanismos de interferencia es lo que separa un sistema que mantiene una sensibilidad de 1,5 mm durante años de otro que deriva hasta alcanzar 6 mm en un mes.
Efecto del producto.
Efecto del producto Un efecto del producto es cualquier señal generada por el propio producto en lugar de por un contaminante. En el reciclaje de plásticos, existen tres fuentes principales. El humedad y los electrolitos disueltos, especialmente el hidróxido de sodio residual del lavado en caliente, hacen que el material sea conductor y produzca una señal en la misma región de fase que los metales no férricos. El contenido de negro de carbón en el PE y PP reciclados, común en las películas agrícolas, gránulos para tuberías y piezas del automóvil, hace que el material sea parcialmente conductor. Además, los rellenos minerales conductores o el suelo residual en la materia prima después del consumo añaden una línea de base variable.
La contramedida es la discriminación de fase: la electrónica del detector identifica el ángulo de fase de la señal del producto y lo anula, dejando visible la señal metálica. En los modelos de múltiples frecuencias, el sistema puede operar en dos o más frecuencias simultáneamente y comparar las respuestas, lo que mejora considerablemente la detección del acero inoxidable en un producto conductor. El punto práctico clave es que la rutina de aprendizaje debe ejecutarse en material de producción real en su estado real -ejecutarla en una muestra limpia y seca y luego procesar piezas de hoja alcalina húmeda garantiza alarmas no deseadas.
Interferencia electromagnética de los accionamientos
Una línea de lavado está llena de unidades de frecuencia variable y servomotores: trituradoras, molinos, dispositivos de lavado por fricción, centrifugadoras, sopladores y transportadores. Estos generan un ruido eléctrico de banda ancha a través de los cambios rápidos, y una bobina detectora es, efectivamente, una antena. Las contramedidas son acumulativas: instale filtros de salida o chokes de motor para las unidades situadas a menos de 10 m de un cabezal detector; dirija los cables de señal del detector en una bandeja separada a una distancia mínima de 300 mm de los cables de alimentación y divida las trayectorias de alimentación en ángulos de 90°; utilice cable de señal blindado y trenzado; y mantenga la fuente de alimentación del detector en un circuito limpio, preferentemente a través de un transformador aislante.
Disciplina de conexiones a tierra y blindaje.
Los bucles de tierra son la causa más frecuente de la pérdida inexplicable de sensibilidad. Aplique una conexión a tierra de un solo punto: la cabeza del detector, su unidad de control y la sección del bastidor del transportador dentro de la zona de tolerancia del detector deben estar unidos a un único punto de tierra, no a múltiples puntos que puedan transportar una corriente circulante. Los escudos de cable deberán conectarse en un solo extremo, normalmente el extremo de la unidad de control, para evitar que el propio escudo se convierta en una vía de corriente. Verifique la resistencia a tierra durante la puesta en marcha y repita la comprobación tras cualquier trabajo eléctrico sobre la línea.
Vibración mecánica
La vibración mueve la bobina en relación con el metal cercano, produciendo una señal modulada que no se puede distinguir de un pequeño contaminante. Las trituradoras y trituradoras transmiten una vibración considerable a través de la estructura del edificio. Coloque el detector en su propio marco reforzado con aisladores antivibratorios, no en el estrangulador de la cinta de una máquina que se mueve. Verifique que la cinta no toque la abertura en ningún punto durante su recorrido y que el seguimiento de la cinta sea estable: una cinta que se aleja y entra en contacto periódicamente con el marco de la abertura produce disparos falsos intermitentes que son extremadamente difíciles de diagnosticar.
Zona sin metal alrededor del cabezal
Cada detección inductiva requiere una zona libre de metal alrededor de la abertura. La regla general es que ningún metal en movimiento ni ninguna gran masa de metal estático debe estar dentro de 1,5 veces la altura de la abertura, delante y detrás de la bobina. Para una abertura de 800 x 400 mm, eso significa 600 mm de espacio en cada lado. El metal estático dentro de la zona puede tolerarse si está rígidamente fijado y se incluye en la calibración, pero el metal en movimiento — un rodillo de retorno de una cinta transportadora, un sistema impulsado por cadena, un actuador neumático, una ruta para una carretilla elevadora que pase — no se puede tolerar. Los sujetadores de cintas no metálicos son obligatorios: las lazadas de acero que atraviesan la abertura en cada giro de la cinta son un fracaso clásico al realizar la puesta en funcionamiento.
Cambios térmicos
La impedancia de las bobinas varía con la temperatura, y un detector instalado cerca de una descarga del secador a 150 o 170 grados Celsius o en un almacén no calentado con una oscilación diurna-noche de 30 grados Celsius podría presentar desviaciones. Los equipos modernos incluyen una compensación automática de la temperatura, pero el rango de compensación es limitado. Mantenga las cabezas de los detectores fuera de radiación térmica directa, insular los pasos de calor que pasan cerca de una cabeza y permita un calentamiento entre 15 y 30 minutos después de un arranque en frío antes de confiar en la sensibilidad calibrada.
Matriz de medidas contra la interferencia
| Fuente de interferencia | Síntoma observable | Contramedida principal | Metodo de verificación. |
|---|---|---|---|
| Humedad y residuos causticos | Alarmas constantes de molestias en material húmedo | Compensación de fase de varias frecuencias, reubicarse después de la centrifugadora | Ejecute 30 minutos de producto mojado sin varilla de prueba, cuente las alarmas |
| PE o PP impregnados con negro de carbono | Cambio de referencia cuando comienza la partida de material negro | Separar el perfil de memoria del producto según la clasificación de la materia prima | Almacena y recupera una receta para cada tipo de material |
| El ruido del accionamiento de frecuencia variable. | Las alarmas se correlacionan con los cambios de velocidad del motor. | Filtros de salida, segmentación de cables, par trenzado con escudo | Empuje cada motor con el producto detenido, vigile el rastro de los señales. |
| Bucles de tierra. | Pérdida gradual de sensibilidad, ruido de frecuencia de red | Punto único de tierra, cubierta en un extremo solamente | Mida la diferencia de potencial entre los puntos de tierra del bastidor |
| Vibraciones estructurales | Alarmas aleatorias sin producto presente. | Costos incrementales (energía, aditivos y mantenimiento): aprox. | Ejecute una cinta vacía con el triturador encendido y apagado, y compare la tasa de alarmas. |
| Movimiento de metal en la zona de suspensión. | 000 dólares al año. | Mantener un espacio libre de | Realizar un levantamiento físico, además de ejecutar la operación a pleno rendimiento durante tres vueltas. |
| Cambio térmico. | La sensibilidad varía entre turnos o estaciones | Aislamiento térmico, periodo de calentamiento, compensación automática | Verificar la varilla de prueba al principio y al final de la sesión, comparando. |
Verificación, calibración y rutina de prueba diaria
Un sistema de detección de metales es tan bueno como su última verificación. La sensibilidad varía, los bobinos envejecen, las bandas se desgastan y los operadores ajustan las configuraciones. Un régimen de verificación estructurado convierte un equipo en un control legítimo.
Estándares de varilla de prueba y esfera de prueba
La verificación utiliza piezas de prueba certificadas: bolas o varillas de diámetro conocido en acero al carbono ferroso, nonferrosos (generalmente latón libre de 316 o aluminio para la comprobación no ferroso) y acero inoxidable austenítico SUS304. Cada pieza de prueba está incrustada en un soporte no metálico, como una tarjeta de plástico, una varilla o una monedita, para que se pueda ubicar con precisión y recuperar de forma fiable. Las piezas de prueba deben estar certificadas para el diámetro y el material, y se deben inspeccionar periódicamente para comprobar si hay desgaste o daños; una bola ferroso rayada o corrosiva da una respuesta distinta.
La prueba de tres posiciones y tres alturas
El campo de detección dentro de una abertura no es uniforme. Es más fuerte cerca de los devanados de la bobina y más débil en el centro geométrico, y puede variar a lo largo de la anchura de la cinta. Por lo tanto, la verificación debe probar nueve posiciones: izquierda, centro y derecha a lo largo de la anchura de la cinta, en las posiciones bajas, medias y altas de la abertura. En la práctica, en un detector de cinta, la dimensión vertical se prueba colocando la pieza de prueba en la superficie de la cinta (baja), encima de una carga representativa de productos (alta) y enterrada dentro de la carga (media).
El punto más débil, casi siempre el centro geométrico de la abertura, define la sensibilidad del sistema. Un detector que encuentra una esfera de 1,5 mm en la superficie de la cinta pero la omite en la altura media del grumo tiene una sensibilidad real peor que 1,5 mm, y el registro debe indicar el resultado en el peor de los casos, no el mejor.
Frecuencia de las pruebas.
Para una línea de calidad alimentaria que opera un punto de control crítico validado, deberían realizarse pruebas al principio de cada turno y cada cuatro horas después, así como después de cualquiera de los siguientes casos: cambio de la configuración de sensibilidad, cambio del grado del material de alimentación, mantenimiento en el detector o banda transportadora, interrupción de la energía o cualquier alarma de nivel
Programación y registros de verificación.
| Comprobar | Frecuencia. | Método. | Criterio de Pase | Registrar se conserva. |
|---|---|---|---|---|
| Prueba de sensibilidad, todos los tres tipos de metal | Inicio de turno y cada 4 h | Pase de pieza de prueba de nueve posiciones. | Detección en las nueve posiciones | Hoja de registro o registro del HMI firmados |
| Funcionamiento del dispositivo de rechazo | Inicio de turno | La pieza de prueba debe acabar en el depósito de rechazo. | Captura del 100 por ciento, 3 de 3 ensayos | registro de accesos con el contador de ensayo |
| Sensor lleno del recipiente de rechazo | Semanalmente | Activación manual del sensor. | Alarma activada, reacción en línea correcta | Registro de mantenimiento |
| Limpieza e inspección de los imanes para rebanar | Diario a semanal mediante carga | Retirar, limpiar y pesar el metal capturado | Capta la masa sin tendencia a saturar, no tiene saturación | Captura de la energía del árbol con masa. |
| Verificación de descarga del magneto de la banda superior. | Diariamente | Verificación visual de la cinta de limpieza y del depósito. | La cinta está en funcionamiento y el depósito no está sobrecargado. | Lista de control del turno. |
| Repetición de la configuración del efecto del producto | En cada cambio de grado de materia prima | Ejecute la rutina de aprendizaje con material real. | Base estable, sin alarmas molestas en 30 minutos | Receta almacenada bajo el nombre del tipo |
| Validación completa del sistema. | Anual, más después de una modificación significativa | Prueba completa de nueve posiciones en todos los puntos, revalidación del tiempo de uso. | Todos los puntos cumplen con la sensibilidad especificada. | Informe de validación |
Respuesta al fallo y trazabilidad del producto
Si un análisis programado falla, el material procesado desde el último análisis exitoso es sospechoso. El protocolo de respuesta debe estar escrito antes de que se necesite: detener la línea, aislar y identificar claramente todo el producto producido desde el último análisis exitoso, investigar y corregir la causa, volver a analizarlo hasta obtener un resultado positivo y, después, tomar una decisión documentada sobre el material aislado (reprocesar, rebajar o desecharlo). Por esta razón, la frecuencia de los análisis es tan importante desde el punto de vista comercial como desde el técnico: un intervalo de cuatro horas limita la ventana de aislamiento a cuatro horas de producción, mientras que un análisis semanal podría poner en riesgo una semana de producción.
Normas, cumplimiento de contacto con alimentos y seguridad de la máquina
La detección de metales en una línea de lavado de reciclaje de plástico está en la intersección de tres dominios reglamentarios: gestión de seguridad alimentaria, regulación de materiales de contacto con alimentos y seguridad de la maquinaria y los sistemas de control. Cada uno impone obligaciones específicas.
Gestión de la seguridad alimentaria y puntos de control críticos.
En el marco del HACCP, la contaminación física por metales es un riesgo reconocido, y un detector de metales con sistema automático de rechazo y un procedimiento de verificación es el ejemplo típico de un punto de control crítico. Para establecer el detector de metales como punto de control crítico es necesario contar con cuatro elementos: un límite crítico definido (especificación de la sensibilidad), un procedimiento de supervisión (ruta de la varilla de comprobación y su frecuencia), un procedimiento de medidas correctivas (protocolos de cuarentena y disposición), y verificación y registro. La norma ISO 22000 proporciona el marco del sistema de gestión dentro del cual opera el plan HACCP, y Materiales de embalaje BRCGS. establece las expectativas específicas que los convertidores de empaques y sus proveedores de materiales reciclados deben cumplir en los controles de auditoría, incluido el requisito de disponer de un registro de la eficacia de detección y la detección de fallos del dispositivo de rechazo.
Reglamento de plásticos reciclados en contacto con alimentos
En la Unión Europea, el Reglamento UE 2022/1616 regula los materiales y artículos de plástico reciclados destinados a entrar en contacto con alimentos. Este reglamento exige que los procesos de reciclaje estén autorizados, que se demuestre la eficacia de la descontaminación del proceso y que los operadores mantengan un sistema de aseguramiento de la calidad que cubra el control de los materiales de entrada y la vigilancia del proceso. Las pruebas de desafío de EFSA son el mecanismo por el que se demuestra la eficacia de la descontaminación: se introducen deliberadamente contaminantes simulados y se cuantifica su eliminación a través del proceso. Aunque las pruebas de desafío se centran en la migración química y no en la contaminación física con metales, el sistema de aseguramiento de la calidad que le rodea abarca explícitamente el control de la contaminación física, y los registros de detección de metales forman parte del expediente de evidencias.
En China, el GB 4806.7 establece los requisitos para los materiales y artículos plásticos en contacto con los alimentos, y los recicladores que suministran a ese mercado deben ser capaces de demostrar controles de entrada y proceso equivalentes. En la práctica, los recicladores que exportan a varias regiones crean un sistema de control que cumple con el requisito más estricto aplicable, en lugar de mantener sistemas paralelos.
Integridad del sistema de seguridad y control de la maquinaria.
ISO 12100 establece los principios generales relativos a la evaluación del riesgo de maquinaria y la reducción del riesgo, y es el punto de partida adecuado para un expediente de seguridad de una línea de lavado. Cuando un dispositivo de interconexión de detección de metales forma parte de una función de seguridad, por ejemplo, el parón de una cinta transportadora para facilitar al operario la retirada de un objeto detectado, dicho interconexión debe diseñarse para alcanzar el nivel de rendimiento requerido en función de la evaluación del riesgo, con una cubrea adecuada de diagnóstico y, si es necesario, arquitectura de doble canal. El simple cableado de un relé de detección en el núcleo de un contactor de motor no constituye una función de seguridad; se trata de un interconexión de proceso, y esta distinción debe expresarse claramente en la documentación.
Cuando el sistema de detección está en red para el diagnóstico y la supervisión remota, la norma IEC 62443 proporciona el marco para la ciberseguridad de los sistemas de control industriales. Los requisitos prácticos son modestos pero importantes: dividir la red del proceso de la red de la oficina, controlar el acceso remoto a la configuración del detector y garantizar que no sea posible cambiar los ajustes de sensibilidad sin autenticación ni un registro de actividad. Un detector cuya sensibilidad puede ser modificada por cualquier persona con acceso a la red no es un control validado.
Mapeo de normas para una línea de lavado de reciclaje
| Norma o Reglamento | Dominio | Relevancia para la detección de metales. | Prueba normalmente requerida |
|---|---|---|---|
| HACCP | Análisis de análisis de riesgo de seguridad alimentaria | Detección de metales definida como punto de control crítico | Análisis de riesgos, árbol de decisiones del CCP, límites críticos. |
| Norma ISO 22000 | Sistema de gestión de seguridad alimentaria | Marco de gestión que envolve el plan HACCP | Procedimientos documentados, auditoría interna, revisión de gestión |
| Materiales de embalaje BRCGS. | Sistema de auditoría de la cadena de suministro del embalaje | Prescribe el rendimiento de detección y la detección de fallo de rechazo | Registros de prueba, certificados de calibración, protocolo de fallos. |
| EU 2022/1616 | Plástico reciclado para contacto con alimentos | Requiere garantías de calidad que abarquen el control de entrada y proceso. | Expediente de autorización del proceso, registros de seguimiento. |
| Ensayo de desafío de EFSA | Eficacia de la descontaminación | Establece la capacidad del proceso; el sistema de QA incluye control físico. | Informe de prueba de desafío, límites de parámetros del proceso. |
| 7 | Plásticos de contacto con alimentos, China | Límites de control y contaminación de la entrada para el mercado doméstico | Informes de prueba, declaraciones de los proveedores. |
| 3. ISO | Evaluación de riesgos de la seguridad de la maquinaria. | Determina si el bloqueo es una función de seguridad. | Expediente de evaluación de riesgos, declaración de riesgo residual. |
| IE3 inversores | Seguridad del sistema de control industrial | Protege las configuraciones de sensibilidad y el acceso remoto. | Plan de segmentación de la red, registros de control de acceso |
Especificar un paquete de detección con Polyretec
La integración de la detección de metales es más sencilla y económica cuando se diseñe en la línea de lavado en la fase de planificación. El retrofit de un detector en una línea existente a menudo implica mover los transportadores para crear la zona de ajuste libre de metales requerida, añadir un tramo descendente para adaptar una unidad de caída por gravedad o reorientar los cables de potencia que nunca se planificaron con la separación de señales en mente.
Polyretec, una fábrica de Wanplas con origen en 2010 y marca establecida en 2017, construye líneas de lavado de botellas PET de clase alimentaria desde 500 hasta 6,000 kg/h y líneas de trituración y lavado de plásticos blandos de PP/PE desde 500 hasta 1,500 kg/h, y especifica el paquete de detección de metales como parte del diseño del proceso en lugar de como un módulo adicional. El enfoque de diseño combina la tecnología de procesamiento austriaca con capacidad de fabricación china, y la misma filosofía se aplica al paquete de detección: ingeniería de detección e interconexión según los estándares europeos, entregada a un costo total de instalación competitivo. Con más de 100 proyectos completados, cobertura de servicio en más de 50 países y un equipo de más de 24 ingenieros disponibles para el apoyo en la puesta en marcha, el trabajo de integración se trata como un producto entregable, no como una responsabilidad del cliente.
Información requerida para especificar el paquete
Una especificación de detección significativa requiere los siguientes inputs, y un proveedor que hace un presupuesto sin solicitarlos está ofreciendo un artículo de catálogo en lugar de diseñar una solución:
- Tipo de material inicial y su origen: búfers de botellas postconsumo, regrind rígido postindustrial, film agrícola o corriente municipal mixta, y el perfil conocido de contaminación metálica de esa fuente.
- Flujo en kg/h en cada punto de detección, y densidad del material a granel y profundidad del sobrecargo en cada cinta transportadora.
- Final de la aplicación del material reciclado: rPET para contacto con alimentos, envases no alimenticios, tuberías, fibras o materias primas de uso general. Esto establece el objetivo de sensibilidad.
- Ya sea que la línea descargue como viruta lavada o alimenta directamente a una isla de granulado.
- Anchuras de la correa, velocidad de la correa y longitud de carrera recta disponible en cada posición de montaje candidata.
- Plataforma del sistema de control y protocolo de campo preferido.
- Tensión de suministro local, frecuencia y cualquier requisito de certificación regional aplicable.
- Con qué esquemas de auditoría está certificada la planta o pretende certificarse ésta.
Lista de verificación de productos de comisionamiento
| Entrega | Lo que debe contener | Quién firma en blanco. |
|---|---|---|
| Dibujo del layout del punto de detección | Todas las cinco señales están marcadas con zonas de ajuste dimensionadas. | Ingeniero del proceso y gerente de la planta |
| Hoja de especificaciones de sensibilidad | Valores de Fe, no Fe y SUS304 por punto, por grado de material | Gerente de calidad |
| Descripción de la lógica de bloqueo y denegación. | Clase de reacción por punto, tiempos de retraso y de ventana, grado de alarma. | Ingeniero de control |
| Registro de verificación de la temporalización. | Captura de rechazos medidos a un caudal mínimo y máximo | Ingeniero de puesta en marcha. |
| Configuración de recetas de efecto del producto | Un perfil almacenado por cada grado de materia prima, obtenido en material vivo | Ingeniero del proceso |
| Kit de piezas de prueba e imágenes del registro. | Piezas de Fe, no Fe, SUS304 certificadas, junto con hoja de registro de nueve posiciones | Gerente de calidad |
| Capacitación del operador y del mantenimiento. | Rutina de prueba, selección de recetas, protocolo de fallos, limpieza del imán. | Supervisor de producción |
| Lista de piezas de recambio | Tapones de las válvulas de rechazo, solenoides, cables de sensores, muestras de prueba | Responsable de mantenimiento |
En todo el rango de la marca Wanplas, todas las fábricas comparten un conjunto común de compromisos de servicio postventa, incluido un permiso anual gratuito de piezas de repuesto, el reemplazo gratuito de piezas que fallen durante la garantía, una política de fábrica abierta para las visitas de inspección de los clientes y una garantía de capacidad de producción incluidos en el contrato de suministro. En el caso de la detección de metales específicamente, el valor práctico de este acuerdo se encuentra en los consumibles: las juntas de válvula de rechazo, las bobinas de solenoides y las piezas de prueba certificadas son exactamente los artículos de bajo valor y alto impacto que las plantas olvidan incluir en sus existencias, y cubrirlos con un permiso fijo los mantiene sometidos a verificación, en lugar de sin control.
También vale la pena destacar cómo el paquete de detección interactúa con el resto de la isla de reciclaje. Cuando el flake lavado alimenta una línea de pelletización, el detector Point 5 debe ponerse en funcionamiento junto con el grupo de alimentación del extrusor, y la especificación del filtro de fusión o del cambiador de tamices continuo debería revisarse al mismo tiempo -los dos sistemas comparten el mismo propósito proteccional. La fábrica de Wanplas Kerke suministra extrusoras de combinación de doble hélice y extrusoras de reciclaje de un solo hélice que se integran con los sistemas de lavado de Polyretec, y coordinar la interrupción de detección de metales con el sistema de control del extrusor durante una única visita de puesta en funcionamiento evita la situación clásica en que cada uno de los dos proveedores asume que el otro se ha encargado de la interfaz.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos detectores de metales necesita una línea de lavado de reciclado de plástico?
Una línea adecuadamente diseñada utiliza cinco puntos de detección o separación en lugar de uno solo: el transportador de entrada de balas, la transferencia posterior a la trituradora, la descarga de la sección húmeda, el extremo del secador y del silo, y el corte de alimentación para la peletización. Cada punto protege un activo diferente con una tecnología diferente, y cubre un punto ciego de los demás. Un solo detector, independientemente de su ubicación, o bien ignora la contaminación fina (si está colocado temprano en una cinta ancha) o permite que las máquinas costosas situadas más arriba se dañen (si está colocado después).
¿Puede un detector de metales reemplazar un imán sobrecorte, o viceversa?
No. Realizan funciones diferentes. Un imán de sobrebanda elimina físicamente el material férrico en grandes cantidades de forma continua sin detener la línea, pero no puede tocar el aluminio, el cobre o el acero inoxidable austenítico. Un detector de metales detecta todas las clases de metales, pero no elimina nada por sí solo; en cambio, activa un dispositivo de parada o de rechazo. En la cinta transportadora de entrada, la configuración correcta es un imán seguido de un detector, por lo que el imán elimina la carga férrica en grandes cantidades, mientras que el detector captura lo que queda.
¿Por qué el material húmedo reduce la sensibilidad del detector de metales de manera tan drástica?
El agua de superficie libre que lleva hidróxido de sodio disuelto desde la etapa de lavado en caliente es eléctricamente conductora, por lo que induce corrientes edulares en el campo del detector, igual que una partícula de metal no ferroso. Este es el efecto de producto. La electrónica del detector debe cancelar esta señal mediante discriminación de fase, y cuán mayor sea la señal de producto, menor margen queda para la señal genuina de metal. La sensibilidad en una posición húmeda es, en términos reales, 2 a 3 veces más gruesa que en una posición seca equivalente, razón por la cual el punto de detección de mayor sensibilidad en cualquier línea de lavado se encuentra después de la centrifugadora y secadora de deshidratación, y no antes.
¿Qué sensibilidad debo especificar para el trozo de rPET de calidad alimentaria?
En el punto de detección de la humedad (entrada del silo), una especificación razonable y alcanzable es de 1,0 a 1,5 mm de hierro, de 1,5 a 2,5 mm de no hierro y de 2,0 a 3,0 mm de SUS304, verificado en las nueve posiciones de prueba. En la abertura de la garganta de alimentación para los pellets, donde la abertura es pequeña, se puede lograr de 0,8 a 1,2 mm de hierro. No acepte la cifra de sensibilidad que figura en la publicidad del proveedor sin confirmar el tamaño de la abertura, el estado del producto y la posición de prueba a la que se refiere.
¿Por qué el acero inoxidable austenítico es más difícil de detectar que el acero al carbono?
El acero al carbono es ferromagnético, por lo que produce una señal grande a través de la permeabilidad magnética, además de su señal de conductibilidad. Los grados austeníticos, como el SUS304, son esencialmente no magnéticos en su estado endurecido y tienen una conductividad eléctrica relativamente baja, por lo que producen solo una señal conductiva pequeña cuya fase se coloca cerca de la del producto húmedo. Esta combinación lo hace el contaminante común más difícil de encontrar, y es por eso que la sensibilidad al acero inoxidable siempre se especifica por separado y es siempre un número mayor que la sensibilidad ferrosa.
¿Cómo calculo el retraso de rechazo para un detector montado en la cinta?
Divida la distancia desde el centro del detector de bobina hasta el dispositivo de rechazo por la velocidad de la cinta. Una distancia de 2,4 m a 0,4 m/s proporciona un retraso de 6,0 segundos. A continuación, establezca el tiempo de retención para cubrir la longitud de material que desea eliminar, lo cual normalmente es de 0,5 a 1,0 m de cinta, que a 0,4 m/s es de 1,25 a 2,5 segundos. Verifique siempre empíricamente mediante el lanzamiento de una pieza de prueba marcada y confirme la captura, y repita la verificación a las velocidades de producción mínima y máxima, ya que la mayoría de los transportadores en líneas de lavado son impulsados por inversor y su velocidad cambia con la carga.
¿Cuál es la zona sin metales y cuán grande debe ser?
La zona libre de metal es el volumen situado alrededor de la abertura del detector en el que no puede haber metal en movimiento ni una masa de metal estática significativa. La norma de funcionamiento es 1,5 veces la altura de la abertura delante y detrás del bobinado. En el caso de una abertura de 800 x 400 mm, se trata de 600 mm de espacio disponible a cada lado. Algunas infracciones comunes son los cordones de correas de acero, los rodillos de retorno colocados demasiado cerca, los cuerpos de los actuadores neumáticos, los soportes para las manos y las rutas de tráfico de montacargas que pasan junto a la cabeza.
Con qué frecuencia se debe probar el sistema de detección con piezas de prueba?
En la línea de alimentación de alimentos que cuenta con un punto de control crítico validado, se deben realizar pruebas al inicio de cada turno y cada cuatro horas después, así como después de cualquier cambio de sensibilidad, cambio del grado del material de alimentación, intervención de mantenimiento, interrupción de energía o alarma crítica. En el reciclaje industrial general, normalmente es suficiente con una prueba por turno. El intervalo de prueba determina directamente el período de cuarentena si una prueba falla, por lo que un intervalo más corto constituye una forma de seguro.
¿Qué ocurre con el material rechazado?
El material rechazado está formado principalmente por plástico de buena calidad que contiene un contaminante, por lo que la mayoría de las plantas lo recogen en un contenedor supervisado y ejecutan una etapa de clasificación secundaria manual o a pequeña escala para recuperar el plástico. Se aplican dos reglas: el contenedor de rechazo debe tener un sensor de nivel completo que esté interconectado para emitir alarmas y detener la producción, y el material recuperado debe volver al proceso aguas arriba de un punto de detección para que pase una barrera nuevamente. La devolución del material recuperado aguas abajo del último detector anula todo el sistema de control y se marcará de inmediato en una auditoría.
¿Un separador de corrientes de Foucault puede separar el acero inoxidable?
Solo de forma deficiente. La separación por corrientes de Foucault depende de la relación de conductividad eléctrica y densidad. El aluminio tiene una relación muy favorable y se separa bien. El cobre y el latón se separan de forma aceptable. El acero inoxidable austenítico tiene una baja conductividad y una alta densidad, lo que proporciona una relación muy baja, por lo que se vuelca de forma escasa. La eliminación del acero inoxidable depende de la detección inductiva con un dispositivo de rechazo o de la inspección por rayos X, no de la separación por corrientes de Foucault.
¿Detecta el clasificado con infrarrojo cercano metales?
No, no de forma fiable. El análisis con infrarrojo cercano identifica los polímeros mediante su espectro de reflexión en la banda infrarroja cercana. Un objeto metálico devuelve un espectro que no coincide con ninguna firma de polímero, por lo que el clasificador lo clasifica como no reconocido. Dependiendo de la configuración, los artículos no reconocidos pueden expulsarse o simplemente pasar a la salida predeterminada. La clasificación con infrarrojo cercano es una tecnología de separación de polímeros y nunca debe contarse como un control de metales en un análisis de riesgos.
¿Por qué necesitamos un imán de rejilla si ya contamos con un detector de metales en el mismo punto?
Un imán de rejilla con varillas de tierras raras a 10.000 a 12.000 Gauss atrapa minúsculos trozos de metales ferrosos, escamas de óxido y fragmentos de alambre, de tan solo unas décimas de milímetro – partículas mucho por debajo del umbral de detección de cualquier detector inductivo en un tamaño de abertura práctico. El detector atrapa fragmentos discretos más grandes, incluidos los no ferrosos y los inoxidables. Ninguno sustituye al otro, y en la entrada del silo ambos deben usarse en serie.
¿Un mecanismo de interrupción de detección de metales detendrá toda mi línea de lavado cada vez que alarma?
No se debe detener el equipo, y no se debe, o los operarios lo saltarán. Solo los Puntos 1 (detención de la banda para la extracción manual de objetos grandes) y 5 (detención del alimentador para proteger el tornillo y el tambor) deberían detener el equipo. Los Puntos 2, 3 y 4 deben utilizar el sistema de clasificación de rechazos automático y continuar funcionando. El sistema de gradación de alarmas -informativa, de advertencia, crítico- es lo que mantiene el número de interrupciones de producción a un nivel que los operarios aceptarán mientras se preserva el control genuino.
¿Cómo afectan los controladores de frecuencia variable a la detección de metales?
Los convertidores de frecuencia variable cambian a altas frecuencias y emiten ruido eléctrico de banda ancha que se acumula en la bobina del detector y en su cableado de señal, elevando el nivel de ruido y reduciendo la sensibilidad útil. Las contramedidas son filtros de salida o bobinas de motor en los convertidores situados a menos de 10 m de una cabeza, la segregación física de las rutas de cable de señal y energía (al menos 300 mm) con cruces a 90 grados, cables de señal estriados y blindados con el blindaje conectado a tierra en solo un extremo y una fuente de alimentación limpia e idealmente aislada para la electrónica del detector.
¿Es la inspección por rayos X una buena inversión para una línea de reciclaje de plásticos?
Depende del material de alimentación y del mercado final. La tecnología por rayos X es la única que encuentra metales encapsulados dentro de un cuerpo de plástico, y la única que también detecta piedra, vidrio y cerámica. En una línea de rPET de uso alimentario, que proporciona a los propietarios de marcas especificaciones estrictas de contaminación física, o en una cadena conocida por contener dispensadores de bombas, insertos metálicos o artículos que contienen baterías, puede justificarse. En una línea de limpieza de películas de poliolefinas generales, que produce material para bolsas de basura o tuberías, el paquete compuesto por un imán y un detector inductivo ofrece la protección necesaria a un nivel de inversión mucho más bajo.
¿Se debe incluir el detector de metales en la evaluación de los riesgos de seguridad de la máquina?
Sí. En conformidad con la norma ISO 12100, la evaluación de riesgos debe considerar los peligros asociados con la eliminación de objetos detectados, como que un operador llegue a una cinta transportadora, a un punto de pinzamiento en una consola de derivación o a la energía neumática almacenada en un actuador de rechazo. Cuando el sistema de interconexiones forma parte de la medida de protección, debe ser diseñado según el nivel de desempeño que se exige en la evaluación, y no simplemente conectarlo como una interconexión del proceso. La distinción entre una interconexión del proceso y una función de seguridad debe mencionarse explícitamente en la documentación.
Conclusión
La integración de la detección de metales en una línea de lavado de reciclaje de plásticos es un problema de sistemas en capas, no una simple compra de equipos. La física determina la arquitectura: los metales ferrosos, no ferrosos y el acero inoxidable austenítico responden a principios diferentes, los materiales húmedos y los materiales secos imponen límites de sensibilidad radicalmente diferentes, y ningún dispositivo en una sola posición puede proteger a la vez la trituradora en el frente de la línea y el husillo del extrusor en la parte posterior. El diseño de cinco puntos — un imán sobre banda y un detector de cinta gruesa en la entrada, separación magnética y detección más fineza después de la trituradora, detección compensada con el agua antes del deshidratamiento, un imán de rejilla de tierras raras y detección por caída gravitacional en la entrada del silo, y un detector de alta sensibilidad en el punto de alimentación para la granulación — aborda cada riesgo en el punto en que es técnicamente más fácil y económicamente más valioso hacerlo.
Lo que determina si esa arquitectura funciona realmente es la ingeniería de integración: rechazar los retrasos calculados y verificados a velocidades reales de producción, clasificar los sistemas de ajuste para que los operarios no estén presionados a saltarse el sistema, ejecutar la planificación de cables y la tierra con la disciplina que exige la física, verificar el efecto del producto en material húmedo y no en una muestra limpia, y llevar a cabo y registrar una rutina de ensayo con un bastón de nueve posiciones cada cuatro horas. Son detalles poco llamativos, y son precisamente estos detalles los que separan una planta con un contrato para productos alimenticios de una que vende en el segmento de commodities.
Para los recicladores que planifican una nueva línea en 2026 o actualizar una existente, la recomendación práctica es especificar el conjunto de detección en la fase de diseño del proceso, donde las zonas de espacio libre, los pies descolgados y las trayectorias de los cables pueden diseñarse sin un coste extra significativo, en lugar de realizar una retrofijación después del primer fallo de la cuchilla o del primer envío rechazado. Polyretec, una fábrica de Wanplas con más de una década de experiencia en líneas de lavado y granulado en más de 50 países, diseña el diseño de detección, la lógica de interconexión y el protocolo de verificación como parte del diseño de la línea, y coordina la interfaz de la parte de granulado con la fábrica de Kerke de Wanplas, donde se incluye una etapa de extrusión downstream. Comparta el perfil de la materia prima, el caudal objetivo y las especificaciones del mercado final, y el equipo de ingeniería enviará un dibujo de cinco puntos con objetivos de sensibilidad, clases de reacción y un plan de validación de puesta en marcha para su línea específica.
