La velocidad del filtro láser es el ajuste más importante que hace un operario en una línea de depuración de chichones plásticos, y también es el que suele dejarse en el valor que el ingeniero que lo puso en marcha estableció el primer día. La velocidad de rotación del raspador de un filtro láser determina simultáneamente lo limpio que es el fundido, cuánto polímero de buena calidad se tira junto con la contaminación, cuánto dura el disco de malla y si el extrusor situado más abajo ve una presión estable o fluctuante. Configúralo bien y una secuencia posconsumo muy contaminada produce un pellet con una pérdida de fundido inferior al 2%. Configúralo mal y la misma línea o bien se obstruye en una hora o descarga una décima parte de su capacidad a la caja de residuos.

Esta guía explica lo que sucede dentro de un filtro láser a nivel mecánico, cómo interactúan las cuatro variables controlables –apertura del disco de pantalla, velocidad del rasquiador, ajuste de la válvula de descarga y presión de entrada– y cómo calibrar sistemáticamente la velocidad del rasquiador en función de la carga de contaminación medida en lugar de hacerlo por ensayo y error. Está dirigida a los ingenieros de la producción y a los operadores de las líneas que trabajan con chapa de polioleo y poliéster reciclado, y los rangos de parámetros dados son los intervalos prácticos utilizados en la puesta en marcha, en lugar de valores teóricos. Polyretec, una fábrica Wanplas especializada en equipos para el reciclaje de plásticos, suministra filtros láser como parte de líneas integradas de lavado y granulaje, y la metodología de calibración descrita aquí refleja esa experiencia en la puesta en marcha.

El principio central al que hay que aferrarse durante todo el proceso es el siguiente: la velocidad del rastrillo no es un ajuste de calidad, sino un ajuste de equilibrio de masa. El rastrillo debe eliminar la contaminación de la superficie de la pantalla a exactamente la misma velocidad con la que la corriente de fusión la entrega. Más rápido y se eliminará también polímero. Más lento y la pantalla se oscurecerá progresivamente. Cada procedimiento de calibración en este artículo es un método para encontrar ese punto de equilibrio y mantenerlo cuando cambia la materia prima.

¿Qué es un filtro láser y dónde se encuentra en la línea?

Un filtro láser, también denominado filtro de disco giratorio o filtro de fundido continuo, es un dispositivo de filtración de fundido autolimpiante en el que el fundido de polímero contaminado se fuerza a través de un disco perforado estacionario mientras un rascador giratorio elimina continuamente los sólidos retenidos de la cara aguas arriba y los conduce a una salida. A diferencia de un cambiador de tamices, nunca interrumpe el flujo, nunca requiere una cambio de tamiz durante una producción y puede manejar niveles de contaminación que cegarían un paquete de tamices convencional en cuestión de minutos.

Posición en la Línea de Reciclaje.

El filtro láser está instalado entre la salida del extrusor y la matriz de granulado, generalmente después de una bomba de fusión, si se encuentra instalada. La disposición típica en una línea de reciclaje de Polyretec es la siguiente:

1. El flake lavado y secado entra en una unidad de corte-compresor o de pretratamiento.
2. Un extrusor de una sola hélice plastifica el material y genera presión.
3. Una zona de desgasificación mediante vacío elimina la humedad y los compuestos volátiles.
4. El metal fundido pasa a través del filtro láser, donde la contaminación sólida se separa.
5. Una bomba de fusión estabiliza la presión aplicada a la matriz, donde esté instalada.
6. Un separador de agua o un pelletizador bajo el agua forma el pellet terminado.

En algunas configuraciones, un segundo filtro de pulido más fino — un cambio de pantalla o un filtro de candela de 40 a 60 micrómetros — se instala después del filtro láser para aplicaciones como la película expandida o la fibra, donde el filtro láser realiza la eliminación masiva y la etapa de pulido atrapa el resto. Este esquema de dos etapas es mucho más económico que intentar conseguir un filtro fino en una sola etapa frente a una alta contaminación.

Por qué el principio giratorio gana frente a la alta contaminación.

Un paquete de cribado convencional acumula contaminación en forma de una torta filtrante. Inicialmente, la torta mejora la eficacia de la filtración, luego aumenta la diferencia de presión, y finalmente obstaculiza la criba y se detiene la producción. Con un 2 por ciento de contaminación y un caudal de 2.000 kilos por hora, 40 kilogramos de material sólido llegan a la criba cada hora; ningún área de cribado estática puede absorber eso. El rascador rotativo resuelve el problema al convertir la torta filtrante en una cantidad temporal en lugar de acumulativa: la contaminación se elimina tan rápido como llega, y la superficie de la criba se renueva continuamente.

Las tecnologías de filtración continua que compiten se encargan de resolver el mismo problema de diferentes maneras. Los cambiadores de tamices con pistón de relleno, fabricados por Nordson, Britas y otras empresas, revierten periódicamente el flujo de fusión a través de un segmento de tíscara para limpiarlo, lo que consume una parte del producto limpio como disolvente de limpieza. Los sistemas de filtración rotativos de Gneuss hacen pasar un disco rotatorio que lleva múltiples cavidades de tíscara a través de la vía de fusión, con un sistema de relleno integrado. El filtro láser se distingue por su acción de raspi, que permite manejar contaminantes fibrosos y dúctiles, como el papel y el papel aluminio, que resisten el relleno hidráulico.

Dentro del disco de pantalla: geometría del agujero perforado con láser

El disco de la pantalla es el corazón del filtro y su geometría establece el límite de lo que puede conseguir el equipo. Entender cómo se realizan los orificios explica varios comportamientos que, de lo contrario, parecen contraintuitivos.

¿Por qué es mejor el taladrado con láser en lugar de el grabado o el tejido?

Los orificios se producen mediante el taladrado con láser pulsado a través de un disco de acero endurecido de entre 6 y 12 mm de espesor. El taladrado láser produce un orificio cónico con la abertura estrecha en la cara anterior y un orificio más ancho en la cara posterior. Esta geometría cónica es particularmente crítica por tres razones. En primer lugar, la filtración se determina completamente por la abertura estrecha de la cara anterior, por lo que la clasificación de retención es precisa y reproducible. En segundo lugar, el orificio de dilatación significa que una vez que una partícula pasa la abertura, no puede alojarse en el orificio, lo que significa que el orificio es inherentemente auto-limpiante. En tercer lugar, la caída de presión a través del disco es mucho menor que una salida cilíndrica recta de la misma longitud y diámetro de entrada, porque la mayor parte de la longitud del orificio tiene una sección transversal mayor.

La malla teñida, por el contrario, tiene un recorrido tortuoso y atrapa las partículas en su profundidad, lo que es precisamente el comportamiento que un filtro de mano holgada continúo debe evitar. Las placas químicamente grabadas logran aberturas finas pero carecen del espesor de pared necesario para sobrevivir un diferencial de 60 bares a través de una gran superficie abierta.

Selección de la abertura según la aplicación

Diámetro del agujero:	Base de materia prima típica	Final Application	Diferencia típica	Rendimiento relativo
200 a 250 micrómetros	Películas agrícolas altamente sucias, plásticos rígidos mixtos	Bolsas de residuos, tuberías de drenaje, palets.	De 20 a 40 bares	100 por ciento de referencia
150 a 200 micrómetros	Película de PE de postconsumo, tejida en PP	Bolsas de alta resistencia, cajas, perfiles.	Del 25 al 45 bares	85 a 95 por ciento
120 a 150 micrómetros.	HDPE lavado después del consumo, materiales sólidos de PP	Botellas, contenedores, piezas de inyección	30 a 55 bar	70 a 85 por ciento.
100 a	Limpiar la partícula lavada después de la industria.	Película soplada, embalaje de pared delgada	5. De 35 a 55 bar.	55 a 70 por ciento
80 a 100 micrómetros.	Preclasificado en bastidor limpio, rPET	Película, lámina y cintas de alta calidad.	2. 40 a 70 bares.	40 a 60 por ciento.

La columna relativa al rendimiento es la cifra que sorprende a las personas. Reducir la mitad el diámetro del orificio no reduce el rendimiento a la mitad, sino que lo reduce de forma considerablemente mayor, bajo condiciones viscosas, debido a que el flujo a través de un pequeño orificio varía aproximadamente con el cuarto poder del diámetro, mientras que el número de orificios por unidad de área no puede aumentar de forma proporcional sin comprometer la resistencia del disco. Por lo tanto, especificar un disco más fino de lo que necesita la aplicación es una decisión costosa que se paga reduciendo permanentemente la capacidad de la línea.

Área abierta y resistencia del disco

El área abierta total suele ser del 6 al 14 por ciento de la superficie discada. Si se aumenta esta área se debilitan los ligamentos entre los orificios, y dado que el disco debe resistir la total diferencia de presión de fusión en una sección no soportada, la desviación del disco y, finalmente, el agrietamiento se convierten en el límite. Los fabricantes equilibran esto utilizando discos más gruesos y aceros de mayor grado para aperturas finas. La consecuencia práctica para un operador es que un disco fino tiene tanto una capacidad de procesamiento inferior como una diferencia máxima permitida más baja, lo que estrecha la ventana de operación desde ambas direcciones.

Cálculo de área de filtrado

El área de filtración efectiva se suele expresar en centímetros cuadrados. Un criterio heurístico útil para el reciclaje de poliolefinas es de 1,5 a 3,0 centímetros cuadrados de área de malla activa por kilogramo por hora de producción para contaminación moderada, y de 3,5 a 6,0 centímetros cuadrados por kilogramo por hora para material muy contaminado o aberturas finas. Un área de filtración insuficiente es un defecto de diseño que la velocidad del cepillo no puede compensar: el operario se dará cuenta de que ninguna configuración de la velocidad mantiene la diferencia en la cinta, ya que el flujo requerido por unidad de área es simplemente demasiado elevado.

Lo que realmente controla la velocidad de rotación del rasificador​

La velocidad de giro del raspador se describe a menudo de manera vaga como que controla la limpieza. No es así. La limpieza se establece según el diámetro del orificio. Lo que controla la velocidad del raspador es el tiempo de residencia de la pasta filtrante sobre la superficie de la rejilla, y a través de ello, cuatro resultados dependientes.

Los cuatro variables dependientes

1. Espesor de la torta del filtro y el diferencial de presión.Entre dos pases de la herramienta retragante, la contaminación se acumula en la superficie de la rejilla. A baja velocidad, la pasta se espesa y el diferencial aumenta. A alta velocidad, la pasta se elimina casi tan pronto como se forma y el diferencial permanece cerca del valor de la rejilla limpia. Esta es la relación de control principal y la que se utiliza para la calibración.

2. Pérdida de fusión al desecho.El raspador no puede eliminar la contaminación sin transportar también algo de la masa fundida del polímero. Esa masa fundida arrastrada es la pérdida de descarga. La proporción de polímero a contaminación en la corriente de descarga depende de la cantidad de contaminación que se ha acumulado cuando llega el raspador. Un plato grueso contiene principalmente contaminación; un plato delgado contiene principalmente masa fundida. Contrariamente a lo que se podría esperar, correr más lentamente puede dar una menor pérdida de masa fundida, siempre que el diferencial sea aceptable.

1. Fracasamiento del disco de tamizado y desgaste del escariadorEl desgaste es aproximadamente proporcional a la distancia de deslizamiento multiplicada por la presión de contacto multiplicada por la dureza del material atrapado en la interfaz. El doblar la velocidad del rasquiador duplica la distancia de deslizamiento por hora, por lo que aproximadamente también duplica la tasa de desgaste, y más si el material atrapado contiene arena o vidrio. Esta es la razón por la que un filtro que se ha utilizado permanentemente a la velocidad máxima como precaución presenta un desgaste del disco en un tercio de la vida esperada.

4. Estabilidad de la presión en la matrizCada pase del raspador cambia temporalmente el área abierta efectiva de la rejilla, lo que produce una pequeña onda de presión. A velocidades muy bajas, esta onda tiene un periodo largo y puede ser visible como variación periódica del tamaño de los pellets. A velocidades normales, la frecuencia de la onda es suficientemente alta que la bomba de fusión y el volumen del conducto la atenúan.

Geometría del escuper y presión de contacto

La mayoría de los filtros láser utilizan uno, dos o tres brazos cepilladores con cuchillas endurecidas reemplazables, sujetas a la superficie de la pantalla por medio de una pre-carga de resorte o hidráulica. El número de brazos es tan importante como la velocidad de rotación: un cepillador de dos brazos que giraa 2 revoluciones por minuto pasa cualquier punto de la pantalla cuatro veces por minuto, exactamente como un cepillador de un brazo a 4 revoluciones por minuto, pero con la mitad de la velocidad de deslizamiento y, por lo tanto, un menor calentamiento por fricción en la interfaz. Cuando se comparan máquinas de diferentes fabricantes, siempre se debe convertir a cepillados por minuto en lugar de comparar revoluciones por minuto directamente.

La presión de contacto se establece en el montaje y varía a medida que se desgasta la hoja. Una hoja que se ejecuta con una pre-carga insuficiente permite que se forme una película fundida entre la hoja y la pantalla, lo que impide la efectiva eliminación de la torta -el síntoma es un diferencial que no se reduce independientemente de cuánto se incremente la velocidad. La pre-carga de la hoja debe verificarse cada vez que la respuesta diferencial a la velocidad se vuelve lenta.

Velocidad de arranque por clase de contaminación

Clase del material de alimentación.	Contaminación (porcentaje en masa)	Velocidad de arranque del raspador	Diferencial esperado	Previsión de la pérdida por fusión.
Reciclaje de LDPE postindustrial limpio	Menos del 0,1.	entre 0,3 y 0,6 revoluciones por minuto	De 20 a 35 bares	del 0,2 al 0,6 por ciento.
Cintas rígidas lavadas procedentes de desechos postconsumo.	Del 0,1 al 0,5.	0,8 a 1,6 rpm	Del 25 al 45 bares	0,8 a 1,8 por ciento.
Película lavada procedente de desechos postconsumo.	0,5 a 1,5	1,5 a 3,0 rpm	30 a 50 bar	1,5 a 3,0 por ciento
Película agrícola lavada ligeramente.	1,5 a 3,0	2,5 a 5,0 rpm.	De 35 a 55 bar.	3,0 a 5,5 por ciento
Flujo sin lavar o muy cargado.	3,0 a 5,0	4,0-8,0 m3/t	40 a 60 bar.	5.0 a

Estos son puntos de partida para el procedimiento de calibración que se describe más adelante, no son ajustes definitivos. El valor final correcto siempre se obtiene observando la respuesta diferencial en el material real.

Diferencia de presión del fundido como señal principal

El diferencial de presión de la masa fundida, escrito convencionalmente como delta p, es la caída de presión medida entre la entrada del filtro y la salida del filtro. Es la única señal en tiempo real que informa sobre el estado de la superficie de la malla, y todo esquema de control automático de la velocidad del cepillo la utiliza como variable de retroalimentación.

¿Qué contiene la lectura diferencial?

La diferencia medida es la suma de tres componentes. La resistencia de la pantalla limpia es una función fija del diámetro del agujero, del área abierta, de la viscosidad de la masa fundida y del caudal. Este es el valor mínimo por debajo del cual la diferencia no puede descender. La resistencia de la torta es el componente variable que controla la velocidad del raspador. Los efectos transitorios, como un bloque de contaminación o un cambio de viscosidad, producen excursiones a corto plazo. Es esencial distinguir entre ellos: un operario que responde a un aumento transitorio incrementando permanentemente la velocidad del raspador ha cambiado la pérdida de masa fundida por nada.

Comportamiento diferencial	Causa más probable	Respuesta correcta
Estable dentro de la banda objetivo.	Velocidad del raspador adaptada a la carga de contaminación.	No se toma ninguna medida, se registra el valor establecido frente a la materia prima
Ascenso lento y constante durante horas	El raspador es marginalmente demasiado lento o se produce un cegamiento gradual del disco.	Aumentar la velocidad en pasos de 0,2 rpm, observar durante 20 min cada uno.
Elevación rápida durante minutos	Subida de la contaminación, o fallo del sistema de alimentación del remolcador	Verifique que el rastrillador esté girando, compruebe el cambio del lote de material.
Baja del nivel por debajo de lo normal	El disco de la pantalla está desgastado, los agujeros están dilatado o la hoja presenta grietas	Inspeccione el producto para detectar cualquier contaminación y programar la sustitución de los discos.
250 dólares.	La velocidad demasiado baja provoca que la pasta se acumule y se libere cíclicamente.	Aumentar la velocidad hasta que la amplitud de las oscilaciones baje por debajo de 5 bares.
Errorático, sin un patrón claro	Alimentación de la extrusora inestable o temperatura de fusión incoherente	Establezca en primer lugar la extrusora, y después vuelva a afinar el filtro.
Alto, pero perfectamente estable	Apertura demasiado fina, o área de filtración insuficiente	Revisión de la especificación del disco, esto es un diseño, no un problema de velocidad.

Configurar la banda objetivo.

La banda de referencia está limitada por debajo al suelo de pantalla limpia y por encima a lo que el proceso puede tolerar. Si se establece el límite inferior demasiado cerca del suelo, el sistema de control seguirá los ruidos y aumentará las pérdidas de fusión; un límite inferior razonable es el valor del suelo de pantalla más 8 a 12 bares. El límite superior se determina mediante tres restricciones: el límite mecánico del disco, el aumento de temperatura de la fusión causado por la caída de presión y la presión que puede suministrar el extrusor mientras sigue cumpliendo con el rendimiento.

El aumento de temperatura del fundido a lo largo del filtro es una limitación frecuentemente ignorada. Como regla general para los poliolefinas, cada 10 bares de caída de presión se transforman en aproximadamente 0,4 a 0,6 grados Celsius de aumento de temperatura adiante del fundido. Un diferencial de 60 bares por lo tanto agrega 2,5 a 3,5 grados Celsius, lo cual suele ser aceptable. Pero si el filtro está funcionando a 120 bares porque el disco está casi tapado, el resultado de 5 a 7 grados sobre una temperatura del fundido ya elevada puede llevar un material sensible al calor por encima de su umbral de degradación. El aumento de temperatura es uno de los argumentos más convincentes a favor de mantener el diferencial en banda en lugar de tolerar la dilatación.

Control automático de velocidad (en comparación con el control manual)

Los filtros láser modernos ofrecen un modo de bucle cerrado en el que el accionador ajusta la velocidad del raspador para mantener un punto de referencia diferencial. Este modo es generalmente el correcto para la producción, porque responde automáticamente a las variaciones de la materia prima. Dos detalles de configuración marcan la diferencia entre un bucle bien comportado y uno que se genera. El ganancia proporcional debe ser modesta, ya que el proceso tiene un tiempo muerto sustancial entre un cambio de velocidad y el cambio diferencial resultante - normalmente de 30 a 120 segundos. Además, el bucle debe tener un límite de velocidad en los aumentos de velocidad, para que un bloque de contaminación transitorio no cause un salto de velocidad repentino que derive el polímero al suministro. El control manual sigue siendo apropiado durante la puesta en marcha, durante ensayos de calibración deliberados y cuando se ejecuta por primera vez una materia prima desconocida.

Carga de contaminación: papel, aluminio, madera y caucho.

No toda la contaminación se comporta de la misma manera en la cara de la pantalla, y la velocidad correcta del raspador depende tanto del carácter de la contaminación como de su cantidad. Cuatro clases de contaminantes dominan las corrientes postconsumidoras y cada una presenta un comportamiento de filtración característico.

Papel y fibra de celulosa

El papel es el contaminante más común en los flocos lavados de posconsumo, procedentes de etiquetas, fragmentos de cartón y residuos fibrosos. A temperatura de fusión, se carboniza parcialmente y forma una pasta compacta y similar a una esponja que es muy efectiva para obstruir una pantalla: una pasta de papel de una fracción de milímetro puede duplicar la diferencia. Sin embargo, es fácil de eliminar para la rasuradora debido a su baja adherencia a la cara de acero. La respuesta correcta a un flujo con alto contenido en papel es una velocidad de rasuradora moderadamente alta con un ajuste de descarga normal. Dado que el papel se carboniza, también contribuye directamente al número de puntos negros si cualquier fragmento atraviesa la abertura, lo que es una de las razones por las que los flujos con alto contenido en papel justifican un disco más fino de lo que sugiraría la aplicación nominal.

Hoja de aluminio

El aluminio proviene de envases laminados, anillos de cuello de botella y recubrimientos de cierre. Es dúctil a temperatura de fusión, por lo que los fragmentos de hoja pueden deformarse y extruirse parcialmente dentro de los huecos en lugar de quedarse limpiamente sobre la superficie. Cuando un fragmento se aloja en un hueco, es posible que no pueda ser eliminado por la rasqueta y represente una pérdida permanente de área abierta. El aluminio también es abrasivo contra el filo de la rasqueta. Las corrientes con un contenido significativo de aluminio requieren una presión de contacto de la rasqueta más elevada, una inspección más frecuente del filo y se benefician de un separador de corriente impulsada en la línea de lavado en serie — eliminar el aluminio mecánicamente antes de que llegue a la fusión siempre es más económico que filtrarlo.

Inspección de testigos si se solicita

La madera, la arena, el vidrio y la piedra son rígidos y abrasivos. No cegan la pantalla de manera eficiente porque no forman una pasta coherente, por lo que su efecto sobre el diferencial es modesto en comparación con su potencial de daño. El daño se produce en la interfaz entre el cuchillo y la pantalla, donde una partícula dura actúa como un abrasivo de encaje y marca ambas superficies. Este es el mecanismo de desgaste que determina la vida del disco de la pantalla en el reciclaje del plástico para film agrícola. No existe ninguna velocidad de la barredora que evite este problema; la respuesta está en la eliminación en la parte superior mediante etapas eficaces de lavado previo, de沉ucción y de hidrociclón, además de la aceptación de un intervalo más corto de reemplazo del disco.

Caucho, silicona y polímeros reticulados.

Juntas de caucho, selladores de silicona y fragmentos de polietileno reticulado son la clase más difícil porque son blandos y deformables a temperatura de fusión. Bajo una presión diferencial suficiente, una partícula de caucho sustancialmente mayor que la abertura puede extruirse a través del orificio y reaparecer como un gel o una mancha blanda en el producto terminado. Este es el principal modo de fallo al que un filtro láser no puede solucionar haciéndolo funcionar más rápido: de hecho, aumentar la diferencia de presión hace que la situación empeore, porque una presión más alta impulsa una mayor extrusión a través de los orificios. Las medidas contra este problema son una abertura más fina, una diferencia de presión más baja pero estrictamente controlada y una temperatura de fusión más baja que mantiene al elastómero más rígido en relación con la matriz del polímero.

Contaminante	Propensión a oblicuarse	Abrasión	Riesgo de transmisión	Estrategia de velocidad
Papel y celulosa	Muy alto	Bajo.	Bajo.	Acelere la velocidad y descargue normalmente.
Hoja de aluminio.	Medio	Alto	Media, alojamiento de agujeros.	Velocidad moderada, mayor pre-carga de las cuchillas.
Trozos de madera y orgánicos	Medio	Alto	Bajo.	Velocidad moderada, admite una vida útil de disco más corta.
Arena, vidrio, piedra	Bajo.	Muy alto	Bajo.	Más baja velocidad operativa, eliminar lo upstream
Caucho y silicona	Bajo.	Bajo.	Muy alto	Mantener la diferencia baja, utilizar una abertura más fina.
Gel de polímero reticulado.	Medio	Bajo.	Alto	Apertura más fina, temperatura de fusión más baja
Polímero extraño (PET en PE).	Alto	Bajo.	Bajo.	Acelere la velocidad, pero fije la clasificación en la parte superior.

Medición de la carga de contaminación en la práctica

La calibración requiere conocer la carga de contaminación, y el método más sencillo y fiable es un balance de masa de descarga. Recoge la descarga del filtro durante un intervalo medido (entre 15 y 30 minutos brinda una muestra representativa), pesa lo recogido, luego lava el material recogido en xileno caliente u otro disolvente adecuado para disolver la poliolefina, seca el residuo y lo pesa. La masa del residuo dividida entre el rendimiento total durante el intervalo da la verdadera fracción de contaminación que alcanza el filtro, y la fracción de polímero de la descarga da la pérdida de fusión. Repitiendo esta prueba cada vez que se introduce una nueva materia prima, la calibración deja de ser una cuestión de adivinación y se convierte en aritmética.

Consecuencias de correr demasiado deprisa o demasiado lento

Ambos errores son habituales y sus síntomas son lo suficientemente evidentes como para poder diagnosticarlos desde la pantalla de control y el producto. Comprender ambos posibles direcciones de fallo es lo que permite al operario avanzar con confianza hacia el óptimo en lugar de moverse con cautela en una sola dirección.

Velocidad demasiado baja

El efecto inmediato es un aumento del diferencial. A medida que el bizcocho se espesa, siguen diversas consecuencias secundarias. La temperatura de fusión aumenta debido a la mayor pérdida de presión, lo que añade tensión térmica a material que ya ha pasado por múltiples ciclos de calor. La producción del extrusor disminuye, porque el tornillo debe trabajar contra una mayor presión en la viga y la característica presión-flujo de un solo tornillo no es rigida. La carga del motor aumenta y, en las líneas en las que el extrusor ya se encuentra cerca del límite de par, el accionado puede cortarse. La eficiencia de filtración mejora temporalmente al funcionar el bizcocho como un filtro de fondo, lo que induce al operador a pensar que la situación es benégena. Finalmente, el diferencial alcanza el límite de alarma y o se detiene la línea o se acciona el rastrillo bruscamente, produciéndose un gran segmento de expulsión y un transitorio de presión en la matriz que se manifiesta como variación del tamaño de los pellets.

Una consecuencia más sutil del funcionamiento a una velocidad insuficiente es la permanencia de lunas o agujeros que se han oscurecido. Los materiales que permanecen en la pantalla durante largos períodos de tiempo se carbonizan y se pueden fusionar con la entrada del agujero. Una vez que esto sucede, la diferencia de nivel entre el piso limpio y el sucio se ha incrementado permanentemente y el disco nunca recuperará su rendimiento original incluso después de una limpieza completa.

Velocidad demasiado alta

El efecto inmediato es una elevada pérdida de masa derretida, lo que significa que el dinero abandona continuamente y silenciosamente el edificio. En una línea de 1.500 kilogramos por hora, la diferencia entre un 2% y un 6% de pérdida de masa derretida es de 60 kilogramos de granulos vendibles por hora. Dado que la descarga es una corriente mixta de polímeros y contaminantes, generalmente no se puede reprocesar y se va a la eliminación de residuos, lo que supone un coste en ambos lados de la balanza.

El desgaste se acelera en proporción a la distancia de deslizamiento. Un disco de tamiz que podría dar 3.000 horas a 1,5 revoluciones por minuto, puede dar apenas 1.000 horas a 5 revoluciones por minuto en el mismo material. Los intervalos de sustitución de la cuchilla se acortan de forma similar. En casos graves, la cuchilla comienza a arruinar la superficie del tamiz, lo que produce depresiones locales donde la fusión pasa por encima de la apertura prevista y la contaminación se introduce en el producto: un modo de fallo que se presenta como contaminación del producto aunque el diferencial lee normal o bajo, uno de los síntomas más confusos para diagnosticar.

También hay consecuencias relacionadas con la presión. Un descarga excesiva reduce el flujo de fundición que llega al molde, por lo que, a una salida constante de la extrusora, la presión del molde disminuye. En las líneas que no dispongan de una bomba de fundición, esto afecta al rendimiento y a las dimensiones de los pelets; en las líneas que dispongan de una bomba de fundición, la presión de entrada de la bomba puede bajar por debajo de su nivel mínimo, lo que provoca cavitación y desgaste de la bomba.

Síntoma.	Velocidad demasiado baja	Velocidad demasiado alta
Diferencial de presión de la fusión.	Aumento, a menudo con un patrón en forma de diente.	A 20 ppm o menos, según el nivel de limpieza de la planta.
Aspecto de la descarga.	Oscuro, seco, principalmente contaminante.	Colores claros, mayormente polímeros
Pérdida de la fusión.	Por debajo del 1 %	Más del 5 por ciento.
Temperatura de la fusión en la matriz	Sube por encima del punto predeterminado	Normal o ligeramente bajo.
Carga del motor de la extrusora.	Alza	Normal.
Vida de disco de pantalla	Reducido por la carbonización y la opacidad.	Reducido por el desgaste abrasivo.
Defectos del producto	Amarilleamiento, manchas negras a causa de la degradación.	Transmisión de contaminación en caso de erosionamiento del cuchillo
Conformidad de los granos	Inspecciones periódicas	Cambio de rendimiento, presión deficiente en la matriz

Procedimiento de calibración de la velocidad paso a paso

El siguiente procedimiento establece la velocidad correcta de los rastrillos para una determinada materia prima y la registra para que sea posible recordar el ajuste en lugar de redescubrirlo. Dicho procedimiento exige cerca de tres horas de funcionamiento estable y deberá repetirse cuando entre en la línea una materia prima muy diferente.

Precondiciones

• Extrusora funcionando a la velocidad de producción deseada con alimentación estable y carga de motor.
• Temperatura de la fusión en punto de referencia y estable dentro de un margen de más o menos 2 grados Celsius durante al menos 30 minutos.
• Un disco de pantalla limpio o nuevo con una apertura adecuada para la aplicación.
• Los transductores de presión de entrada y salida de la masa fundida están calibrados y leen correctamente.
• Un medio para recolectar y pesar la corriente de descarga.
• El material inicial representa lo que se producirá realmente, no una muestra limpia.

Paso 1: Instalar el escaner limpio

Con un disco limpio a la capacidad de producción y con la barredora funcionando a una velocidad deliberadamente alta de 4 a 6 revoluciones por minuto, permita que el diferencial se estabilice durante 15 minutos. El valor estable es el piso de la pantalla limpia para esta combinación de material, abertura, temperatura y capacidad de producción. Anote el valor. Los valores típicos del piso son de 15 a 25 bares para un disco de 150micrómetros en polioleoftalo correspondiente a una capacidad de producción moderada. Este valor es la referencia contra la que se interpretan todas las lecturas posteriores, y deberá re-medirse cada vez que se cambia el disco.

Paso 2: Definir la banda de ataque.

Establezca el límite inferior en el piso más 10 bares y el límite superior en el piso más 30 a 35 bares, siempre y cuando no supere el máximo diferencial del fabricante del disco y no supere el aumento de la temperatura del fundido que soporta el material. Para un piso de 20 bares esto proporciona una banda de objetivo de 30 a 55 bares.

Paso 3: Reducir la velocidad en pasos

A partir de la alta velocidad inicial, reduzca la velocidad del raspador en incrementos de 0,3 a 0,5 revoluciones por minuto. Después de cada decremento, espere 20 minutos antes de leer el diferencial; el tiempo muerto del sistema significa que un valor medido después de 5 minutos será inferior al valor de estado estacionario y conducirá a ajustar la velocidad demasiado baja. Registre la velocidad del raspador y el diferencial estabilizado en cada paso. Continúe hasta que el diferencial alcance el límite superior de la banda deseada.

Paso 4: Evaluar la homogeneidad de la alimentación

Muestree la diferencia frente a la velocidad del raspador. La curva es característicamente plana a velocidades elevadas y se eleva bruscamente por debajo de un punto determinado, denominado «rodilla». La velocidad óptima de funcionamiento está justamente por encima de la rodilla, donde la diferencia se encuentra en la mitad de la banda de destino y donde un pequeño descenso de la velocidad no provoca un fuerte aumento de la diferencia. Operar en la parte plana muy por encima de la rodilla produce pérdidas de polímero y, al operar por debajo de la rodilla, es inestable debido a que los pequeños cambios en la materia prima producen grandes oscilaciones en la diferencia.

Paso 5: Verificar la pérdida de fusión

A la velocidad elegida, haga funcionar durante 30 minutos y recoja toda la descarga. Pésela y exprísala como porcentaje de la capacidad de procesamiento durante el intervalo. Si la pérdida de fusión supera el rango esperado para la clase de contaminación, la velocidad está por encima o el coeficiente de descarga está abierto demasiado. Volvámonos a la etapa 3 y revise de nuevo. Si la pérdida de fusión está muy por debajo de lo esperado y la diferencia es estable, la materia prima es más limpia de lo que se esperaba y la velocidad se puede reducir aún más con beneficio.

Paso 6: verificar la calidad del producto

Recopile muestras de pellets y efectúe las verificaciones de calidad pertinentes a la aplicación: recuento de grumos visual en una película compactada, velocidad de flujo en fusión y, cuando sea aplicable, recuento de geles en una muestra de película moldeada. Comprobar que la disminución de velocidad no ha permitido la contaminación. Si aparecen grumos, es más probable que la causa sea la selección de la abertura o el estado de la cuchilla que la velocidad, por lo que inspeccione el disco y la cuchilla antes de aumentar la velocidad.

Paso 7: grabar y transferir al control automático

Registra la descripción de la materia prima, el caudal, la temperatura de fusión, la apertura, el diferencial del piso, la velocidad elegida y la pérdida de fusión medida en un registro de receta. Configura el punto de referencia del diferencial del control automático en el valor alcanzado y activa el control en circuito cerrado con límites de velocidad que marcan los valores manuales con un 40 % más o menos. La receta se convierte en el punto de partida para la siguiente tanda del mismo material, lo que reduce la calibración a un ejercicio de verificación.

Optimización de la velocidad de descarga y las pérdidas de fusión.

La velocidad del raspador y la tasa de descarga son ajustes separados, pero están relacionados, y confundirlos es una causa frecuente de un mal rendimiento del filtro. La velocidad del raspador determina cuánta materia se raspa de la superficie de la pantalla; la disposición de descarga determina cuánta de esa materia deja realmente la máquina y cuánta se recircula dentro de la carcasa del filtro.

Mecanismos de descarga.

Los filtros de láser utilizan uno de tres sistemas de descarga. Un tornillo de descarga transporta el material sobrante fuera de la carcasa a una velocidad determinada por su propia velocidad, lo que permite un control independiente del volumen de descarga. Una válvula de descarga regulada mediante presión se abre contra la presión de la fundición, por lo que la velocidad de descarga sigue la presión de la carcasa. Una descarga por pistón programada ejerce una expulsión de un volumen fijo a intervalos programados. Cada uno de ellos requiere un enfoque de ajuste diferente.

Con un tornillo de descarga, el ajuste correcto es aquel en el que el material escarpado se retira sin acumularse en la zona de recogida, pero no más rápido. Hacer funcionar el tornillo de descarga demasiado rápido extrae más fusión del husillo y aumenta la pérdida de fusión independientemente de la velocidad del raspador; el síntoma clásico es una alta pérdida de fusión con un chorro de descarga que parece casi limpio. Hacer funcionar el tornillo de descarga demasiado lento permite que el material escarpado se acumule en el husillo, donde vuelve a entrar en la trayectoria del raspador y se trabaja repetidamente, generando calor y degradándose en grumos negros que finalmente pasan al producto.

Secuencia de ajuste acoplada.

Dado que los dos ajustes interactúan, la secuencia correcta es corregir uno y ajustar el otro, y luego verificar. En la práctica:

1. Configure el mecanismo de descarga en un valor promedio nominal.
2. Ajuste la velocidad del rastrillo con respecto al diferencial siguiendo el procedimiento del apartado anterior.
3. Con la velocidad del rascador fijada, reduzca la tasa de descarga en pasos pequeños, mientras observa la acumulación de material en la carcasa — observable como un lento aumento de la presión de la carcasa o, en los equipos con un orificio de visualización, de forma directa.
4. Ajuste la descarga justo por encima del punto en que comienza la acumulación.
5. Verificar nuevamente el diferencial, ya que un cambio en la velocidad de descarga altera ligeramente las condiciones efectivas del interior del gabinete.
6. Re-medir las pérdidas de fusión y confirmar la mejora.

Objetivos y factores de la pérdida de líquido fundido

Carga de contaminación	Pérdida de fusión alcanzable	Fracción de polímero de descarga	Palanca principal si está por encima del objetivo
Menos del 0,1 por ciento.	del 0,2 al 0,6 por ciento.	70 a 85 por ciento.	Reducir la velocidad de los escarabajos hacia el mínimo.
Del 0,1 al 0,5 por ciento.	0,8 a 1,8 por ciento.	55 a 75 por ciento	Reduzca la velocidad del tornillo de descarga.
0,5 a 1,5 por ciento	1,5 a 3,0 por ciento	45 a 65%.	Verificar que la barredera esté por encima de la rodilla, no muy por encima de ella.
1,5 a 3,0 por ciento	3,0 a 5,5 por ciento	De 35 a 55 %.	Mejorar el lavado y la clasificación en la parte superior del proceso.
3,0 a 5,0 por ciento	5.0 a	Del 25 al 45 por ciento	La eliminación ascendente es la única solución real.

La fracción de polímero de la descarga es un diagnóstico más informativo que la pérdida por fusión solo. Si la descarga tiene un 80% de polímero en un flujo moderadamente contaminado, el filtro está descartando material bueno y los ajustes están mal. Si la descarga tiene un 25% de polímero en un flujo poco contaminado, o la medición de la contaminación está equivocada, o el raspador apenas está al día y el diferencial debe comprobarse.

Tratamiento de la descarga.

La descarga del filtro sale de la máquina a temperatura de fusión como una masa caliente, pegajosa y contaminada. Una práctica recomendada es descargar a un transportador enfriado con agua o a un rodillo refrigerado que la solidifique en una cinta manejable, pesarla continuamente con una báscula de cinta y registrar el flujo de masa como variable del proceso. Un flujo de descarga registrado de forma continua es la forma más rápida de detectar un filtro cuyo ajuste se ha desviado, y convierte las pérdidas de fusión de una cantidad medida periódicamente en un indicador actual.

Tornillo de retroceso de presión, temperatura de fusión e interacción con el filtro.

El filtro láser no funciona de forma aislada. Tres variables del lado del extrusor determinan directamente lo que el filtro percibe y cuán bien puede funcionar, y ajustar el filtro sin controlarlas produce valores que no serán estables.

Presión de retroceso y estabilidad de la presión de entrada

La presión de retroceso, generada por la resistencia aguas abajo de la sección de medición, determina la presión a la cual se suministra el fundido al filtro. Una adecuada presión de retroceso sirve para tres fines en el filtro: garantiza que el fundido esté completamente compactado y libre de gas entrañado que, de lo contrario, causaría ruido de presión; proporciona una presión de conducción estable para que las lecturas diferenciales reflejen el estado de la torta en lugar de las fluctuaciones en el suministro; y mejora la homogeneidad del fundido para que la viscosidad, que afecta directamente a la lectura diferencial, mantenga un valor constante.

Para los extrusores de reciclaje, la presión de retroceso típica en la entrada del filtro es de 80 a 180 bar para poliolefinas. A menos de aproximadamente 60 bares, la señal diferencial se vuelve ruidosa y el control de velocidad en circuito cerrado sufre interrupciones. Arriba de 200 bares, el calor de fricción adicional comienza a elevar la temperatura del homogeneizado de forma innecesaria y aumenta el riesgo de que los contaminantes blandos se extruya a través de los orificios.

Efectos de la temperatura del fundido

La temperatura de fusión afecta la filtración mediante la viscosidad. Un aumento de 10 grados Celsius reduce la viscosidad de la fusión de poliolefinas en aproximadamente un 15% a un 25% según el material y la tasa de corte, lo que reduce la diferencia en un determinado rendimiento y estado de la torta. Esto crea una trampa: un operario que observa una alta diferencia puede aumentar la temperatura de la fusión para reducirla, lo que parece funcionar pero no elimina la contaminación; simplemente ha hecho que la fusión sea más fina. La torta sigue estando allí, continúa produciendo el desgaste, y ahora el material también está sometido a estrés térmico. La diferencia debe corregirse mediante la velocidad de la raspa, no mediante la temperatura.

También existe el reto inverso: reducir la temperatura de fusión para proteger un material con alto grado de sensibilidad térmica aumenta la viscosidad, lo que a su vez propicia una diferencia. Por lo tanto, el operador puede responder aumentando la velocidad de las barredoras y aceptando las pérdidas de fusión adicionales cuando la respuesta real es verificar que el área de filtración sea adecuada para la temperatura de operación deseada.

Material	Ventana de temperatura del fundido	Presión de entrada del filtro	Diferencia objetivo	Nota especial
LDPE/LLDP reciclado.	12. 180 a 210 grados C.	90 a 160 bares	30 a 55 bar	Alta viscosidad, se necesita un área de filtro generosa
HDPE reciclado.	190 a 225 grados C.	100 a 180 bar.	30 a 60 bar	Atenta a los geles provenientes de la fracción reticulada.
PP reciclado	200 a 235 grados C	80 a 150 bar	25 a 50 bar.	Menor viscosidad, filtración más fácil
PS reciclado	190 a 220 grados C.	70 a 130 bar	Del 20 al 45 bares	Cuidado con la temperatura, evitar diferencias altas
PET reciclado.	270 a 285 grados C	4. De 60 a 120 bares.	Del 25 al 45 bares	Baja viscosidad, tiempo de permanencia crítico para la IV.

Tiempo de permanencia en la carcasa del filtro

La carcasa del filtro aumenta el volumen de la ruta de fusión, y por lo tanto, también el tiempo de residencia. Para las poliolefinas a temperaturas moderadas, esto no es importante. Para el poliéster, sí lo es, porque cada segundo adicional a 280 grados Celsius contribuye a la pérdida de viscosidad intrínseca a través de la degradación térmica e hidrorique. Los filtros diseñados para el poliéster tienen una geometría interna acorde a la eficiencia y un volumen muerto mínimo, precisamente por esta razón. Por lo tanto, no se debe asumir que un filtro diseñado para el procesamiento de poliolefinas es adecuado para el rPET sin comprobar primero el volumen de la carcasa frente al caudal.

Interacción con la zona de desgasificación

Debido a que el filtro está situado aguas abajo de la zona de desgasificación por vacío, cualquier cambio en el diferencial del filtro altera el perfil de presión a lo largo del tornillo, incluso en la válvula de ventilación. Un aumento importante del diferencial puede elevar la presión en la válvula de ventilación hasta el punto en que la fusión es expulsada hacia el puerto de vacío, lo que originará la inundación de la válvula. Si una línea comienza a inundar su válvula de vacío después de semanas de operación estable, el disco del filtro puede ser la principal sospechosa y debe comprobarse antes de culpar a la geometría del tornillo.

Matriz de solución de problemas de filtración inestable

La mayoría de los problemas de los filtros láser se presentan como uno de ocho síntomas. La siguiente matriz relaciona cada uno de ellos con sus causas probables, ordenadas según su probabilidad, junto con la comprobación que permite distinguir entre ellas.

Síntoma.	Causas probables en el pedido	Verificación de distinción.	Acción
Subida diferencial a pesar de la velocidad máxima.	Disco tapado; pérdida de pre-carga de la cuchilla; área del filtro demasiado pequeña.	Compara el piso actual con el piso de entrada en servicio	Limpie o reemplace el disco, compruebe la resorte de cuchilla
Pérdida de la fusión superior al 6 por ciento.	Velocidad por encima de la rodilla; tornillo de descarga demasiado rápido; hoja desgastada	Mida la fracción de polímero de la descarga	Reproducir los pasos de calibración 3 a
Contaminación en el producto, diferencia normal	Graciosidad en pantalla; ampliación del agujero; desviación del sello.	Retirar y inspeccionar la cara del disco bajo la luz.	Reemplace el disco, inspeccione las cuchillas y las juntas.
Manchas negras que aparecen paulatinamente.	Material anclado en la casa; descarga demasiado lento.	Comprobar la masa de descarga frente a la esperada.	Elevar la velocidad de descarga, planificar la limpieza del alojamiento.
Gomas blandas en producto de película	Caucho que sale por los agujeros; la abertura es demasiado gruesa.	Prueba con disolvente de un gel para identificar el elastómero	Disco más fino, menor diferencia y temperatura
Libro de viajes de sobrecarga del motor del raspador.	Un bloqueo de un objeto duro; exceso de preesfuerzo de la cuchilla; carenado frío.	Comprobar todas las zonas del calentador de la carcasa a la temperatura de funcionamiento establecida	Calentar completamente antes de volver a encender, inspeccionar para buscar restos
La búsqueda de la velocidad en circuito cerrado	Ganancia del controlador demasiado alta; alimentación inestable de la extrusora	Cambiar a modo manual, ver si la diferencia se mantiene estable.	Reduzca la rata de retención, añada un límite de velocidad, solucione el problema de alimentación primero.
Inundación de la manta de aspiración.	La presión diferencial del filtro es demasiado alta, lo que aumenta la presión en el tornillo.	Asociar los eventos de inundación con registros diferenciales.	Restaurar la diferencia de banda, revisar el disco.

El valor de diagnóstico del registro de puesta en marcha

Casi todas las entradas en esa matriz se resuelven más rápidamente si se registran la diferencia de piso de puesta en funcionamiento, la velocidad de la raspa y la pérdida de la mezcla para cada material. Sin ese registro de base, un operador no puede distinguir un filtro que funciona normalmente con material difícil de uno que se ha degradado con material fácil. Establecer y mantener el registro de base es los diez minutos de trabajo de mayor valor en todo el proceso de puesta en funcionamiento.

Intervalos de mantenimiento y reemplazo de discos de pantalla

El mantenimiento del filtro láser se divide en tres ciclos: observación diaria, inspección periódica de los componentes y el reemplazo del disco de la pantalla basado en la condición en lugar del calendario.

Intervalos recomendados

Tarea	Intervalo	¿Qué comprobar?	Activador de acción
Revisión log de diferencial	Cada turno	Tendencia con respecto a la línea de base, amplitud de oscilación	El piso se ha elevado más de 10 bares por encima del nivel de referencia.
Verificación del volumen de salida.	Cada turno	Masa por hora frente al valor de la receta	Desviación superior al 25 por ciento
Verificación del calentador de la carcasa.	Semanalmente	Todas las zonas alcanzan el punto de referencia, sin elementos fallados.	Cualquier zona superior a 8 grados C respecto al punto de configuración.
Inspección de la cuchilla del escuper	12. De 400 a 800 horas.	Condición perimetral, paso de desgaste, fuerza de precarga	Redondeo visible de los bordes o pérdida de tensión previa.
Servicio de la caja de engranajes del impulsor.	2.000 horas de funcionamiento	Condición del aceite, juego, integridad de la junta	Según programa del fabricante del convertidor
Calibración del transductor de presión	6 meses	Nula compensación, margen en relación con la referencia	Cambio de orientación superior al 3 por ciento del intervalo
Reemplazo del disco de la pantalla	800 a 3000 kg por hora	Grosor, geometría de los orificios, incisionado de la superficie	Basada en las condiciones, consulta los criterios a continuación
Limpieza completa de la carcasa.	Con cada cambio de disco	Depósitos de zona muerta, caras de las juntas de sellado.	Siempre, no se aplique.

Criterios de reemplazo de discos.

Reemplace el disco de la pantalla cuando cualquiera de los siguientes hitos es verdadero. En primer lugar, el diferencial del piso de pantalla limpia medido después de un completo limpieza ha aumentado más del 40 o 50 por ciento por encima del valor de puesta en servicio inicial, lo que indica la perforación permanente o el cierre parcial. En segundo lugar, el grosor del disco medido en varios radios ha disminuido por debajo del mínimo del fabricante, que suele ser del 15 al 20 por ciento por debajo del grosor nuevo. En tercer lugar, la contaminación está saliendo al producto mientras que el diferencial presenta valores normales, lo que indica el crecimiento de los orificios o la perforación de la superficie. En cuarto lugar, la superficie muestra ranuras circunferenciales visibles lo suficientemente profundas como para sentirlas con la yema de los dedos, lo que significa que la cuchilla ya no está sellando la totalidad de la superficie.

La vida útil del disco varía enormemente según la carga abrasiva. El poliolefina posterior a la industria limpia puede ofrecer de 3.000 a 4.000 horas. Las películas rígidas posteriores al consumo lavadas generalmente ofrecen de 1.800 a 3.000 horas. La película agrícola con arena residual puede reducir la vida útil a 800 a 1.500 horas. El factor que más influye en la vida útil del disco no es el filtro en sí, es la eficacia de la eliminación de arena y partículas en el flujo anterior en la línea de lavado, razón por la cual el diseño de la línea de lavado y la economía del filtro están directamente relacionados.

Limpieza en lugar de sustitución.

Los discos que están desgastados pero no dañados a menudo se pueden regenerar. Los métodos establecidos son el limpieza pirólisis en un horno al vacío a una temperatura de 400 a 450 grados Celsius para descomponer el polímero, seguido de limpieza por ultrasonidos para eliminar el ceniza, y en algunos casos, chorro de agua a alta presión. La regeneración normalmente restaura un 85 a 95 por ciento de la capacidad de flujo original y puede repetirse dos o tres veces antes de que se deba desmantelar el disco. Es una práctica estándar mantener al menos un disco de repuesto para que se pueda cambiar durante un cierre planificado en lugar de uno imprevisto, y el disco retirado se envía para regenerarlo.

Seguridad durante el cambio del disco

El reemplazo de los discos de tamiz implica abrir una caja que contiene un fundente de polímero a temperaturas superiores a 200 grados Celsius bajo presión residual. El procedimiento debe incluir la detención de la extrusora, el abandono de la presión y su verificación en el transductor, el aislamiento y bloqueo de la transmisión de la cuchilla y todos los circuitos de calentamiento, según la procedura local, el enfriamiento controlado cuando lo requiera el diseño de la caja y el uso de guantes resistentes al calor, protección facial y mangas largas. El fundente a presión puede salpicarse violentamente desde un collarín parcialmente abierto, y éste es el procedimiento de rutina con mayor riesgo en una línea de reciclado. Nunca afloje las fijaciones de la caja mientras el transductor lea una presión superior a cero.

Seleccionar un filtro láser con Polyretec.

Polyretec, una fábrica de Wanplas, suministra filtros láser como componentes integrados dentro de líneas de reciclaje completas o como unidades independientes para rehabilitar extrusores existentes. La selección correcta depende de cuatro variables, y proporcionarlas con precisión al iniciar una solicitud elimina los errores de especificaciones más comunes.

Los cuatro inputs de selección

Rendimiento.Indique el caudal requerido en kilogramos por hora de fundido que pasa realmente por el filtro, y especifique si se trata de una cifra nominal o de un valor pico. Los filtros dimensionados según el caudal nominal y luego operados a valores pico pasarán su vida en el extremo superior de la banda diferencial.

Viscosidad del polímero y del fundido.Proporcione el tipo de polímero y, si se conoce, el índice de fluidez en fusión de la materia prima. Un material de bajo índice de fluidez en fusión –por ejemplo un HDPE a 0,3 gramos por 10 minutos– requiere mucho más área de filtrado que una variedad de 8 gramos por 10 minutos a la misma tasa de producción y abertura.

Perfil de contaminación.Proporcione tanto la fracción total de contaminación como su composición. Como se mostró en la sección anterior, un 1% de arena y un 1% de papel suponen exigencias muy diferentes para la máquina. Una muestra física de la viruta es más informativa que cualquier descripción.

Requisito de calidad del producto.Especifíquese el uso final y, si es posible, el criterio de aceptación: número de gránulos por unidad de superficie, número de geles o una especificación del cliente. Estos datos influyen en la selección del aperturado, que determina el resto de los parámetros.

Consideraciones de integración para la modernización

Al colocar un filtro láser en un extrusor existente, es necesario comprobar tres aspectos además del filtro mismo. El extrusor debe ser capaz de generar la presión de entrada necesaria según el rendimiento de producción, lo que no es automático en una máquina que anteriormente operaba con un cambiador de pantalla de baja resistencia. La geometría de la trayectoria de la masa fundida entre el extrusor y el filtro debe evitar zonas muertas, ya que un adaptador mal diseñado constituye una factoría de manchas negras que se culpará al filtro. Además, el sistema de control debe ser capaz de aceptar la señal diferencial y, preferiblemente, de controlar la velocidad en ciclo cerrado, o el filtro debe suministrarse con su propio controlador.

Donde se encuentra el filtro en la gama de productos de Wanplas

Polyretec construye líneas de lavado de 300 a 6 000 kilogramos por hora y líneas de pelletización de 200 a 2 500 kilogramos por hora, con filtración por láser especificada para adaptarse al perfil de contaminación de cada proyecto. Como parte de la marca Wanplas, las líneas se suministran bajo un sistema de calidad documentado con conformidad CE cuando el mercado de destino lo exige, pruebas de aceptación de fábrica antes del envío, supervisión de la instalación y formación del operador que abarca la lógica de calibración descrita en este artículo, en lugar de sólo la secuencia de pulsaciones de los botones. Cuando el pellet reciclado alimenta un proceso de mezcla, la fábrica de Kerke de Wanplas suministra extrusoras de tornillos dobles que se integran aguas abajo de los sistemas de Polyretec, y cuando alimenta la producción de contenedores, las fábricas de Apollo y YuDa suministran equipos de moldeo por soplado. El compromiso de Wanplas con los clientes globales más calientes con la maquinaria plástica china se expresa en la disponibilidad a largo plazo de piezas de repuesto, que en el caso de un filtro láser se refiere a discos de pantalla y cuchillas rastreras que siguen siendo disponibles durante toda la vida útil de la máquina.

Preguntas frecuentes

Con qué frecuencia se debe volver a optimizar la velocidad del raspador?

Reprograme la calibración completa siempre que se produzca un cambio significativo en la materia prima: un proveedor diferente, una corriente de recogida distinta o un cambio visible en la contaminación. En el caso de una materia prima estable, verifique los ajustes mensualmente comprobando que la diferencia sigue estando dentro del rango registrado a la velocidad registrada y que la masa de descarga coincide con la receta. Si está activado el control en cascada, revise la velocidad promedio que está seleccionando el controlador: un gradiente ascendente gradual durante varias semanas indica que el disco se aproxima al final de su vida útil.

¿El mismo filtro láser puede tratar tanto poliolefinas como poliésteres?

Mecánicamente sí, pero se requiere un procedimiento de cambio completo y se debe comprobar el volumen de la carcasa para determinar si es compatible con el poliéster. Los obstáculos prácticos consisten en la gran diferencia de temperatura, de aproximadamente 200 grados Celsius para el poliolefina frente a 280 para el poliéster, y en el esfuerzo de purga necesario para evitar la contaminación cruzada, ya que la poliolefina residual en el fundido de poliéster aparece como grumos no fundidos y viceversa. Los sistemas que funcionan con ambos polímeros experimentan problemas más frecuentes si tienen que utilizar filtros comunes.

¿Es necesario una bomba de fusión después de un filtro de láser?

No es estrictamente necesario, pero se recomienda encarecidamente para cualquier aplicación en la que sea importante la coherencia de los resultados. Sin una bomba de fundición, cualquier variación en la diferencia de filtración se traduce directamente en una variación en la presión de la matriz y, por lo tanto, en el caudal y el tamaño de las bolitas. Una bomba de fundición desconecta las dos formas, manteniendo la presión de la matriz constante mientras la diferencia de filtro fluctúa. Para aplicaciones de calidad alimentaria y de calidad superior, una bomba de fundición es prácticamente estándar.

¿Cuál es la relación entre el diámetro del filtro láser y el recuento de geles?

La relación es real, pero más débil de lo que muchos suponen, porque la mayoría de los geles en poliolefinas recicladas son polímeros reticulados que son suaves a temperatura de fusión y pueden deformarse a través de una abertura considerablemente más pequeña que el diámetro nominal del gel. Reducir la abertura de 150 a 100 micrómetros suele reducir el recuento de geles en un 30 al 50 por ciento en lugar de eliminarlos por completo. Una reducción significativa de los geles suele requerir atacar la fuente: reducir el historial térmico, mejorar la desgasificación y evitar el uso de materiales reticulados en la materia prima.

¿Por qué la diferencia puede caer inesperadamente durante un funcionamiento?

Tres explicaciones justifican la mayoría de los casos. Una disminución de la viscosidad debido al aumento de la temperatura del melt o a una disminución del volumen de alimentación a mayor velocidad de flujo del melt no altera las condiciones del cake. Un descenso de la capacidad de procesamiento, por ejemplo, debido a la ausencia de alimentación, reduce el flujo a través de la rejilla. O el disco ha desarrollado una vía de flujo que no debería tenerlo, a causa del alargamiento de los orificios, de la formación de rayas o del desvío de la junta de tope. Las dos primeras son benignas y fáciles de explicar mediante otros instrumentos, mientras que la tercera requiere una inspección inmediata del producto, porque significa que la melaza no filtrada alcanza el procesador de pellets.

¿Se debe aumentar la velocidad del rastrillo durante el arranque?

Sí. Durante la puesta en marcha, la masa fundida suele ser más fría y más viscosa que en estado de funcionamiento continuo, y el primer material que pasa por la máquina suele llevar residuos acumulados desde el apagado anterior. Al hacer funcionar el rascador a 1,5 o 2 veces la configuración de producción durante los primeros 20 o 30 minutos se eliminan estos residuos y se evita que el disco inicie el proceso ya parcialmente cargado. Reduzca a la configuración calibrada una vez que la temperatura de la masa y la diferencia se hayan estabilizado.

¿Cómo afecta el cambio de producción al régimen de velocidad calibrado?

La contaminación llega a la pantalla en proporción al caudal de masa, por lo que un aumento del 20% en el rendimiento proporciona un 20% más de contaminación por unidad de tiempo y requiere aproximadamente un 20% más de velocidad de escarabajo para mantener la misma condición de la masa. Sin embargo, el mayor rendimiento también eleva la diferencia de nivel del suelo de la pantalla limpia, por lo que la banda objetivo se mueve hacia arriba también. El enfoque práctico es registrar las configuraciones calibradas en dos o tres rendimientos e interpolar, en lugar de asumir que una sola configuración cubre todo el rango de funcionamiento.

¿Se puede mejorar la filtración sin cambiar el disco?

Dentro de los límites, sí. Aumentar la temperatura de fusión estable permite reducir los cambios de viscosidad y, por lo tanto, el ruido diferencial, lo que permite que el filtro funcione más cerca de su óptimo. Mejorar el lavado y el clasificación anterior reduce la carga que debe manejar el filtro, que siempre es la intervención con mayor rendimiento. Asegurar una presión de retorno adecuada y estable mejora la homogeneidad de la efusión. Y corregir la precarga de los discos restablece la efectividad de la rasuradora que puede haber disminuido de forma imperceptible. Sólo después de abordar estos puntos, un disco más fino es la solución adecuada.

¿Qué datos deben registrarse para garantizar la trazabilidad del proceso?

Como mínimo, registra la presión de entrada del filtro del horno, la presión de salida, la diferencia calculada, la velocidad de la escurrete, el caudal de descarga y las temperaturas de las zonas de la carcasa, todas temporalmente marcadas y conservadas. Para las líneas que buscan la autorización para uso de calidad alimentaria, estos datos forman parte de la evidencia de que el proceso se ha desarrollado dentro del intervalo autorizado. Incluso sin un objetivo reglamentario, un historial de diferencias y velocidades es la herramienta de diagnóstico más rápida disponible cuando se presentan problemas de calidad días después de la producción del lote.

Conclusión

Optimizar la velocidad del filtro láser es un ejercicio de equilibrio de masas encubierto en la configuración de la máquina. El raspador debe eliminar la contaminación a la velocidad que lo entrega la corriente fundida, ni más rápido ni más lento, y todo síntoma de un mal rendimiento del filtro se debe a un desvío de ese equilibrio en una dirección o en la otra. Demasiado lento y la diferencia aumenta, la temperatura de la masa fundida aumenta, el rendimiento disminuye y, finalmente, el disco se ciega permanentemente. Demasiado rápido y buena parte del polímero se pierde junto con los desperdicios, la usura se acelera y la presión en la que depende el pelletizador se vuelve poco confiable.

El método para encontrar el equilibrio no es complicado, pero requiere disciplina: establecer el piso de pantalla limpia en un disco nuevo, definir una banda de referencia de 10 a 35 bares por encima de este, reducir la velocidad mientras se permite un tiempo completo de 20 minutos para que cada lectura se estabilice, encontrar el punto en la curva diferencial, verificar la pérdida de fusión mediante el peso de la descarga, confirmar la calidad del producto y registrar todo ello como una receta para que no haya que redescubrirlo nunca. Aplicado de manera consistente, este procedimiento generalmente mueve la pérdida de fusión en el material posconsumo lavado de un 4-6% incontrolado a un 1,5-3% controlado, al tiempo que amplia significativamente la vida del disco de pantalla.

Igualmente importante es saber lo que la velocidad del raspador no puede corregir. La selección del apertura establece el límite de limpieza. La superficie de filtración establece el límite de caudal. Los geles de goma y reticulados pasan bajo alto diferencial, independientemente de cuán rápido gire el raspador. La arena abrasiva destruye los discos, independientemente de la configuración. Cada uno de estos factores es una cuestión ascendente o de la especificación, y reconocerlos con rapidez previene que un operario invierta semanas ajustando un valor variable que nunca fue el factor limitante.

Polyretec, una fábrica de Wanplas, especifica la filtración por láser según el perfil de contaminación real de cada proyecto en lugar de utilizar un valor por defecto del catálogo, y apoya su puesta en marcha con la metodología de calibración descrita aquí. Los operarios que estén planificando una nueva línea de pelletización o que deseen solucionar problemas con un filtro existente que no está funcionando como debería, se animan a compartir sus análisis de alimentación, la cantidad de producción esperada y el registro de diferencias actuales para que la especificación o la corrección puedan basarse en el material tal y como realmente es.