La selección correctaextrusora de granulaciónpara principiantes: pago inicial del 10% (5.000 dólares en un kit deflakos de plástico recicladoEs la única decisión que establece el límite de calidad del pellet, la capacidad de producción y el costo de operación para cualquier planta de reciclaje. A diferencia de la composición de resina virgen, en la que la materia prima es uniforme y seca, las virutas recicladas llegan con grandes variaciones en humedad, densidad aparente, contaminación y velocidad de fusión, lo que cambia directamente el proceso de la máquina que tendrá éxito. Una extrusora de pelletización ideal para virutas de botellas de PET rígidas puede fallar gravemente en film LDPE agrícola suave, y una línea de tornillos dobles diseñada para eliminar rápidamente el gas puede estar sobreingeniería y ser poco rentable para regrind de HDPE de una sola calidad y limpio.

Esta guía explica cómo seleccionar un extrusor de granulación para escamas de plástico reciclado trabajando de arriba hacia abajo, a partir de las variables de entrada medibles de la corriente de escamas. Comenzamos por analizar las cinco rutas principales de la máquina: configuraciones de un solo husillo con alimentador de fuerza, un solo husillo con compactador-cortador, dos husillos en paralelo co-rotantes, dos husillos en paralelo conidades y contra-rotantes, y sistemas tandem de dos etapas. A continuación, detallamos los subsistemas que determinan la calidad de la granulación: desgasificación, el filtro de fusión y el cambiador de tamiz, la bomba de fusión y el método de granulación. Por último, tratamos las ventanas de proceso, la solución de problemas de defectos y el cálculo de la energía para que pueda dimensionar la línea con seguridad.

Polyretec, una fábrica de Wanplas, ha suministrado equipos de reciclado de plástico desde 2010 y combina el conocimiento del proceso austríaco con la escala de fabricación china en más de 100 proyectos de reciclado en más de 50 países. Las pautas que se presentan a continuación desprenden experiencia en el campo en relación con corrientes de partículas postconsumidoras y postindustriales, en lugar de casos ideales recogidos en libros de texto. Cuando se proporcionan números específicos, hágalos cumplir con intervalos de ingeniería normales que deben confirmarse mediante un ensayo en su propia línea de reciclado. Para las necesidades de mezclado y integración con tornillos gemelares, la fábrica de Kerke de Wanplas suministra extrusoras gemelares con co-rotación que se conectan a las líneas de granulación de residuos de reciclaje.

Variables de entrada de partículas recicladas que determinan la selección del extrusor

El extrusor de granulación solo es tan bueno como la materia primas que recibe. Antes de elegir cualquier ruta de la máquina, la corriente de hojuelas debe caracterizarse en seis variables independientes, ya que cada una impulsa el diseño en una dirección diferente. Ignorar cualquiera de ellas es la razón más común por la cual una línea recién instalada no logra alcanzar la capacidad nominal.

Familia de materiales y su sensibilidad térmica.

La identidad del polímero establece el límite de temperatura, la tolerancia al corte y la demanda de desgasificación. Las partículas de PET son higroscópicas y sensibles al corte; a temperaturas superiores a aproximadamente 285°C y en presencia de humedad, se hidrolizan y pierden su viscosidad intrínseca. El HDPE y el PP son permisivos pero se oxidan si el tiempo de permanencia es prolongado. La película agrícola de LDPE lleva tinta, tierra y silicona y se degrada si el corte es demasiado elevado. El PS y el ABS son rígidos y frágiles y necesitan un control de temperatura cuidadoso para evitar el amarillamiento. El PVC —a menudo un contaminante en flujos mezclados, pero también un producto legítimo— es intolerante al calor y al corte y exige una ruta de doble tornillo cónico o con rotación contrapuesta en lugar de una línea de un solo tornillo.

Contenido de humedad después del lavado

Las hojuelas lavadas suelen tener un 0,3 al 1,0 por ciento de humedad residual, dependiendo del estadio de deshidratación y secado. En el caso del PET, esta humedad debe reducirse por debajo del 0,3 por ciento antes de que el barril o la hidrólisis destruya el IV; en el caso del PE y el PP, una pequeña humedad superficial se libera a través del desgasificante, pero la alta cantidad de residuos desperdicia energía y desestabiliza el disolvente. El nivel de humedad determina si es necesario un secador para la cristalización en la línea de entrada o si es aceptable utilizar una vía de desgasificación con dos hélices sin humedad.

Densidad de granel y tamaño de los granos

La densidad bruta determina cómo se debe construir la tolva y el alimentador. Las escamas de PET se colocan entre 300 y 400 kg/m3 y se alimentan casi como si fueran un sólido de flujo libre. Las escamas de película de LDPE, por el contrario, flotan a 30 a 80 kg/m3 y atrapan un enorme volumen de aire, creando puentes en cualquier tolva convencional y hundiendo al tornillo. Las escamas de plástico PP tejido y las fibras se sitúan entre ambas. Cuanto menor es la densidad bruta, más fuerte es la necesidad de un alimentador triturador-compresor o compactador que densa mecánicamente la alimentación antes del tambor.

La distribución del tamaño de la viruta

La mayoría de las líneas de lavado reducen los granos a tamaños que van desde 8 a 16 mm. Los granos más pequeños se derriten más rápidamente pero contienen más aire y polvo; los granos más grandes se alimentan de manera más constante pero pueden sobrecargar un alimentador de fuerza. La distribución del tamaño de los granos también interactúa con el filtro de fundido, porque los metales de tamaño excesivo o no detectados, o el regrueso no fundido, aumentan la presión de retorno y aceleran el consumo de la malla.

Nivel de impurezas: metal, papel, PVC y gel

Los trozos provenientes de después del consumo contienen metales, papel, etiquetas, PVC y silicona a niveles de partes por millón que todavía son importantes. El PVC es el contaminante más peligroso en una corriente de PET, porque deshidroclorina y amarillea todo el fundido. El papel y la fibra de madera se queman y se convierten en manchas negras. Los metales dañan los tornillos y los barriles. Estas impurezas determinan la finura de filtración del filtro de fusión y la necesidad de una separación de metales y una clasificación por color en la etapa anterior. La norma EN 15347 clasifica la contaminación en los plásticos reciclados y constituye el lenguaje práctico para especificar la calidad aceptable de los trozos a un proveedor de lavadoras.

Fluctuaciones de la velocidad de flujo del material fundido y materias volátiles.

Las hojuelas recicladas rara vez tienen un solo caudal de fusión. Los grados de mezcla de las botellas, los tapones añadidos y las etiquetas empujan el intervalo del MFR hacia arriba, y los volátiles derivados de las tintas residuales, los aceites y los residuos alimenticios crean olores y burbujas. Ambos factores aumentan la necesidad de desgasificación y de homogeneización en el depósito. Se debe medir la velocidad de fusión por cada lote entrante con base en el estándar ASTM D1238 o ISO 1133 para comparar el ancho del intervalo de procesamiento esperado.

El siguiente cuadro relaciona los principales tipos de fragmentos con una ruta de máquina recomendada y la relación longitud/diámetro típica, la banda de rendimiento y la energía específica que puede esperarse. Estos son puntos de partida; una prueba de funcionamiento confirma los números finales.

Tabla 1 — Tipo de materia prima, ruta de la máquina recomendada, relación L/D, caudal y energía específica.

Tipo de escamas recicladas.	Ruta de la máquina recomendada	Ratio L/D típico.	Rango de rendimiento (kg/h)	Energía específica (kWh/kg).
Hojuelas de botellas PET (rigidas, lavadas)	Hélice sola + alimentador de fuerza, o sistema en dos etapas con vacío para alimentos de grado	De 30:1 a 36:1 (solo en etapa); de 40:1 a 48:1 (en dos etapas)	300 a 2000	0,13 a 0,22
Botellas de HDPE y regrind rígido	Hélice sola + alimentador de fuerza	De 30:1 a 34:1	300 a 1500 kg por hora	0,13 a 0,20
LDPE película agrícola (blanda, de baja densidad volumétrica).	Hélice sola + cortador-compresor	De 28:1 a 33:1.	300 a 1500 kg por hora	0,15 a 0,25.
Bolsas PP tejedas y rafia	Hélice sola + cortador-compresor	De 28:1 a 32:1.	300 a 1200	0,15 a 0,24.
Flocos rígidos de PS/ABS	Tornillo único o doble con desgasificación	32:1 a 40:1	300 a 1200	0,16 a 0,26.
Flaqueos de desechos mixtos, con alta volatilidad y añadido de relleno.	Tornillo gemelo en rotación paralela	De 40:1 a 48:1	300 a 1500 kg por hora	0,20 a 0,35.
Flakos y perfiles de PVC rígido	Tornillo cónico/de giro contrario	De 18:1 a 25:1 (coníclo)	200 a 800	0,18 a 0,30

Extrusora de un eje con alimentación por fuerza para flakes rígidos

El extrusor de un solo tornillo con alimentador de fuerza es el trabajo pesado para las escamas rígidas y de flujo libre, como las escamas de botellas PET y la rellena de HDPE. Su fortaleza radica en su sencillez, bajo costo de capital, fácil mantenimiento y un consumo específico tan bajo como 0,13 kWh/kg. El alimentador de fuerza, a menudo un triturador o un auge de relleno lateral, empuja las escamas hacia la garganta del cilindro a un ritmo controlado para que el tornillo nunca quede sin alimentación, lo que es importante porque las escamas rígidas pueden entrelazarse y estallar en un depósito por gravedad.

Geometría y rendimiento

Las geometrías típicas utilizan un barril con una relación L/D de 30:1 a 36:1 y diámetros de tornillos de aproximadamente Φ90 a Φ200. Una línea de tornillo único de Φ120 suministra normalmente de 400 a 700 kg/h de PET, mientras que una unidad de Φ200 alcanza de 1500 a 2000 kg/h. El rendimiento escala aproximadamente con el cuadrado del diámetro del tornillo y con la velocidad del mismo, pero el factor limitante para los trozos es generalmente la homogeneidad de la masa fundida y la presión de retrofiltración, en lugar de la mera capacidad de transporte.

Índice de compresión y control del cizallamiento

Las partículas necesitan un ratio de compresión moderado, a menudo entre 3:1 y 4:1, para que la cama sólida se derrumbe y se funda sin exceso de mezcla. Como el PET es sensible a la incorporación, la sección de dosificación debe diseñarse para un bajo consumo específico y tiempo de permanencia corto. El depósito está zonificado para alimentación, compresión, fusión, mezcla y dosificación, con una o dos salidas de vacío colocadas después de la zona de fusión, donde el producto fundido es lo suficientemente delgado como para que el gas pueda escapar.

Cuando no alcanza el objetivo

Una línea de una sola hélice tiene un mezcla dispersiva débil. No puede desintegrar la contaminación aglomerada ni homogeneizar la MFR muy variada, lo que ocurre con una hélice doble. Para películas, fibras o materiales de densidad en bruto muy baja, genera reuniones a menos que se agregue un corte-compresor. Y para rPET de calidad alimentaria, por lo general necesita un cristalizador posterior, un secador y una segunda etapa de vacío para proteger la viscosidad intrínseca. Comparado con los competidores como EREMA o Starlinger, las líneas de una sola hélice fabricadas en China por una fábrica Wanplas, como Polyretec, eliminan parte de la automatización para una capa de capital sustancialmente menor, mientras mantienen la misma física de procesos centrales.

Nivel de coste

El coste de la inversión y de funcionamiento para una línea de láminas rígidas de un solo tornillo es bajo a medio. Es la elección adecuada cuando la materia prima es limpia, de un solo grado, rígida y ya seca, y cuando el objetivo es un re-pellet de productos básicos en lugar de rPET de calidad alimentaria.

Extrusora de un eje con cortador-compresor para films y materiales suaves

El extrusor de un solo tornillo combinado con un compactador-cortador es la respuesta estándar para partículas suaves y esponjosas de baja densidad volumétrica: película agrícola de LDPE, película de posconsumo, bolsas tejidas de PP, rafia y fibras no tejidas. Por sí solo, un extrusor de un solo tornillo no puede engullir este material porque la partícula flota a una densidad de 30 a 80 kg/m3, atrapa aire y forma puentes. El compactador-cortador resuelve este problema antes del tambor.

Cómo funciona la máquina cortadora-compresora

El compactador es una cámara de cuchillas rotativas que muele y calienta por fricción las escamas mientras una cara caliente descarga directamente en la garganta de alimentación del extrusor. La fricción precalienta el material a aproximadamente entre 70 y 95 °C, lo que elimina la humedad superficial y, lo que es más importante, colapsa el fluff, de forma que la densidad volumétrica aumenta entre 3 y 8 veces. La masa densificada y precalentada alimenta de forma continua y sin creación de puentes el cilindro de un solo tornillo. Este precalentamiento también reduce la carga térmica del cilindro, lo que disminuye el consumo específico de energía en comparación con el suministro de película fría.

Rendimiento y tamaño de los materiales.

Las líneas de corte-compactor manejan de 300 a 1500 kg/h, dependiendo del diámetro del tornillo y del grosor de la película. La película de LDPE agrícola delgada con una alta carga de tinta necesita el compactor en el extremo superior del rango de precalentamiento y un desgasificación fuerte para eliminar los compuestos volátiles del imprimido y los agentes de liberación de silicona. Las bolsas de PP tejiadas, al ser más rígidas, alimentan bien pero pueden llevar arena y relleno que aceleran el desgaste del tornillo y del tambor, por lo que se recomienda el uso de refuerzos resistentes a la abrasión.

Limitaciones

El cortador-compresor añade costo y complejidad en comparación con un tanque sencillo, y el corte agresivo puede sobrecalentar el material sensible al calor si no se controla. No es ideal para las partículas rígidas de PET, que se alimentan mejor mediante un alimentador de fuerza, y no proporciona la agitación intensiva o el desgasificación en varias etapas de un doble hélice. En el caso de films impresos, el olor residual después del pelletizado indica que la capacidad de desgasificación es insuficiente y que se debe considerar una ruta de dos etapas o con una doble hélice.

Nivel de coste

El costo inicial es medio. El costo de operación se mantiene favorable porque el precalentamiento reduce el consumo de energía del tanque, pero el desgaste de la cuchilla y el mantenimiento del compactador son costes recurrentes.

Extrusor paralelo giratorio de doble tornillo para desgasificación pesada y compuestos

La extrusora paralela con hélice conmutada se selecciona cuando el polvo requiere una mezcla dispersiva fuerte, desgasificación profunda o mezcla simultánea con relleno, compatibilizantes o colorantes. Dos hélices que se intercalan y giran en sentido opuesto en un cilindro cerrado proporcionan un alto grado de corte, una excelente autolimpieza y la capacidad de colocar varios orificios de vaciado a lo largo de la longitud.

Geometría y capacidad de desgasificación

Estas líneas funcionan más tiempo con una relación L/D de 40:1 a 48:1, lo que deja espacio para las zonas de suministro, fusión, mezcla múltiple y ventilación, y para la zona de dosificación. El vacío se extrae en dos o más etapas, alcanzando normalmente entre 0,08 MPa y 0,095 MPa, lo que elimina la humedad, el aire y los compuestos volátiles de manera muchísimo más completa que una ventilación única en un único tornillo. En el caso de los flanes de alta humedad o de alta tinta, esta desgasificación en varias etapas es lo que elimina el olor y previene las burbujas y los pellets huecos.

Diseño modular de tornillos.

El tornillo está construido a partir de elementos intercambiables – transportadores, amasadores y elementos inversos – de manera que el perfil de corte y retención se adapta al granulado. Los alimentadores laterales pueden inyectar relleno, fibra de vidrio o aditivos líquidos a medio camino del cilindro, por lo que el mismo extrusor de granulado también realiza la mezcla. Esta es la razón por qué la fábrica de Kerke de Wanplas construye líneas de tornillos co-rotantes: el cilindro modular admite tanto el granulado en reciclaje como la producción de masterbatch o compuestos de ingeniería en una sola máquina.

Cuándo elegirlo

Eleccione una ruta de doble tornillo cuando la partícula está mezclada o contaminada, cuando los volátiles son elevados, cuando debe agregar relleno o compatibilizante, o cuando el requisito del perfil del producto exige una estrecha homogeneidad de la masa específica y del color. También es la ruta para un proceso de PET libre de humedad, en el que el desgasificación en vacío profundo reemplaza al pre-secado, siempre que la delta IV se mantenga por debajo de 0,03. El contrapartida es un capital mayor, un control más complejo y un mayor desgaste de los elementos de los tornillos en la partícula abrasiva.

Nivel de coste

El coste de la inversión y el mantenimiento es alto a muy alto. El retorno se obtiene del valor del producto: los pellets compuestos, desodorizados y uniformes tienen un mejor precio que los pellets simples.

Tornillo cónico, rutas de giro contrario y sistemas tandem en dos etapas

Dos rutas más merecen una atención especial ya que cubren materiales y niveles de calidad que las líneas de tornillo único y tornillo co-rotante no sirven de forma adecuada: el tornillo paralelo co-nico o contra-rotante para PVC y materia prima termosensible rígida, y el sistema en dos etapas en tándem para el exigente PET y el repelletar de alta calidad.

Tornillo cónico y de giro contrario para PVC

Las escamas y perfiles de PVC nunca deben pasar por una hélice de alta cizalladura, ya que el PVC se degrada y libera HCl a temperaturas superiores a los 200 grados C. El doble hélice cónico y el doble hélice paralelo con rotación contraria utilizan un espacio de toma de material similar a una calandra que transporta y funde suavemente el PVC a baja cizalladura y con un tiempo de estancia corto. Su relación L/D es corta, típicamente de 18:1 a 25:1 en los diseños cónicos, y toleran la naturaleza sensible al calor y fácilmente degradable del PVC. La capacidad de producción es moderada, aproximadamente de 200 a 800 kg/h, y el coste es medio o alto. Por lo tanto, es crucial detectar incluso pequeñas fracciones de PVC en la corriente de PET, ya que una alimentación de PET contaminada con PVC se volverá amarilla y corroerá el depósito de una hélice de una sola hélice.

Sistemas tandem de dos etapas (madres e hijos).

El tándem de dos etapas combina una primera etapa que plástico y una segunda etapa que finaliza al bajo cizallamiento con un intenso desgasificación. El primer extrusor (a menudo un extrusor de un solo tornillo o el primer extrusor de dos tornillos) realiza el fundido y la mezcla brutas; la masa fundida se transfiere a un segundo extrusor que opera a un cizallamiento menor y con una duración más larga del vacío. Esta división separa el fundido con alto cizallamiento de la fina finalización, completamente desgasificada, lo que es ideal para el PET, donde el cizallamiento y el oxígeno destruyen conjuntamente el IV, y para cualquier tipo de escamas en las que se debe reducir al mínimo el olor y las sustancias volátiles.

Rutas dedicadas a PET.

Para el rPET de uso alimenticio, existen dos vías comprobadas. La primera consiste en la cristalización y secado, seguida por un extrusor de vacío de dos etapas: se cristaliza el hojuelo para que deje de adherirse y se seca a una humedad inferior aproximadamente al 0,3 por ciento, y posteriormente se extruye a través de una primera etapa de plastificación y una segunda etapa de vacío profundo que protege la viscosidad intrínseca. La segunda es un casco sin secado de doble hélice que acepta una humedad de superficie más alta y aún mantiene la delta IV por debajo del 0,03. Cuando la IV final todavía está por debajo de los parámetros especificados para las botellas, la policondecisión en estado sólido (SSP) aumenta la IV hasta el valor objetivo. La elección entre las vías depende de la pureza del hojuelo, el costo energético y la IV final requerida.

Nivel de coste

Las líneas de dos etapas y dedicadas al PET son de categoría alta a premium. Las justifican cuando el pellet debe cumplir con normas de contacto con alimentos, tales como la FDA 21 CFR 177.1630 o la opinión de la EFSA, o cuando la certificación GRS y una IV coherente sean requisitos contractuales.

Subsistemas clave: desgasificación, filtro de fundición, bomba de fundición y métodos de granulado

Independientemente de la ruta de la máquina, cuatro subsistemas deciden si los pellets son comerciales: desgasificación, filtraje de masa fundida, estabilización de la presión de la masa fundida y el método de granulación. Cometerse equivocaciones en estos factores es una pérdida de la inversión hecha en el extrusor en sí.

Desgasificación

El desgasificador elimina la humedad, el aire atrapado y los compuestos volátiles. Una única válvula de vacío está adecuada para partículas finas limpias, secas y de bajo olor. Se necesitan válvulas dobles o de varios niveles para películas, materiales impresos y PET de contacto con los alimentos. La fuente de vacío es importante: una bomba con anillo de agua es más económica y tolera el vapor y el polvo, pero alcanza solo vacío moderado; un soplador roots (que a menudo cuenta con una bomba con anillo de agua) crea vacío aún mayor, con valores de entre -0,08 y -0,095 MPa, lo que se requiere para poseer un bajo residuo de VOC y para proteger el PET IV. El residuo de VOC after pelletizing debe verificarse mediante una panela de olores o una prueba analítica, y no asumirse como tal.

Filtro del fundido y cambiador de plataformas

El filtro de fusión, también conocido como cambiador de tamices, extrae la contaminación sólida, como el metal, el resto de papel, el gel y las partículas no fundidas, de la fusión antes de que la matriz la asuma. Los cambiadores de tamices de tipo placa utilizan mallas de alambre apiladas y tienen versiones manuales, hidráulicas o con doble columna y cuatro tamices que colocan un tamiz limpio en posición. Los filtros de cinta continua y los cambiadores de tamices automáticos de placa deslizante intercambian el tamiz sin detener la línea, manteniendo la presión estable. Los tamices a medios de alambre perforados con láser y ranurados ofrecen poros precisos y uniformes de 80 a 300 micrómetros, que corresponden a aproximadamente 60 a 180 mesh, y resisten mejor el deslumbramiento que las mallas tejidas. La presión contra-retro en el filtro aumenta con la finura y la contaminación y típicamente alcanza de 8 a 20 MPa; el área del filtro y la frecuencia de cambio deben estar dimensionadas a la carga de contaminación para que la línea no se detenga cada pocas horas. Una mayor finura protege el aspecto del granulado, pero aumenta el consumo de energía y el costo del tamiz.

Tabla 3 — Opciones de filtración del fundido según precisión, automatización, nivel de contaminación y coste relativo.

Vía de filtración	Precisión típica.	Nivel de automatización	Nivel de contaminación adecuado	Nivel relativo de capital
Cambiador de tamices/manual	De 150 a 300 micrómetros (60 a 100 mallas)	Manual, puntos de detención de la línea de recogida.	Bajo.	Bajo.
Patinón hidráulico de doble columna, cuatro escotillas.	100 a 250 micrómetros (70 a 150 mesh)	Hidráulico, cambio rápido	Bajo a medio.	Medio
Accesorios automáticos para banda/álminera	80 a 250 micrómetros (60 a 170 mallas)	Totalmente automático, sin detenerse	Medio a alto.	Alto
Malla perforada con forma de cuña	80 a 300 micrómetros (60 a 180 mallas)	Automático con cambiador continuo	Alto, propenso al gel	De alto a muy alto.

Bomba de la masa fundida para la estabilización de la presión

Una bomba de fusión (bomba de engranajes) montada entre el extrusor y la matriz aísla la misma de las pulsaciones del tornillo. Mantiene la presión de la matriz estable dentro de unos 0,2 MPa, lo que refuerza el tamaño y la forma de los gránulos y aumenta el rendimiento entre un 5 y un 15 por ciento, ya que el extrusor puede funcionar a mayores velocidades de tornillo, sin fluctuaciones de presión. En el caso de la re-pelotización de películas y materiales de fibra, en los que es importante la uniformidad de los cordones o de la cara de la matriz, la bomba de fusión se amortiza en términos de rendimiento y calidad. Incluye un coste y un componente sellado y calentado que debe mantenerse, por lo que normalmente se especifica en máquinas de medio a alto nivel.

Métodos de formación de pellets comparados

El método de pelletización decide la forma del pellet, la carga de enfriamiento y el trabajo. La pelletización de hilos trae hilos extrusionados a través de un baño de agua, los seca al aire y los corta en una máquina; es sencillo y económico, pero necesita espacio y atención manual, y es poco adecuado para hilos de PET hidroscópicos que absorber agua. La pelletización con anillo de agua corta la masa fundida contra una cuchilla giratoria en la cara de la matriz en forma de un anillo de agua; es adecuado para películas y materiales suaves, funciona a una velocidad de producción media o alta y requiere agua en cantidades moderadas. La pelletización bajo agua corta dentro de una cámara llena de agua, proporcionando pellets esféricos, uniformes y sin polvo a la velocidad de producción más alta; es la opción para los materiales de PET y de alta resistencia a la fusión, así como para materiales de uso alimenticio en los que la limpieza del pellet es importante, y se realiza con equipos de alta gama. El corte en caliente en la cara de la matriz (con enfriamiento por aire) se utiliza para algunos PE/PP en los que es inconveniente el contacto con el agua.

Tabla 4 — Comparación de la clase de máquina para residuos de plástico de uso alimentario.

Método de granulación	Forma del pellet.	Caudal	Consumo de agua:	Nota sobre energía	Mayor nitidez de separación en muchas corrientes
Granulación en banda	Cilíndrico, longitud variable	Bajo a medio.	Medio (baño + seco)	Más bajo	Flocones rígidos de PE, PP
Granuladora de anillo de agua	Casi esférico, pequeño	Medio a alto.	Medio	Medio	Película LDPE, PP, gruesos suaves.
Pelletización subacuática.	Sferoideo, uniforme	Alto	Alto (bucle cerrado)	Alto	PET, materiales con alta resistencia al fundido.
Corteo en caliente de la cara de la matriz (con enfriamiento por aire).	Irregular de forma redonda	Medio	Ninguno	Medio	PE, PP evitando el agua

A continuación del corte, los pellets pasan por una rejilla vibratoria para graduar el tamaño, un proceso de desahorro, transporte neumático a un silo y mezcla o homogeneización en el silo antes del embalaje. La homogeneización en el silo es lo que nivela las variaciones de MFR y color entre lotes.

Ventanas de parámetros de proceso según el material

Cada polímero tiene un intervalo de temperaturas en el que el fundido es estable y el granulado está limpio. Ejecutar por debajo del intervalo da un fundido deficiente y restos no fundidos; ejecutar por encima lo degrada, provoca un color amarillento en el granulado y, en el caso del PET, reduce la viscosidad intrínseca. Los valores mostrados a continuación son intervalos ajustados para el torno; la temperatura del fundido local puede variarse en varias grados.

Tabla: Ventanas de proceso por material

Material	Ventana de temperatura del tubo de refuerzo/retención (grados Celsius)	Guía de velocidad del tornillo	melt / die pressure note
Arcillas de plástico PET.	265 a 285	Medio, evite el sobre-cizallamiento	Protección IV; vacío profundo
HDPE	190 a	Medio a alto.	8 a 18 MPa en el filtro
Film LDPE.	170 a 210	Medio	Menor presión, evitando la degradación
PP (tejido, rígido)	200 a 240	Medio a alto.	5. De 10 a 18 MPa en el filtro.
PS/ABS	200 a 230	Medio	Evita el amarillamiento, ventila bien.

La velocidad del tornillo establece el tiempo de cizalladura y de permanencia; en el caso del PET sensible a la cizalladura, se mantiene moderada, mientras que en el caso del PE y el PP, puede aumentar para aumentar la producción. La presión de fusión en el filtro y en la matriz debe monitorizarse continuamente, ya que un aumento de la tendencia significa que la malla se está cargando o que la matriz se está estrechando. La estabilidad de la presión de la matriz, especialmente con una bomba de fusión, es el mejor indicador único de la calidad de los pellets constante.

Defectos comunes y medidas de corrección

Incluso un extrusor de fabricación de pellets bien seleccionado genera defectos cuando la hoja superficial o el intervalo de proceso varían. La tabla siguiente es el mapa de resolución de problemas en campo utilizado por los ingenieros de servicio de Polyretec. Cada defecto indica una causa raíz y una medida concreta para resolverlo.

Tabla 4: Comparación de configuraciones de capacidad

Defecto	Causa probable.	Contramedida
Grumos negros / carbonización	Zonas sin señal, estancia prolongada, limpieza vencida	Reducir el tiempo de retención, ajustar el ciclo de limpieza, reducir la temperatura del final del barril y purgar regularmente.
Burbujas/granulos huecos	Humedad fuera del rango objetivo a una mayor velocidad	Mejorar el secado, añadir una etapa de vacío, profundizar el vacío hasta minus 0,09 MPa, comprobar la hermeticidad de la bomba.
Tamaño desigual de los pellets	Espacio entre cuchillas, desgaste de la hoja, desacoplamiento de la velocidad.	Ajuste la distancia entre la cizalla y la matriz, afile o reemplace las cuchillas, ajuste la velocidad del corte al caudal, agregue una bomba de fusión.
Mancha de color/línea oscura	Malo mezclado, alimentación no homogénea, contaminación.	3. Utilice la hélice doble o añada un elemento de mezcla, homogeneice en silo y asegure el sort de color en la parte superior.
Cambio de MFR entre lotes	Calidad del alimentante inconstante, alimentación por ráfagas	Tolva de pérdida gravimétrica, banda MFR de grietas estrechas, verificar según la norma ASTM D1238/ISO 1133
Desgaste del tornillo y el barril	Alto contenido de cenizas, arena, cargas y metales en forma de escamas	Separación de metales ascendente, forro resistente al abrasivo, reducción del relleno, mantenimiento de la distancia.
Olor en los pellets acabados	Vapores residuales, tinta, aceite	Agregar una etapa de desgasificación, elevar el vacío, usar un reactor de doble hélice, mejorar el lavado.
Granel IV de PET / frágil	Humedad + cizallamiento + oxígeno	Secado inferior al 0,3 por ciento, dos etapas de vacío, manto inerte, mantener el delta IV inferior al 0,03.

Contabilización del consumo de energía y del rendimiento.

Dimensiónar la línea es finalmente un cálculo de energía y rendimiento. La potencia del motor instalado no es la misma que la energía consumida; la carga real depende de la velocidad del tornillo, la viscosidad del fundido y el servicio de desgasificación, y el factor de potencia de la planta (frecuentemente 0,8 a 0,9 para una línea de extrusión con accionamientos mixtos) establece la potencia aparente que la fuente de alimentación debe suministrar. La energía específica – kWh por kg de peleteo de calidad – es la cifra que debería aparecer en cualquier comparación entre las distintas rutas.

Energía específica por ruta.

Las líneas de pastillas rígidas de único tornillo son las más eficientes, con un consumo de energía de 0,13 a 0,22 kWh/kg. Las líneas de película de corte y compactación se sitúan entre 0,15 y 0,25 kWh/kg porque el precalentamiento compensa algo de la carga del tambor. Los sistemas de dos tornillos y dos etapas, con desgasificación profunda y compundación, suelen consumir entre 0,20 y 0,35 kWh/kg. El añadido de una bomba de fusión suele reducir el consumo energético por kilogramo a una salida determinada, al permitir una mayor velocidad de tornillo con una presión estable, y aumenta la producción al separar las pelotas de grado inferior.

Gráficos de rendimiento y contabilidad por turnos

La producción nominal del flujo presupone una alimentación continua y flakas limpias. La producción real por turno equivale a la producción nominal multiplicada por la utilización del equipo (comúnmente entre 0,85 y 0,92) y por la tasa de rendimiento de funcionamiento (comúnmente entre 0,95 y 0,99). Una línea de 1000 kg/h a un 0,88 de utilización y un 0,97 de tasa de rendimiento soporta aproximadamente 839 kg/h de peletización comercial, o aproximadamente 20 toneladas por 24 horas. La tasa de rendimiento es donde la calidad de desgasificación y del retén de la filtración de la masa fundida obtienen su costo: un retén más grueso ahorra energía, pero aumenta la rejugada en la clasificación por color hacia abajo.

Verificación de calidad y estándares

Cada lote debe ser sometido a pruebas de velocidad de flujo en estado fundido (ASTM D1238 o ISO 1133), densidad (ASTM D1505 por columna por gradiente de densidad), clase de contaminación (EN 15347) y, en el caso de contactarse con alimentos, las normas relevantes de migración y pureza (FDA 21 CFR 177.1630, EFSA). El proceso de reciclaje y el ciclo de material se enmarcan en la norma ISO 15270, y la planta debe ejecutar un sistema de calidad ISO 9001. Las reivindicaciones del contenido reciclado se evidencian mediante la certificación GRS. Estas referencias son el idioma que utilizan los compradores y las marcas, y deben aparecer en la hoja de especificaciones del pellet.

Preguntas frecuentes

Conclusión

Seleccionar la opción adecuadaextrusora de granulaciónpara principiantes: pago inicial del 10% (5.000 dólares en un kit deflakos de plástico recicladoEmpieza con el flako, no con la máquina. Caracterice primero la humedad, la densidad aparente, el tamaño del flako, la concentración de impurezas y la velocidad de flujo al fundir; esos números determinan la ruta. Los flakos de PET y HDPE rígidos y limpios se benefician más con un extrusor de una sola hélice con un alimentador a 0,13-0,22 kWh/kg. Las películas y fibras blandas y de baja densidad requerirán un cortador-compresor. Las corrientes de alto contenido de volátiles, mixtas o con adición de rellenos necesitan un twin-screw en co-rotación paralelo con desgasificación en varias etapas, mientras que el PVC requiere una hélice cóncava o contra-rotatoria y el PET exigente para un tandem de dos etapas o un twin-screw sin carga que mantenga la delta IV por debajo de 0,03.

Dentro de cualquier proceso, los subsistemas definen el resultado final: realizar la desgasificación del grano, elegir el refinamiento de la pasta fundida y la automatización en función de la carga de contaminación, añadir una bomba de pasta fundida cuando sea necesario mantener la estabilidad de la presión y el rendimiento, y elegir el método de granulado – cadena, anillo de agua o bajo el agua – en función del material y la clase. Verifique cada lote de acuerdo con ISO 1133, ASTM D1238, ASTM D1505, EN 15347 y las normas de contacto con alimentos cuando proceda. Polyretec, una fábrica de Wanplas, diseña y suministra estas líneas de granulado con conocimientos de procesos derivados de Austria y ofrece soporte para la integración con los sistemas de compuestado de doble hélice Kerke de Wanplas, de modo que el mismo grano pueda pasar del lavado por el granulado al producto compuesto de alta calidad bajo un sistema de calidad único. Para analizar un grano específico y hacer una propuesta de línea higienizada, comparta una muestra representativa y el caudal objetivo con el equipo de ingeniería de Polyretec.