Molinos para materias plásticas
Una herramienta cada vez más útil para la economía de la producción y el aprovechamiento de los plásticos
El incremento de la recuperación de plásticos, tanto de desperdicios de producción como de residuos urbanos, confiere un nuevo protagonismo a los molinos que se emplean para su reducción a tamaños moldeables. No existen diferencias considerables entre los destinados a una u otra aplicación, pero en todos los casos deben presentar unas características definidas que se resumen a continuación.
Además de los mencionados, existen otros tipos de molinos que se utilizan para la reducción de tamaños de diversos materiales: granos, áridos, cargas, pigmentos y otros, pero los molinos para plásticos difieren de éstos en tres características importantes. En primer lugar, no deben propiamente moler (desgarrar, triturar), sino cortar, porque existe un tamaño óptimo de partícula a obtener, lo más parecido al de la granza, y los tamaños inferiores y el polvo que se genere no son en todos los casos directamente aprovechables. También es importante que la densidad aparente sea similar a la de la granza, y que su granulometría sea homogénea.
En segundo lugar, deben tener una gran capacidad de disipación de calor, puesto que si la energía cinética del corte resulta en un incremento excesivo de la temperatura del polímero, éste se degrada y de incorporarse al moldeo produce partes defectuosas y, en el caso de recuperados de la fabricación de cuerpos huecos o película de alta calidad, poros que inutilizan el producto tanto para su comercialización como, en muchos casos, para el reaprovechamiento de las piezas defectuosas mediante una nueva molienda.
Finalmente, además de disipar el calor, los molinos deben evitar en lo posible su generación adicional por rozamiento de las partes o trozos de material alimentado en movimiento con las partes estáticas de la máquina, que produciría idénticos efectos.
Independientemente de su función, debe tenerse en cuenta que los molinos de recuperación de desechos de fabricación se ubican al lado de las propias máquinas de producción. Por tanto, debe considerarse también su nivel acústico, a fin de que el de ambos no exceda el admisible en una instalación productiva.
Estructura de las máquinas
Básicamente, están constituidos por una tolva de alimentación del material, cuya abertura inferior define la capacidad volumétrica del molino. También la define el diámetro del rotor, que a su vez es indicativo del volumen de piezas que se alimentan. Ésta da acceso a la cámara de molienda, en que se encuentra un rotor portacuchillas y un estátor con otra cuchilla, produciéndose entrambas el corte del material.
En la parte inferior de la cámara se encuentra un tamiz que define la granulometría del producto a obtener, preestablecido por la holgura entre las uchillas del estátor y las del rotor. Este último recircula el material cuyo tamaño exceda al de las aberturas del tamiz.
Debajo del tamiz hay otra tolva, de salida, en que se recoge el material molido y se transporta por diversos sistemas al exterior de la máquina.
La carga de la tolva de entrada se efectúa por diversos métodos, que dependen de que el material sea en forma de bloques sólidos y de su tamaño, de perfilería o tubos, de cable, de película o de cuerpos huecos. Puede efectuarse manualmente, mediante cinta transportadora, transporte vibratorio o neumático, o tornillo sinfín. Este último es particularmente adecuado para efectuar una pre-reducción de tamaño de cuerpos huecos, cuyo gran volumen en relación a su peso exigiría una boca de entrada a la cámara de tamaño excesivo.
En caso de alimentación forzada pueden emplearse rodillos, en particular para la fabricación de película o tubo flexible o corrugado, o bien vía canales mediante un empujador hidráulico, por ejemplo para tubería de polietileno.
Otro condicionante del sistema de alimentación es que se molturen materiales fríos o calientes. En este último caso se limitan también los tipos de molinos adecuados, que deben estar diseñados para evitar el incremento de la temperatura del material.
La extracción del molturado puede utilizar diversos sistemas, como cintas o tornillo sinfín, pero suele preferirse un sistema neumático que puede transportarlo a un silo de almacenaje, que cuando el material debe alimentar una extrusora de regranulación o un sistema similar se combina con un tornillo sinfín que regula la cantidad de material alimentado. Pero, en caso de alimentación en línea, puede dirigirse directamente a la máquina.
Finalmente, la práctica totalidad de los molinos son transportables para situarlos en la proximidad de las máquinas en que, por sus condiciones actuales de trabajo, pueden producirse desechos, como es el caso de arranque de los procesos de inyección o extrusión. Puede convenir que la altura de la boca de entrada sea inferior a la de salida de la máquina de moldeo, por lo que la salida del molino queda a un nivel muy bajo y condiciona el sistema de extracción del molturado.
Algunos detalles técnicos
Las principales diferencias entre los diversos fabricantes de molinos suelen centrarse en la sujeción de las cuchillas al rotor y en la disposición de las del estátor, que describimos sin emitir juicios de valor.
La forma tradicional de sujección de las cuchillas es mediante taladros que permiten fijarlas al rotor mediante tornillos con muy poca holgura. Posteriormente se han desarrollado sistemas de fijación mediante cuñas, que permiten evitar el taladrado de las cuchillas. En el primer caso, no existe posibilidad de desplazamiento de las cuchillas por errores durante su fijación y, en el segundo, se eliminan eventuales tensiones residuales del tratamiento alrededor de los taladros.
El tamaño y disposición de las cuchillas en el rotor es otra variable; pueden ser cuchillas de la misma longitud del rotor o de unas fracciones de esta longitud, con lo que pueden situarse las cuchillas radialmente de forma escalonada con un desfase circunferencial unas de otras, lo que puede mejorar el rendimiento de la operación. Algunos molinos anchos permiten un galgado exterior, para después fijarlo sobre soportes.
Otro punto a que se debe atender es a la protección de los rodamientos del rotor, que a su vez cumple también la función de evitar que se atasquen partes del plástico a molturar contra las paredes laterales de la cámara, evitando así el calentamiento por fricción del material.
La disposición de la cuchilla del estátor puede ser paralela con respecto al eje del rotor o ligeramente inclinada. Para obtener el denominado efecto tijera, que permite un corte más progresivo, deben estar inclinadas tanto la cuchilla del estátor como, en ocasiones, la del rotor. Pero este efecto depende, también, de la velocidad del rotor.
Otros aspectos a considerar son la evacuación del calor de la energía cinética de corte y la absorción del ruido generado. Este último aspecto será objeto, probablemente, de un importante desarrollo en los próximos años. En la actualidad, las técnicas empleadas son paralelas a las que se utilizan en un campo tan distinto como la construcción de propulsores para misiles o cohetes portadores de satélites, y se basan en la construcción de materiales de pared múltiple con distintos grados de amortiguación de la vibración.
La evacuación del calor puede efectuarse por aire forzado sobre el cuerpo de la cámara o los álabes que se incorporan al rotor, o refrigerando por agua el eje del rotor y, eventualmente, la zona del estátor, zonas en que se produce la mayor cantidad de fricción. En los molinos mayores puede incorporarse al circuito un intercambiador de calor.
Asimismo, la separación y evacuación de polvo y grados excesivamente pequeños del material tendrá importancia en función de la aplicación final del material recuperado.
Tamaños y potencias
En función de la capacidad de admisión del molino, que se mide por el de la boca de entrada de la cámara de trituración, la potencia instalada varía entre 1,5 y 500 CV y los tamaños, desde un mínimo de 200 mm hasta cerca de 2.000 mm de ancho.
La administración de las grandes potencias puede exigir un control electrónico del funcionamiento del equipo y, en los molinos de grandes dimensiones, el accionamiento de la tolva, parrilla y otros cuerpos de peso importante puede efectuarse mediante un conjunto de motorreductor/tornillo sinfín o pistones hidráulicos, para lo que se debe equipar a la máquina con la correspondiente central. Existen otros procedimientos particulares de cada fabricante para dar solución a estas necesidades, por ejemplo, mediante accionamientos manuales compensados.
La selección de un molino debe efectuarse, además de la consideración del tamaño máximo de las partes a molturar, teniendo en cuenta de que se trata de una máquina de trabajo muy duro, por lo que la simplicidad de diseño y el exceso de potencia y robustez son cualidades nada desdeñables a la hora de garantizar a largo plazo un funcionamiento sin problemas.
Redacción de PU, con la revisión del texto de Comercial Douma, Eurotecno y Mecanofil, a quienes agradecemos su colaboración.
