Guia do sistema de triturador-granulador de duas etapas

Primeiro, esclarecer o que significa “em duas etapas”

Neste artigo, “em duas etapas” significa redução mecânica do tamanho em duas etapas: trituração primária seguida de britagem secundária ou granulação. Isso não se refere a uma extrusão em duas etapas nem a uma linha de peletização do tipo “mãe-bebê”. Os resultados da pesquisa costumam confundir esses dois significados, embora o equipamento, a finalidade do processo e as dúvidas dos compradores sejam diferentes.

A trituração primária transforma materiais difíceis de manusear em uma matéria-prima intermediária mais fácil de trabalhar. O produto resultante pode ainda ser muito grosso ou irregular para reutilização direta. A granulação secundária, então, reduz esse material intermediário por meio de um processo mais rápido com facas e peneiras, resultando em um material triturado menor e mais controlado. A WEIMA descreve um fluxo representativo no qual um triturador universal de baixa velocidade pré-reduz os plásticos para cerca de 40–60 mm antes que um granulador secundário produza material na faixa de aproximadamente 3–15 mm. Esses valores são um exemplo de aplicação, não uma especificação universal.

Este artigo determina a decisão do sistema, e não as definições da máquina

A diferença entre as categorias gerais já foi abordada no Comparação entre triturador e moedor de plástico. O princípio de funcionamento do triturador de plástico explica como as lâminas do rotor, as lâminas fixas e uma peneira geram material triturado. Este guia vai um passo além. Ele questiona como as máquinas devem ser dispostas, o que cada etapa deve fornecer à seguinte e em que momentos a inclusão de um triturador melhora a linha como um todo, em vez de ser apenas uma adição de equipamento.

Esse limite é importante para os compradores. Um processo pode contar com o triturador “correto” e o granulador “correto” e, mesmo assim, funcionar mal porque o triturador produz tiras longas, a esteira transportadora descarrega em lotes, o detector de metais está instalado no local errado ou o sistema de descarga de ar não consegue remover o material triturado final com rapidez suficiente.

Quando a redução de tamanho de plástico em uma única etapa é a melhor opção

Os sistemas de dois estágios são úteis, mas não são automaticamente mais profissionais. Normalmente, recomendamos manter um único estágio quando o material já está preparado e a máquina adicional não resolveria nenhum problema operacional real.

A matéria-prima entra no granulador sem qualquer preparação prévia

Exemplos típicos incluem canais de moldagem por injeção, pequenas peças rejeitadas, sobras de garrafas cortadas, sobras de bordas de chapas, perfis pré-cortados e sobras de produção limpas. A palavra importante não é “plástico”. É preparado. As peças devem caber na tremonha, serem apresentadas ao rotor e evitar o carregamento violento de peças avulsas.

A moagem final pode ser realizada sem tempo de permanência excessivo

Uma peneira do britador controla a descarga, mas forçar pedaços grandes ou densos a passar por uma peneira pequena pode aumentar o corte repetido, o aquecimento e o desgaste. O sistema separado Guia de tamanhos de peneiras para trituradores de plástico explica por que o diâmetro nominal do orifício é apenas uma parte desse comportamento. Se o granulador direto for capaz de atingir a produção necessária mantendo-se dentro de uma faixa estável de corrente e temperatura, um pré-triturador pode agregar pouco valor.

A variabilidade da ração é limitada

Uma fábrica que recicla um único produto específico enfrenta um problema diferente daquele de uma empresa de reciclagem que compra cargas mistas. Quando as dimensões, o tipo de resina, a umidade e a contaminação permanecem dentro de limites restritos, é mais fácil dimensionar equipamentos de estágio único. A linha é mais curta, há menos pontos de transferência e a limpeza entre os lotes de resina pode ser mais rápida.

O resultado pretendido é suficientemente grosso para um triturador

Uma única etapa nem sempre significa “apenas granulador”. Um triturador de eixo único com peneira pode ser suficiente quando o processo posterior aceita uma fração mais grossa. Um triturador de eixo duplo também pode ser suficiente para a abertura preliminar ou redução de volume, quando não é necessária uma distribuição granulométrica estreita.

Quando um sistema de duas etapas com triturador e granulador apresenta melhor desempenho

O argumento a favor de duas etapas ganha força quando a geometria da matéria-prima e os requisitos de saída final exigem que a máquina atue em direções opostas. Resíduos volumosos exigem uma tremonha grande, alto torque e alimentação agressiva. Resíduos finos de retificação exigem lâminas afiadas, folga controlada, uma peneira menor e evacuação confiável. Uma única máquina pode, às vezes, encontrar um equilíbrio entre essas tarefas. Duas máquinas permitem que cada etapa seja projetada com foco em uma função principal.

Materiais volumosos ou difíceis de manusear determinam o processo

Paletes inteiras, tambores, seções de IBC, tubos grossos, peças moldadas do tamanho de para-choques, filmes enfardados e resíduos densos podem se enquadrar na lista de polímeros aceitos por um granulador, mas não em sua janela prática de alimentação. Um triturador primário reduz as dimensões maiores, abre formas ocas e transforma resíduos carregados em lotes em pedaços que podem ser transportados e dosados.

O processo posterior requer um resultado muito mais preciso

Os processos de lavagem, mistura, extrusão e peletização costumam funcionar melhor com um tamanho de alimentação controlado. Um triturador pode tornar o material mais fácil de manusear, sem, no entanto, deixá-lo pronto para o próximo processo. A ZERMA afirma que seus granuladores podem operar de forma independente ou dentro de sistemas completos que incluem trituradores; sua combinação ZCS associa a trituração lenta e de alto torque a um granulador que pode utilizar uma peneira menor para obter um produto imediatamente reutilizável.

A planta precisa de uma alimentação automática estável

Uma discussão sobre um projeto de exportação mudou depois que o comprador deixou de descrever a capacidade como “uma tonelada por hora de PP” e passou a explicar como o material chegava. Metade da matéria-prima consistia em sobras de moldagem a granel. O restante vinha em caixotes empilhados e pedaços grossos de inicialização. O triturador conseguia processar o primeiro grupo diretamente, mas o segundo grupo causava longas interrupções seguidas de picos de corrente elevados. Um pré-triturador e um reservatório não apenas aumentaram a capacidade de corte; eles transformaram a matéria-prima de lotes irregulares em um fluxo controlável.

O material deve ser transferido para a etapa correta

As lâminas do granulador de alta velocidade não são o primeiro contato ideal para todos os parafusos ocultos, clipes metálicos ou peças com grande quantidade de areia. A trituração primária, seguida de proteção magnética ou por detecção de metais, pode reduzir a chance de que metais estranhos cheguem à etapa de corte fino. Isso não torna o sistema à prova de contaminação. No entanto, proporciona à linha uma melhor oportunidade de identificar e remover a contaminação antes do rotor de facas de alta velocidade.

O que inclui uma linha prática de redução de tamanho de plástico em duas etapas

Uma cotação envolvendo duas máquinas ainda não constitui um sistema de duas etapas. O processo completo normalmente inclui seis funções, mesmo quando algumas delas são combinadas mecanicamente.

1. Alimentação primária: transportador, tremonha para empilhadeira, alimentador de êmbolo ou outro método que forneça material volumoso ao triturador com segurança.
2. Trituração primária: redução de eixo único ou de eixo duplo, selecionada com base na geometria de alimentação, na contaminação e no tamanho intermediário necessário.
3. Proteção contra objetos estranhos: separação magnética, detecção de metais, inspeção manual ou uma combinação adequada ao material.
4. Bufferização e medição: um silo de compensação, uma esteira transportadora com controle de nível ou um transportador helicoidal que desacopla as duas máquinas e impede o despejo em lote no granulador.
5. Granulação secundária: As lâminas do rotor, as lâminas fixas e uma peneira produzem a moagem final acordada.
6. Controle de descargas e poeira: A gravidade, a esteira transportadora, o soprador, o ciclone, o filtro ou o sistema de ensacamento removem o produto na mesma velocidade em que o granulador o produz.

O caso de reciclagem de caixas plásticas da WEIMA ilustra essa arquitetura na prática: um triturador de eixo único produziu material com tamanho inferior a 50 mm, um ímã sobre a correia protegeu a etapa seguinte e um granulador a jusante produziu flocos com tamanho inferior a 4 mm. As dimensões exatas referem-se a esse projeto específico. A lição mais ampla é que a esteira transportadora e a etapa de proteção contra metais faziam parte do projeto do processo, e não eram acessórios opcionais adicionados após o comissionamento.

A interface geralmente determina se a linha parece estável

Tamanho intermediário das partículas

O fornecedor do granulador deve definir a maior peça normal aceitável, peças ocasionalmente acima do tamanho, formatos problemáticos e a massa máxima da peça. “Saída de 50 mm” não é suficiente quando o triturador ainda pode produzir uma tira de 300 mm de comprimento que, por acaso, seja estreita. Plásticos flexíveis podem dobrar ao passar pela peneira; peças espessas podem sair na forma de pedaços compactos. A especificação precisa incluir um limite de formato, não apenas uma dimensão nominal.

Picos e escassez

Um triturador costuma descarregar em ondas. Um granulador tem melhor desempenho com uma alimentação mais consistente. Sem um sistema de armazenamento temporário, a máquina secundária alterna entre falta de material e sobrecarga. Constatamos que um sensor de nível e uma esteira dosadora de velocidade variável podem ser mais eficazes do que aumentar o tamanho de qualquer um dos motores.

Lógica de controle

A linha deve iniciar da parte a jusante para a parte a montante e parar na sequência inversa, a menos que a avaliação de riscos do fabricante original (OEM) especifique o contrário. Os intertravamentos devem impedir que o triturador continue a alimentar um granulador parado. O PLC deve identificar qual dispositivo causou a parada, em vez de apresentar uma falha genérica. Após um desligamento, a sequência de reinício deve levar em conta o material já presente na esteira transportadora, no reservatório e nas câmaras de corte.

Capacidade de descarga

Um granulador pode ter seu desempenho limitado pelo que ocorre após a peneira. Uma evacuação lenta do ar, um ciclone cheio, um filtro entupido ou uma esteira transportadora estreita podem reter material dentro da câmara e fazer com que a máquina pareça ter potência insuficiente. A capacidade aceitável do sistema deve, portanto, ser medida na saída do produto final, e não apenas na descarga do triturador.

Máquinas separadas ou um triturador-granulador integrado?

A redução em duas etapas não requer duas bases separadas. Alguns fabricantes combinam um triturador e um granulador em uma única máquina compacta. O VDZ da Vecoplan, por exemplo, é descrito como uma combinação de triturador e granulador de duas etapas que processa resíduos volumosos de produção em um único corpo e elimina a necessidade de uma esteira de transferência entre as duas funções de corte. A Lindner também apresenta uma solução interna compacta que combina um triturador primário e um granulador para resíduos de produção e sobras de corte.

Não classifique uma unidade integrada como “de um estágio” simplesmente porque ela possui uma estrutura ou um painel de controle. Conte as transformações do material. Se ele for triturado primeiro e granulado em seguida, trata-se de um mecanismo de dois estágios.

Custo, potência, desgaste e espaço ocupado: evite comparações simplistas

Uma linha de um estágio geralmente apresenta menor complexidade inicial. Uma linha de dois estágios geralmente conta com mais motores, transportadores, sistemas de controle, fundações e peças de desgaste. Isso não significa que nenhuma das duas opções seja mais econômica ao longo da vida útil do projeto.

A WEIMA destaca menor desgaste, menor consumo de energia e rendimento mais constante como benefícios de seu conceito de duas etapas. Essas afirmações são úteis como hipóteses de projeto, mas não constituem garantias universais. A comparação correta é um teste representativo que avalie o rendimento aceito, o consumo total de energia, as intervenções normais e o desgaste, sob os mesmos requisitos de material e tamanho final.

Matriz de rotas baseada em materiais

O nome do polímero, por si só, não é suficiente. O conceito mais amplo Guia de materiais para trituradores de plástico explica a diferença entre compatibilidade com a resina e capacidade de alimentação. No projeto do sistema, a forma do produto geralmente determina a primeira etapa.

Onde a linha YUXI YX-G se encaixa

A corrente Página do produto de redução de tamanho de plástico da YUXI apresenta seis modelos YX-G com rotor de 560 rpm, lâminas rotativas e fixas e peneiras de 10–12 mm. A potência do motor varia de 7,5 a 37 kW, as câmaras de corte variam de 270 × 400 mm a 480 × 1.000 mm, e a faixa de produção de referência divulgada é de 300 a 1.600 kg/h.

Essas características publicadas posicionam a linha YX-G mais próxima de um triturador ou granulador de plástico de alta velocidade do que de um triturador primário convencional, lento e de alto torque. Em um projeto de um único estágio, o material a ser alimentado precisa, portanto, estar suficientemente preparado para entrar na câmara de maneira constante. Em um projeto de duas etapas, a máquina YX-G é, logicamente, a unidade de classificação secundária após um pré-triturador adequado, uma etapa de proteção contra metais e uma esteira dosadora.

A faixa de produção não deve ser interpretada como uma garantia da linha. A YUXI afirma que a produção real depende do tipo de plástico, da densidade aparente, da umidade, da contaminação, das condições das lâminas, do tamanho da tela e da estabilidade da alimentação. Uma linha de dois estágios acrescenta mais variáveis: descarga do triturador primário, controle da esteira transportadora, desempenho do ímã, nível do reservatório, carga da máquina secundária e evacuação final.

No caso de tambores maiores, paletes, tubos longos ou pedaços compactos, a YUXI deve primeiro confirmar se a máquina a montante proposta é uma triturador de eixo único, a triturador de dois eixos ou outro redutor primário projetado especificamente para esse fim. A resposta correta depende da forma normal e máxima do material, e não apenas do modelo do granulador pretendido.

Como testar um sistema de um ou dois estágios antes da aceitação

Um breve vídeo de corte demonstra que a máquina gira e que o material pode ser triturado. No entanto, isso não comprova a produção contínua. Um teste de aceitação em fábrica eficaz deve reproduzir a composição do material, o método de alimentação, a peneira, o percurso de descarga e a sequência operacional propostos para a instalação.

1. Defina o lote de teste. Registre o tipo de resina, as formas do produto, as dimensões máximas, a massa unitária, a umidade, a contaminação e as proporções em massa. Não substitua uma amostra mista pela amostra mais fácil de coletar.
2. Utilize as peneiras e facas propostas. Um teste com uma tela maior ou com uma configuração diferente das lâminas não permite validar o orçamento final.
3. Execute por tempo suficiente até que o sistema atinja um comportamento estável. O teste acordado deve incluir alimentação normal, ciclagem de tampão, variação de corrente, descarga do produto e limpeza de rotina, em vez de se limitar apenas aos primeiros minutos.
4. Meça cada etapa. Registre a produção do triturador, o excesso de tamanho intermediário, o comportamento do nível do reservatório, a produção aceita pelo granulador, as partículas finas, o consumo de energia, a temperatura dos rolamentos e o tempo de parada.
5. Teste os controles. Desligue o granulador e verifique se a alimentação a montante é interrompida com segurança. Simule um buffer cheio, um desligamento do transportador e um evento no detector de metais. Verifique se os alarmes identificam a causa.
6. Inspecione todas as tomadas. Verifique o material moído novamente, o material sobredimensionado, o pó e o metal rejeitado. Uma foto do produto limpo fica incompleta se os fluxos de rejeitos e perdas não forem analisados.
7. Chegar a um acordo sobre a fórmula de aceitação. A capacidade líquida deve ser calculada com base na quantidade de produto final aceito dividida pelo tempo total de produção decorrido, levando em conta de forma consistente as interrupções normais acordadas.

O atual Guia de capacidade de trituradores de plástico aborda a lógica de teste de kg/h com mais detalhes. Para esse teste em nível de sistema, a principal novidade é registrar a interação entre as duas etapas, em vez de relatar apenas os resultados da máquina mais rápida.

Erros comuns na hora de comprar que devemos evitar

Comprar o maior granulador em vez de resolver o problema da alimentação

Uma câmara e um motor maiores podem ajudar, mas não tornam automaticamente possível a medição de paletes inteiras, tubos longos ou resíduos densos. Às vezes, a melhoria adequada é um granulador secundário menor, com alimentação adequada, instalado a jusante de um triturador primário.

Especificando apenas o tamanho intermediário médio

O granulador costuma parar devido à tira mais longa ou ao pedaço mais pesado, e não à peça média. Especifique a geometria máxima e uma porcentagem permitida de excesso de dimensão.

Correspondência com as capacidades indicadas na placa de identificação

Um triturador de 1.000 kg/h e um granulador de 1.000 kg/h não formam automaticamente uma linha de produção de 1.000 kg/h. Os valores podem se referir a materiais, peneiras e períodos de teste diferentes. O sistema de buffer e dosagem também deve lidar com diferenças de curto prazo.

Ignorar a proteção contra metais porque o material de alimentação é “plástico”

A sucata pós-industrial ainda pode conter parafusos, insertos, ferramentas, grampos e fragmentos de esteiras transportadoras. O material pós-consumo aumenta ainda mais a incerteza. A linha deve definir onde o metal é detectado ou removido e o que ocorre após um evento de detecção.

Ignorar a limpeza e a troca da resina

Duas etapas criam mais superfícies que retêm corante, resina e partículas finas. Para a reciclagem interna, o tempo de limpeza pode ser tão importante quanto a capacidade máxima. As portas de acesso, o manuseio das peneiras, a limpeza das esteiras transportadoras e o esvaziamento do sistema de remoção de poeira devem ser analisados durante a aprovação do projeto.

Segurança, proteção e ruído são questões relacionadas ao sistema

Os granuladores de plástico contêm lâminas pesadas de alta velocidade e uma câmara de corte controlada por peneira. As orientações da WorkSafe sobre granuladores de plástico identificam o contato com as lâminas, o material ejetado, o ruído e o acesso a peças móveis entre os riscos que exigem proteções e procedimentos de segurança. Uma linha de duas etapas inclui transportadores, pontos de esmagamento, material armazenado, empurradores hidráulicos e lógica de reinício automático.

A manutenção, a remoção de obstruções, o manuseio das lâminas e a troca de peneiras exigem o controle de energia perigosa. A norma 29 CFR 1910.147 da OSHA abrange os serviços de manutenção e reparos em que a energização inesperada, a partida ou a liberação de energia armazenada possam causar ferimentos.^[2] A avaliação de riscos da linha deve abranger a energia elétrica, mecânica, hidráulica, pneumática e gravitacional em todo o sistema, e não apenas na máquina que está sendo aberta.

O ruído também varia de acordo com o percurso. A HSE do Reino Unido identifica granuladores e outras máquinas de redução de tamanho como atividades de alto nível de ruído e lista medidas como alimentação remota ou por transportador, salas separadas, compartimentamento, amortecimento e escolhas de lâmina ou velocidade.^[1] Um pré-triturador pode reduzir os impactos violentos no granulador, mas o sistema completo instalado ainda precisa passar por uma avaliação de ruído específica para o local.

Referências

1. Agência Executiva de Saúde e Segurança do Reino Unido — Controle de ruído na fabricação de produtos plásticos.
2. OSHA dos EUA — 29 CFR 1910.147, Controle de energia perigosa.