Ajuste de su separador para obtener un patrón de material óptimo

Jul 09, 2023

Jeff Dierig, director de marketing global, SWECO | 19 de agosto de 2021

Un separador vibratorio redondo estándar utiliza una tela de criba vibratoria montada encerrada en marcos como medio sobre el cual se produce el tamaño de las partículas o la separación líquido/sólido. La vibración del separador se atribuye a un generador de movimiento que consta de un motor de eje de doble extremo con pesos excéntricos en la parte superior e inferior del motor montado verticalmente. El motor gira en sentido antihorario visto desde arriba. A medida que el motor gira, los pesos generan una fuerza centrífuga radial que hace que la máquina montada sobre resortes vibre.

Figura 1

El peso superior tiene una salida de fuerza ajustable y una posición fija en el eje del motor. El peso inferior también tiene una salida de fuerza ajustable pero incluye una orientación angular variable en relación con el peso superior.

Hay tres variables o ajustes independientes en un separador vibratorio: fuerza superior, fuerza inferior y ángulo de avance. El ajuste de estas variables cambiará la amplitud horizontal, la amplitud vertical y el ángulo de fase respectivamente. Los pesos superior e inferior se deslizan alejándose y acercándose al eje del motor para ajustar las amplitudes horizontal (superior) y vertical (inferior) (consulte la Figura 2). El juego de pesas inferiores se puede girar alrededor del eje del motor en relación con las pesas superiores estáticas para producir el ángulo de avance. Al cambiar estas variables, un usuario puede ajustar el patrón del material en la pantalla para optimizar su proceso.

Figura 2

Los pesos del motor excéntrico superior fueron diseñados para estar en el centro de gravedad (CG) del separador. La fuerza que actúa en CG provocará un movimiento plano uniforme en la masa. En este caso, la fuerza del peso superior que gira en el CG creará un movimiento radial horizontal de la máquina. Por lo tanto, la amplitud horizontal cambiará cuando se aumenten o disminuyan los ajustes de peso superior. Aumentar el ajuste de peso superior producirá más amplitud horizontal, mientras que disminuir el ajuste de peso producirá menos amplitud horizontal.

Los pesos inferiores del motor excéntrico están directamente debajo de los pesos superiores y, por lo tanto, debajo del CG del separador. El peso inferior inducirá una torsión alrededor del CG creando un movimiento vertical a medida que la máquina se inclina desde el eje vertical. Al igual que con los ajustes de peso superior, aumentar el ajuste de peso inferior produce más amplitud vertical y disminuir el ajuste de peso producirá menos.

En los separadores vibratorios, el ángulo de avance se define como el ángulo en sentido antihorario (CCW) entre el peso superior e inferior cuando se ve desde arriba. Cuando los pesos están alineados verticalmente, hay un ángulo de avance de cero grados. Cuando el peso inferior está a 120° en sentido antihorario del peso superior y el motor gira en sentido antihorario, el peso inferior adelanta al peso superior. Esto significa que el movimiento vertical máximo generado por el peso inferior ocurrirá 120° de rotación del motor antes del movimiento horizontal máximo generado por el peso superior.

Si bien los pesos superior e inferior (amplitudes horizontales y verticales) pueden influir en el patrón de flujo de material en la criba, el ángulo de avance es el parámetro de control que le da al separador vibratorio redondo una funcionalidad incomparable al controlar el patrón de flujo de material en el separador.

Ahora que tenemos un conocimiento básico de los parámetros de entrada de la máquina (peso superior, peso inferior y ángulo de avance), podemos analizar cómo las diferencias en estos parámetros pueden afectar el flujo del material en el separador.

figura 3

La mayoría de los sistemas de pesas con separadores redondos vibratorios tienen ángulos de avance disponibles en incrementos de cinco grados entre 0 y 355° (consulte la Figura 3). Aunque hay casos en los que sería apropiado un ángulo de avance más alto, casi todas las aplicaciones estarán dentro del rango de ángulo de avance de 0 y 90°. Si dividiéramos ese rango en tres subrangos (bajo = 0-30°; medio = 30-60°; alto = 60-90°), podríamos decir que la mayoría de las aplicaciones caerían en el rango de nivel medio de 30-60°.

En un separador con un ángulo de avance de 0°, si se alimenta en el medio de la criba, el material se moverá desde el centro radialmente a través de la criba hasta el marco. Esta configuración en la mayoría de las aplicaciones proporcionará una separación insuficiente y el material normalmente se enrollará alrededor del borde de la pantalla sin descargarse por completo. Hay aplicaciones en las que este tipo de configuración sería apropiada, pero son pocas.

Avance de 0°: el material sale recto y da una separación insuficiente

Los ángulos de avance inferiores moverán el material desde el centro de la pantalla radialmente hasta el marco. A medida que aumentan los ángulos de avance, el material comienza a adoptar un patrón en espiral en la pantalla, cada incremento de 5° produce un efecto en espiral más pronunciado. En un ángulo de avance de 15°, el patrón en espiral del material es lo suficientemente prominente como para hacerse visible en la pantalla.

Avance de 15°: el material comienza a girar en espiral

Mientras que los ángulos de avance inferiores mueven el material radialmente desde el centro hacia la periferia de la pantalla, los ángulos de avance de nivel medio mueven el material desde el centro hacia el borde en un patrón en espiral. Este patrón en espiral maximiza la cantidad de tiempo que el material permanece en la pantalla. En muchas aplicaciones, esto es ideal ya que cuanto más tiempo permanezca el material en la superficie de la malla de la criba, mayores serán las posibilidades de que la fracción más pequeña atraviese la criba. Esto puede aumentar la eficiencia del proceso. Un ángulo de avance de 30-35° ofrece un movimiento que proporciona un patrón de cribado de máxima eficiencia, maximizando la cantidad de tiempo que el material permanece en la criba.

Avance de 35°: proporciona al material un patrón de cribado con la máxima eficiencia

A medida que el ángulo de avance aumenta en el rango de nivel medio, la espiral del material aumenta junto con la velocidad de descarga del material. Sin embargo, a medida que los ángulos de avance aumentan en el rango más alto, el material tiende a girar sobre sí mismo, regresando hacia el centro de la pantalla, creando dificultad para que el material de gran tamaño se descargue. Hay muchas aplicaciones que requieren un ángulo de avance mayor. Algunas aplicaciones de separación donde el material necesita mantenerse en la pantalla por más tiempo para garantizar que todo el material bueno pase y no se descargue con el material grueso podrían usar un ángulo de avance en el rango de 70-90°.

Cable de 90°: evita que se descargue material de gran tamaño y ayuda a recibir el máximo rendimiento de material negativo

Diferentes fabricantes pueden utilizar terminología diferente al describir los procesos de separación. Pero no importa qué términos se utilicen, la mayoría de las aplicaciones se incluirán en uno de los cuatro procesos de separación principales: dimensionamiento, separación, filtrado por gravedad y limpieza de aguas residuales.

El dimensionamiento es la segregación de una variedad de partículas sólidas en grupos separados que contienen tamaños comparables. Dependiendo del tipo y tamaño de la máquina, algunos separadores pueden producir hasta cinco fracciones simultáneamente.

Mediante separadores circulares vibratorios se clasifican diversos productos alimentarios y químicos. La mayoría de las aplicaciones de dimensionamiento se cubrirán con ángulos de avance de 30 a 60°. Normalmente, el dimensionamiento requiere que el material resida en la pantalla tanto como sea posible. Por lo tanto, crear una espiral eficiente y aumentar el tiempo de residencia proporcionará cortes más limpios y eficientes y maximizará el rendimiento.

Sin embargo, hay aplicaciones de desempolvado en las que se requeriría un ángulo de avance mucho menor (0-10°). Un producto como la comida para perros tiene un bajo porcentaje de finos y un alto volumen de excedentes. El separador necesita eliminar los finos (polvo) y mover el material bueno (comida para perros) fuera de la criba rápidamente para manejar el mayor volumen de alimentación. El ángulo de avance inferior es ideal para una aplicación con estos requisitos.

El especulación es la eliminación de una pequeña cantidad de partículas de gran tamaño indeseables en un proceso de alto rendimiento. Por lo general, es necesario mantener el material en la criba por más tiempo para garantizar que todo el material bueno pase y no se descargue con el material grueso. Cuando la aplicación tiene un material de gran tamaño mínimo, se puede usar un ángulo de avance más alto (70-90°) si no es necesario descargar el material de gran tamaño. Pero si el material sobredimensionado es significativo, entonces el ángulo de avance debe ser un poco más bajo (40-60°) para permitir que el material se descargue.

En la mayoría de las aplicaciones de separación, para tener en cuenta el gran volumen de material fino que pasa a través de la criba y sale de la máquina, el marco inferior se modifica en lo que se denomina "marco de separación" que proporciona una descarga con pendiente pronunciada para facilitar la salida del material. separador. Por lo tanto, además del mayor ángulo de avance, se requieren mayores amplitudes horizontales y verticales debido al peso añadido del marco de corte.

Muchos alimentos y bebidas en polvo son aplicaciones típicas de separación que utilizan un ángulo de avance más alto para mantener el material en la pantalla por más tiempo que otros procesos.

El filtrado por gravedad, o recuperación de productos, es la separación de sólidos de gran tamaño de todo tipo de lodos o deshidratación de mezclas sólidos/líquidos. El objetivo es separar el líquido de los sólidos para recuperar cualquier sólido utilizable o líquido clarificante, cualquiera de los cuales tenga valor económico adicional.

Una aplicación típica que puede utilizar filtrado por gravedad serían los zumos de frutas u otros tipos de productos alimenticios. Considere una instalación de procesamiento de jugo de naranja. El proceso requeriría la eliminación de varios sólidos (cáscaras y pulpa) del producto final (jugo) antes de las etapas finales del procesamiento. Los ángulos de avance típicos para una aplicación de este tipo, así como para la mayoría de las aplicaciones húmedas, estarían entre 40 y 60°.

La limpieza de aguas residuales, o control de la contaminación del agua, es la recuperación eficiente de sólidos utilizables de una corriente de desechos o la limpieza de una corriente de agua con el fin de reutilizarla.

La mayoría, si no todas, las plantas procesadoras de alimentos tendrán algún tipo de flujo de desechos que necesita limpieza. Las fábricas de conservas, por ejemplo, necesitarán limpiar las frutas y verduras antes del procesamiento final. Esta agua de lavado, que normalmente tendría un gran porcentaje de sólidos, se desechará o se reutilizará. Si la intención es eliminar el agua, ésta no puede simplemente enviarse a las alcantarillas. Habría preocupaciones ambientales y consecuencias gubernamentales. Los sólidos que se encuentran en el agua deberán eliminarse antes de desecharse. Del mismo modo, si se va a reutilizar el agua, primero hay que limpiarla. Es por eso que la mayoría de los procesadores de alimentos utilizan separadores vibratorios para limpiar sus flujos de desechos. Y como ocurre con la mayoría de las aplicaciones húmedas, un ángulo de avance típico para aplicaciones de limpieza de aguas residuales será de entre 40 y 60°.

Incluso si dos materiales son de naturaleza similar, eso no significa que se utilizarán los ajustes exactos de los parámetros del separador para ambos materiales. Tomemos como ejemplo el azúcar y la sal. Ambos se pueden procesar en forma granulada y tienen atributos similares, pero eso no significa que la configuración de sus separadores será idéntica. Incluso el mismo material de diferentes procesadores podría utilizar diferentes configuraciones porque las características de los materiales podrían ser ligeramente diferentes, lo que podría hacer que el material reaccione de manera diferente en la pantalla. Cada aplicación tendrá su propia configuración óptima.

Debido a que productos iguales o similares pueden ser muy diferentes, antes de comprar cualquier equipo de separación vibratoria, la mejor práctica es pedirle al fabricante que realice pruebas en su material para asegurarse de que el equipo de separación sea factible, así como para determinar las configuraciones óptimas en el separador. Esto le asegurará que está eligiendo el equipo correcto y le presentará las configuraciones que brindarán la máxima eficiencia y rendimiento para el material.

Todas las referencias de ángulos de avance mencionadas en este artículo suponían el uso de un separador redondo estándar que funciona a 1200 RPM sin ninguna característica adicional. Si al separador se le agregara un kit de autolimpieza, un conjunto de bandeja de bolas, tecnología ultrasónica o cualquier otra característica, esto podría alterar el patrón del material en la pantalla, lo que requeriría un ajuste de configuración para corregir el complemento. De manera similar, si el separador fuera una unidad de alta velocidad que funcionara a 1.800 RPM, esto podría alterar drásticamente el patrón. Podría requerir un cambio del ángulo de avance de 30° a 90° debido a la velocidad adicional.

Hay muchos factores que pueden provocar ajustes en la configuración de un separador. Pero encontrar la configuración ideal es crucial para calificar su separador para que funcione con niveles óptimos de capacidad de flujo y eficiencia en cualquier proceso.

Jeff Dierig es director de marketing global de SWECO (Florence, KY). Para obtener más información, llame al 859-727-5116 o visite www.sweco.com.

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