Corte de los talones de los neumáticos en una línea de producción de polvo de caucho: guía del proceso

¿Para qué sirve el corte de gránulos en una línea de producción de polvo de caucho?

En una planta de producción de polvo de caucho, el corte del talón del neumático es una etapa de control inicial, no una etapa de fabricación de polvo en sí misma. Su función consiste en abrir o retirar la sección del flanco rica en talón antes de que el cuerpo principal del neumático pase a la fase de reducción drástica de tamaño. Esto modifica el material que deben procesar posteriormente la trituradora, la raspadora, los imanes, el granulador y el molino final.

La decisión cobra mayor importancia cuando el material de alimentación contiene neumáticos de camión, de autobús, con flancos rígidos u otros neumáticos con haces concentrados de alambre de talón. Estos haces son muy diferentes del acero más fino distribuido a lo largo de la banda de rodadura y la carcasa. Si permanecen intactos, pueden generar cargas de corte bruscas y enviar una masa más grande, rica en acero, hacia los equipos posteriores. Si se separan como una fracción independiente, el cuerpo principal del neumático resulta más fácil de procesar en la siguiente máquina y el anillo rico en alambre del talón puede canalizarse por separado para la recuperación del alambre.

Para un comprador, la pregunta que hay que plantearse es: ¿Qué material sale de la estación de preparación de perlas?, ¿hacia dónde se dirige cada flujo a continuación? y ¿puede la planta demostrar que la ruta elegida mejora el margen operativo en las fases posteriores? En cortadora de talones de neumáticos usados Es una forma de preparar ese material de la banda de rodadura, pero debe seleccionarse como parte del proceso completo «del neumático al polvo».

¿En qué punto del proceso «del neumático al polvo» se produce realmente el corte de los tacos?

Una línea completa de procesamiento de polvo de caucho ambiental funciona mediante la transformación del material por etapas. Los neumáticos enteros son demasiado grandes, elásticos y reforzados como para enviarlos directamente a una trituradora fina. Primero deben prepararse y reducirse a trozos gruesos. A continuación, se separa el acero del caucho y se recupera mediante un proceso magnético. El caucho limpio se granula, se retira el tejido y, solo entonces, la trituración fina produce el polvo. En un proyecto típico de polvo de caucho, el acero del talón puede tratarse mediante extracción directa con alambre o mediante un proceso de corte del talón, dependiendo del tipo de neumático, el método de manipulación y los requisitos posteriores. Por lo tanto, el corte del talón debe considerarse una opción inicial específica del proyecto, más que un paso obligatorio en todas las líneas de producción de polvo.

La corriente de YUXI planta de caucho en polvo Lo describe como un proceso interrelacionado en el que el granulado limpio de 1 a 8 mm se convierte en la materia prima de la sección de molienda final. Ese es un límite importante. El corte de perlas tiene lugar mucho antes de llegar al molino, pero una decisión errónea en las primeras fases del proceso puede seguir manifestándose mucho más adelante en forma de alimentación inestable, mayor carga de acero, recirculación excesiva, desgaste o contaminación.

La norma ASTM D5603-23 define el caucho en partículas de vulcanizado reciclado en función de una distribución granulométrica deseada, en lugar de basarse en una secuencia mecánica concreta.¹ Esa es una forma útil de plantearse el funcionamiento de la planta. El producto comercial es la fracción de caucho aceptada, con el tamaño y el grado de pureza requeridos. Cada etapa previa debería facilitar la consecución de ese objetivo.

El cortador de rebabas, el eliminador de rebabas y el separador magnético resuelven diferentes problemas

Una cortadora de talones suele cortar alrededor de la zona del talón o del flanco y produce el cuerpo principal del neumático, además de un anillo con gran cantidad de talón o una sección del flanco. Es posible que el acero siga incrustado en el caucho. Una máquina de extracción de alambre de neumático, a menudo denominada «debeader», está diseñada para extraer el haz de alambre del talón del neumático o de una sección preparada. Los imanes situados más adelante realizan una función diferente: capturan el acero que ya ha quedado al descubierto o se ha liberado durante el triturado y el raspado.

Por lo tanto, estas máquinas resuelven diferentes problemas relacionados con la preparación del material. El corte de cordones aísla una sección rica en cordones, el trefilado elimina el alambre con cordones concentrados y la separación magnética recupera el acero solo después de que haya quedado suficientemente expuesto en las fases posteriores del proceso.

Para conocer proyectos en los que se comparan en detalle las dos vías de front-end, consulta nuestra guía sobre corte de perlas y trefilado directo. En una línea de producción de polvo de caucho, la cuestión fundamental es cómo la ruta elegida modifica el estado del material al pasar por las fases de trituración, separación del acero y granulación.

Las dos corrientes de material tras el corte con perlas

La forma más sencilla de evaluar la calidad del corte de perlas es fijarse en lo que sale físicamente de la máquina. Debería haber dos flujos claramente diferenciados.

1. Cuerpo del neumático preparado

El cuerpo principal del neumático se dirige hacia la fase de corte o trituración. En el caso de los neumáticos más grandes, una máquina cortadora de neumáticos puede dividirlos primero en secciones que se puedan manipular de forma uniforme. Para obtener una materia prima adecuada a partir de neumáticos de turismo, el cuerpo del neumático preparado puede pasar directamente a la trituradora primaria. En cualquier caso, el objetivo en esta fase no es convertir el caucho en polvo, sino crear una materia prima que la siguiente máquina pueda procesar sin que los operarios tengan que lidiar repetidamente con la forma del neumático, el rebote o la resistencia concentrada de los alambres del talón.

2. Flanco o anillo con gran cantidad de perlas

Esta corriente contiene bolas de acero concentradas, además de caucho adherido, y debería seguir una ruta de recuperación definida, en lugar de mezclarse inmediatamente con la alimentación principal de la trituradora. El objetivo de separarla es mantener una fracción concentrada y rica en acero que sea visible y controlable antes de que el cuerpo principal del neumático entre en el proceso de trituración.

El método exacto de recuperación depende del estado que deba presentar el alambre y de la cantidad de caucho que aún quede adherido. Para obtener información detallada sobre lo que ocurre con esta fracción tras el corte, véase Recuperación del alambre del talón del neumático tras el corte.

Cómo el front-end modifica la carga de trabajo de cada máquina posterior

Trituradora primaria: aceptación de la materia prima y cargas de impacto

En máquina trituradora de neumáticos Está diseñado para caucho reforzado con acero, pero eso no significa que todas las geometrías del acero generen la misma carga. Un anillo de talón concentrado puede resistir la deformación y presentar un efecto de corte local más intenso que el alambre distribuido en la banda de rodadura. Abrir o separar ese anillo puede hacer que el cuerpo restante del neumático sea más fácil de agarrar y cortar. La evidencia práctica se traduce en menos interrupciones graves en la alimentación, menos inversiones innecesarias y un flujo más repetible hacia la siguiente etapa.

Rasper: liberación del acero, no eliminación de los anillos de reborde

La función de la trituradora consiste en desmenuzar los trozos de neumático en bruto y liberar el acero incrustado para que los imanes puedan recuperarlo. No debe considerarse un lugar conveniente para desechar anillos intactos con gran cantidad de talones solo porque la máquina sea potente. Si la parte delantera puede mantener una fracción concentrada de acero fuera de la entrada de la trituradora, esta podrá dedicar la mayor parte de su trabajo a la liberación controlada del acero que permanece distribuido por todo el cuerpo del neumático.

Separación magnética: acero expuesto y profundidad del lecho

La separación magnética funciona mejor cuando el acero se ha liberado lo suficiente y se controla la presentación del material. Un imán no puede extraer el acero de forma limpia de un fardo de caucho grueso e intacto que no se haya abierto. El protocolo de investigación sobre el caucho triturado de la EPA de EE. UU. describe el procesamiento de neumáticos en condiciones ambientales, en el que el acero y el tejido se separan del caucho mediante separadores magnéticos, clasificadores de aire u otros equipos de separación.² La clave del diseño de la línea es que la separación depende del estado del material, y no solo de la presencia de un imán sobre la cinta transportadora.

Granulador: protege la fase de reducción de tamaño mediante limpieza

Para cuando el caucho llega a la etapa de granulación, la línea ya debería haber eliminado la mayor parte del acero pesado. El metal residual, las partículas de tamaño excesivo no controladas y la alimentación variable dificultan la gestión de la carga de las cuchillas. Por lo tanto, una decisión sobre el corte de rebordes en la fase inicial solo resulta útil si mejora la calidad de la materia prima que llega al granulador tras el raspado y la separación magnética. Un cortador de rebordes que funciona a gran velocidad mientras que el arrastre de acero en las fases posteriores permanece sin cambios no ha demostrado aportar ningún beneficio a nivel de planta.

Molino de polvo: no utilices una molienda fina para resolver un problema relacionado con el acero en una fase anterior del proceso

El molino de polvo debe recibir granulado de caucho limpio y clasificado. No es nada bueno descubrir que se han colado fragmentos de acero de talón o alambre grueso de fases anteriores. La molienda fina aumenta la superficie específica, el calor y la carga de clasificación; no sustituye a la eliminación de metales ni a la separación magnética. La protección de esta etapa es una de las razones por las que una planta de polvo de caucho es menos tolerante con una preparación inicial deficiente que una línea de trituración gruesa.

Por qué las líneas de polvo de caucho son menos indulgentes que las de TDF o las de triturado grueso

En el caso de la trituración gruesa o en algunas aplicaciones de TDF, puede tolerarse la presencia de acero en el caucho, dependiendo de las especificaciones del usuario final y de los requisitos locales. La producción de polvo de caucho sigue el camino contrario. El material se va haciendo cada vez más fino y el margen de contaminación aceptable suele reducirse, ya que el producto se comercializa como materia prima particulada relativamente limpia.

Esto no significa que una línea de producción de polvo de caucho deba eliminar todos los talones antes de la trituradora. Significa que la planta necesita una estrategia fiable de control del acero, desde el primer neumático hasta el polvo acabado. Si la trituradora elegida puede procesar el material de entrada directamente y el sistema de raspado más el sistema magnético produce de forma constante material limpio para la granulación, es posible que una estación independiente de corte de talones no aporte suficiente valor añadido. Si la mezcla de neumáticos de camión provoca sobrecargas, una alimentación variable o un arrastre concentrado de acero, la preparación de los talones resulta más interesante.

Por eso también los compradores deben evitar limitarse a comparar únicamente las placas de características de las máquinas. Un proveedor puede ofrecer una línea con un cortador de rebordes, otro con un desbarbador y un tercero con trituración directa más una sección de separación de acero más pesada. Ninguna de estas opciones es necesariamente correcta o incorrecta. Son formas diferentes de abordar el mismo problema con el material. La comparación debe realizarse en los puntos de traspaso y en función del rendimiento de polvo aceptado.

Equilibrar la estación de cuentas con el cuello de botella de la línea de polvo

Una estación de corte de talones no debe dimensionarse como una máquina independiente. Su capacidad útil es la cantidad de cuerpo de neumático preparado que puede suministrar sin que la trituradora primaria se quede sin material ni se produzca una acumulación innecesaria de material entre estaciones.

Compara el caudal másico de los neumáticos preparados con la tasa de consumo real de la trituradora, la capacidad de liberación de acero de la ralladora, la velocidad de alimentación admitida por el granulador y, por último, la producción de polvo admitida. La etapa efectiva más lenta determina el ritmo de la planta. Si la molienda fina ya es el cuello de botella, aumentar la velocidad de la cortadora de talones solo crea un margen mayor; no aumenta la producción de polvo acabado.

La capacidad del almacén intermedio sigue siendo importante porque la preparación de los neumáticos no es totalmente uniforme. Los neumáticos de camión, con sus flancos rígidos y estructuras de talón complejas, pueden interrumpir una secuencia que, por lo demás, sería constante. El almacén intermedio debe absorber las variaciones normales sin permitir que se acumulen grandes montones de cuerpos de neumáticos procesados o anillos con gran cantidad de talones alrededor de la célula de trabajo.

Para realizar cálculos independientes del tiempo de ciclo y del número de neumáticos por hora, utilice la función específica Guía de capacidad de las máquinas cortadoras de talones de neumáticos. En cuanto al proyecto del polvo en sí, utilice el caudal másico acordado entre las máquinas y la producción de producto acabado como base principal para el dimensionamiento.

Elabora un «pasaporte de alimentación» antes de decidir si es necesario cortar el pienso en trozos

Crea un pequeño «pasaporte de datos» que convierta el flujo de neumáticos entrantes en información técnica. Como mínimo, registra la categoría del neumático, el diámetro exterior, la anchura, la masa aproximada, el estado del flanco, si la estructura es totalmente de acero o mixta, y el porcentaje previsto de cada categoría en un mes normal.

A continuación, añada los objetivos del producto comercial: granulometría o distribución del tamaño de las partículas requerida, límite de acero, límite de material textil, requisitos de humedad (si procede) y toneladas de producto acabado aceptadas por hora. La norma ASTM D5603-23 resulta útil en este caso, ya que define el caucho vulcanizado reciclado en forma de partículas como un material clasificado según la distribución del tamaño de las partículas resultante.¹

Esto evita dos errores habituales. El primero es instalar una cortadora de talones porque así lo indica un diagrama de flujo, a pesar de que el material de entrada local sean neumáticos de turismo uniformes que la trituradora seleccionada procesa de forma fiable. El segundo es omitir la preparación de los talones porque la trituradora es capaz de cortar físicamente el neumático, aunque la planta real sufra posteriormente paradas repetidas o envíe una carga de acero innecesariamente pesada a la sección de liberación.

Utiliza una prueba de línea A/B para comprobar si el corte de perlas aporta valor añadido

Una de las pruebas más útiles para una planta ya en funcionamiento es un ensayo A/B controlado. Procese dos lotes comparables con los mismos ajustes en las fases posteriores del proceso. En el lote A, utilice el proceso actual de trituración directa. En el lote B, utilice el proceso propuesto de corte con bolas. Mantenga la mezcla de neumáticos, el tiempo de funcionamiento, los ajustes de la criba y los ajustes del equipo posterior lo más uniformes posible.

No juzgues el resultado por la rapidez con la que parece funcionar la cortadora de cuentas. Registra las pruebas a nivel de planta:

• masa neta de entrada y número de neumáticos por familia de alimentación;
• masa de la fracción rica en perlas eliminada antes de la trituración;
• tiempo de ejecución y tiempo transcurrido;
• inversiones, paradas e intervenciones del operario en la trituradora;
• masa de acero recuperada en el primer punto de separación magnética definido;
• carga de gran tamaño o de retorno, siempre que sea posible medirla;
• estado del pienso que entra en el granulador;
• salida de Rubber aceptada en el punto de control posterior seleccionado.

La prueba debe tener unos límites definidos por escrito y permitir realizar mediciones repetibles. Si el corte de perlas reduce las interrupciones pero supone una gran carga de trabajo manual, esa compensación debe quedar patente. Si no supone ningún cambio en las fases posteriores del proceso, el comprador tiene motivos para no incorporar el equipo. Si mejora de forma significativa el flujo y el control del acero, se puede analizar el beneficio a partir de los datos operativos.

Balance de masa: mantener visible la fracción de perlas

En un ensayo de corte del talón, la fracción de talón retirada debe quedar visible en los datos del ensayo. Registra por separado la entrada neta de neumático, la masa del cuerpo del neumático preparado y la fracción rica en talón. Si el ensayo continúa con el procesamiento posterior, utiliza los mismos límites de ensayo acordados para el acero recuperado, el material devuelto y la producción de caucho aceptada.

El objetivo principal aquí no es elaborar un segundo balance de masa para la recuperación de alambre y perlas. Se trata de evitar que la comparación A/B muestre una mejora falsa del rendimiento simplemente porque el material se desvió a un depósito de perlas sin pesar. Las entradas y las salidas separadas intencionadamente deben coincidir lo suficiente como para respaldar una comparación a nivel de planta.

Cuándo puede que no merezca la pena añadir el corte de cuentas

El corte de perlas no está automáticamente justificado en todos los proyectos de producción de polvo. Puede resultar innecesario o poco rentable cuando el flujo de neumáticos es reducido, uniforme y ya se ha comprobado que funciona bien en una trituradora adecuada; cuando la extracción directa del alambre resulte más rápida para el tipo de neumático local; cuando el proyecto comience con material de alimentación pretriturado o preprocesado; o cuando el sistema magnético y de separación de acero existente ya cumpla con las especificaciones requeridas del producto sin un desgaste excesivo ni tiempos de inactividad.

Una estación de corte de talones necesita un área de almacenamiento temporal de neumáticos, acceso para el operario, un lugar para los cuerpos de neumático procesados y una ruta separada para el material con talones. Si estos flujos se cruzan con los carriles de las carretillas elevadoras u obligan a realizar repetidas operaciones de elevación manual, una máquina que, en teoría, es buena puede dificultar el funcionamiento de la planta.

Por lo tanto, la configuración de alimentación más segura está sujeta a ciertas condiciones: se debe incorporar el corte de rebabas cuando esto resuelva un problema concreto relacionado con la manipulación del material o con la carga posterior, y se debe verificar la solución utilizando material de alimentación representativo.

Señales de que una línea de producción de polvo de caucho ya existente debería revisar el proceso de preparación de los cordones

Revisar la parte delantera cuando los neumáticos de camiones o autobuses estén relacionados con cambios de sentido repetidos en la trituradora primaria; los operarios ralentizan deliberadamente la alimentación cada vez que llegan determinados tipos de neumáticos; aparecen repetidamente fragmentos con gran cantidad de talón en el material de retorno; en la primera etapa de separación se detecten haces de alambre inusualmente concentrados; o el triturador reciba material de alimentación contaminado con metal, aunque el equipo magnético en sí funcione correctamente.

Estos síntomas no demuestran que una cortadora de perlas sea la solución. Lo que sí indican es dónde hay que realizar la prueba. Un problema con la altura del imán, cuchillas de trituradora desgastadas, una dosificación deficiente de la cinta transportadora o una raspadora sobrecargada pueden provocar efectos similares en las fases posteriores del proceso. Analiza el recorrido del material antes de comprar otra máquina.

Lista de comprobación de la solicitud de presupuesto para el corte de perlas en un proyecto de polvo de caucho

• familias de neumáticos y porcentaje aproximado de neumáticos para turismos, furgonetas, camiones, autobuses, maquinaria agrícola u otros;
• diámetro, anchura y masa máximos y habituales de los neumáticos;
• fotos de neumáticos normales, además de los neumáticos homologados más grandes y más difíciles de conseguir;
• requería una entrada de línea completa y aceptaba una salida de polvo terminado;
• grado del polvo deseado, distribución granulométrica o requisito de malla;
• nivel máximo admisible de contaminación por restos de acero y textiles en el producto acabado;
• si el anillo con alto contenido en escoria debe simplemente cortarse, separarse aún más o recuperarse como acero más limpio;
• datos de la trituradora, la desmenuzadora, el imán y el granulador existentes en la fase posterior del proceso, en caso de que se trate de una modernización;
• espacio disponible, método de manipulación de neumáticos y ubicaciones de las zonas de almacenamiento temporal;
• los límites de las pruebas de aceptación y las mediciones que se registrarán.

Pide también al proveedor que marque en el plano de proceso las dos rutas que seguirá el material tras el corte. Una flecha debe indicar hacia dónde va el cuerpo del neumático preparado. La otra debe indicar hacia dónde va la fracción rica en talón.

Límite de seguridad: integrar la estación en la célula de trabajo

El corte de talones implica un punto de corte, un movimiento de sujeción o posicionamiento, la manipulación de neumáticos y componentes giratorios. La norma general de la OSHA sobre protecciones para máquinas exige la protección frente a riesgos tales como puntos de operación, puntos de aprisionamiento de entrada y piezas giratorias.³ En caso de mantenimiento, limpieza o desatascos en los que una activación inesperada o la energía almacenada pudieran provocar lesiones, la norma de la OSHA sobre energías peligrosas exige un programa de control de la energía y procedimientos de aislamiento verificados.⁴

En lo que respecta a la integración en la línea de producción, lo fundamental es no considerar la cortadora de talones como una unidad aislada. Las protecciones, las paradas de emergencia, la carga de neumáticos, la descarga del anillo de talón, el acceso para el mantenimiento y las vías de paso de los trabajadores deben integrarse en el conjunto de la célula. Los procedimientos de seguridad detallados deben ajustarse al manual de la máquina, a la evaluación de riesgos de la instalación y a la normativa local aplicable.

Errores habituales en la integración

Compra por nombre de máquina en lugar de por condición de salida

“El término ”cortador de talón» puede referirse a diferentes resultados mecánicos según el proveedor. Se requiere una fotografía o una muestra en la que se vea el cuerpo del neumático procesado y la sección del talón que se ha retirado.

Volver a introducir el anillo de cuentas retirado en la misma alimentación mixta

Esto frustra en gran medida el objetivo de crear una fracción separada rica en acero. Hay que asignar a esa corriente una ruta de recuperación definida.

Utilizar la velocidad del cortador de cuentas como indicador de éxito

La máquina de la primera fase puede funcionar a gran velocidad mientras que la línea de polvo sigue teniendo dificultades. Evalúa la decisión en función de las interrupciones en las fases posteriores, el control del acero y la producción de producto aceptado.

Suponiendo que al cortar el talón se elimina todo el acero del neumático

Las correas de acero y otros elementos de refuerzo permanecen en el cuerpo del neumático y aún deben separarse y someterse posteriormente a una separación magnética.

Sin tener en cuenta la combinación de neumáticos

Una ruta que funciona bien con neumáticos de turismos puede ofrecer un rendimiento muy diferente cuando los neumáticos de camión representan una mayor proporción de la carga. Especifica las condiciones de carga en el presupuesto y en la prueba de aceptación.

Añadir la estación sin búferes de diseño

El corte de perlas genera dos flujos de salida y, por lo general, requiere un operario más o una interfaz de manipulación adicional. Hay que prever espacio para ambos sin bloquear la alimentación de la trituradora ni la zona de recuperación de acero.

Una regla de decisión práctica

Utiliza el corte de talones en una línea de procesamiento de polvo de caucho cuando ello te proporcione una ventaja cuantificable en las siguientes etapas: una presentación más sencilla de los neumáticos difíciles, una menor concentración de acero de talón que entra en la fase de reducción drástica de tamaño, un flujo de recuperación de talones más limpio y trazable, menos incidencias que interrumpan el proceso o un material más estable al llegar a las fases de separación del acero y granulación.

No lo utilices cuando los ensayos representativos demuestren que la trituración directa o el estirado directo ya ofrecen la misma estabilidad en las fases posteriores del proceso y la misma calidad del producto, con menos manipulaciones. La elección del equipo debe ajustarse al flujo de neumáticos y a las especificaciones aceptadas para el polvo.

Tanto si se trata de un proyecto nuevo como de una modernización, envíenos la composición de los neumáticos, las dimensiones máximas de los mismos, el grado de polvo deseado, el rendimiento requerido y aceptado, la lista de equipos posteriores y el plano del taller.

Preguntas frecuentes

Referencias de ingeniería

1. ASTM D5603. Clasificación del caucho vulcanizado reciclado.
2. Protocolo de la EPA. Contexto de la caracterización de la borra de neumático.
3. Medidas de protección de la OSHA. Principios de protección de las máquinas.
4. OSHA LOTO. Control de energías peligrosas.