Cómo ajustar la separación por aire y el tamaño de malla para obtener una mayor pureza del cobre

Publicado en Noticias y análisis · Tecnología y mantenimiento

Por Henan Jiacui Intelligent Equipment Co., Ltd.

La pureza del cobre no es una propiedad del granulador, sino de la etapa de separación. Dos plantas que utilizan máquinas idénticas para fabricar cables similares producen habitualmente productos de diferentes calidades, y la diferencia radica casi siempre en la abertura de la malla y la velocidad del aire, dos parámetros que se ajustan en pocos minutos y, sin embargo, se dejan sin modificar durante meses.

Este artículo explica qué función tiene físicamente cada parámetro, cómo interactúan entre sí y el procedimiento que puedes seguir para ajustarlos en tu propio material. Incluye deliberadamente la complicación real: la malla y el aire no pueden optimizarse por separado, y buscar esa última décima de punto porcentual de pureza tiene un coste real en el rendimiento.

Donde realmente se pierde la pureza

Antes de ajustar nada, conviene saber cuál de las tres pérdidas estás intentando solucionar. Tienen causas y soluciones diferentes.

La física, de forma breve y práctica

La separación por aire aprovecha la diferencia de densidad entre el cobre (unos 8.900 kg/m³) y el aislamiento de PVC o PE (aproximadamente entre 1.300 y 1.400 kg/m³, es decir, alrededor de una séptima parte de la densidad). En una corriente de aire ascendente, la fuerza ascendente que actúa sobre una partícula depende de su área proyectada, mientras que su peso depende de su volumen y densidad. Para partículas del mismo tamaño, el plástico se eleva con mucha más facilidad que el cobre.

La complicación es tamaño de las partículas. Una pieza de plástico grande y plana tiene una elevada relación entre superficie y peso, y se levanta con facilidad. Una partícula de cobre muy pequeña tiene una masa reducida, pero también una superficie proyectada reducida, y en una corriente de aire a alta velocidad puede ser arrastrada y perderse. Precisamente por eso hay que tener en cuenta conjuntamente el tamaño de malla y la velocidad del aire: la malla determina qué tamaños de partículas llegan a la etapa de separación, y la velocidad del aire determina cuáles de esos tamaños son arrastrados.

Qué función cumple realmente la abertura de la malla (tela)

La criba se sitúa entre la granulación y la clasificación final. Su abertura establece el límite máximo de tamaño de lo que pasa a través de ella y, por lo tanto, controla la distribución granulométrica que entra en la separación y la distribución granulométrica del producto final.

La conclusión práctica es que la elección de la malla supone un equilibrio entre el rendimiento y la uniformidad, y no un regulador de pureza en sí mismo. Su efecto sobre la pureza se consigue controlando lo que debe procesar la etapa de separación.

Qué es lo que realmente hace la velocidad del aire

La velocidad del aire es el indicador de pureza, dentro de ciertos límites. Al aumentarla, se arrastra más material hacia la salida de plástico, lo que reduce la contaminación por plástico en el producto de cobre, pero conlleva el riesgo de perder cobre fino. Al reducirla, se retiene el cobre, pero se permite que entre plástico en la fracción de cobre.

• Control de ventiladores de frecuencia variable Es lo que permite ajustarlo en la práctica. Un ventilador de velocidad fija solo te ofrece un ajuste para una mezcla de pienso que cambia cada día.
• Una segunda pasada de separación, más suave La rejilla de plástico situada sobre la salida es la mejora de pureza más económica disponible en una máquina que solo cuenta con separación en una sola etapa. Permite realizar la primera pasada de forma conservadora —dando prioridad a la retención del cobre— y recuperar el cobre restante en la segunda pasada, en la que el material ya es en su mayor parte plástico.
• La velocidad no es lo mismo que el volumen. Las fugas en los conductos, las obstrucciones parciales y los filtros sucios alteran la velocidad del aire que llega a la cámara de separación, aunque no se haya modificado el ajuste del ventilador. Por eso, una máquina que ha funcionado bien durante meses puede empezar a fallar poco a poco sin motivo aparente.

La interacción que pilla desprevenidos a los usuarios

La malla y el caudal de aire suelen ser ajustados por dos personas diferentes en dos momentos distintos, y ahí es donde empiezan los problemas. Al cambiar la malla, se modifica la distribución por tamaños que llega a la etapa de separación, lo que a su vez altera la velocidad del aire adecuada. Si se instala una malla más fina y no se modifica el ajuste del aire, se perderá el cobre fino. Si se instala una malla más gruesa y no se modifica el ajuste del aire, el plástico se introducirá en el producto de cobre. Cualquier cambio en uno de estos parámetros requiere un reajuste del otro.

Un procedimiento de puesta a punto que puedes realizar en medio día

1. Realiza una prueba de referencia. Una vez que todo esté listo, introduzca un lote pesado de material representativo —de al menos 200 kg— y recoja y pese los tres productos resultantes: el producto de cobre, el producto de plástico y el polvo. Anote la velocidad de alimentación que haya alcanzado realmente. Este será su punto de referencia.
2. Tomar una muestra y evaluar su pureza. Toma una muestra representativa de 2-3 kg del producto de cobre e inspecciónala. Un método práctico para hacerlo sobre el terreno consiste en extenderla sobre una sábana limpia y contar o separar a ojo, para luego pesar el plástico que hayas separado. Ya dispones de una balanza precisa, por lo que es menos importante la exactitud del recuento que realizar la misma medición cada vez.
3. Comprueba primero la malla. Comprueba que no haya obstrucciones, desgaste, deformaciones ni roturas. Límpialo o cámbialo antes de ajustar la configuración del aire; no es posible regular la separación a través de una rejilla desgastada.
4. Ajusta la velocidad del aire poco a poco. Cambia el ajuste del ventilador en un pequeño incremento, introduce el mismo material al mismo ritmo y vuelve a tomar una muestra del producto resultante. Ve avanzando en una dirección hasta que veas que aparece cobre en la salida de plástico y, a continuación, retrocede un paso. Ese es tu límite máximo.
5. Fíjate en el equilibrio de masa, no solo en el aspecto. La configuración correcta es aquella en la que el producto de cobre está limpio. y La fracción plástica es ligera y tiene un bajo contenido en cobre. Un ajuste que mejora el aspecto del cobre, pero que aumenta la cantidad total de cobre en el plástico, ha empeorado las cosas, en lugar de mejorarlas.
6. Anota la configuración en función del tipo de material. Anota el ajuste del ventilador, la malla y la pureza observada para cada tipo de material de alimentación: cable doméstico, cable de comunicaciones, mazo de cables y cable fino. Así tendrás un punto de partida para la próxima vez, en lugar de tener que pasar un día entero de prueba y error.
7. Repítelo cada vez que se produzca un cambio. Un nuevo juego de aspas, una nueva malla, un proveedor de material diferente o un sistema de eliminación de polvo recién limpiado: todos estos factores alteran el ajuste óptimo. Vuelve a ajustar el sistema en lugar de dar por hecho que la configuración del mes pasado sigue siendo la adecuada.

Cómo medir la pureza sin un laboratorio

No hace falta disponer de equipos analíticos para controlar la pureza; lo que se necesita es constancia. Tres métodos de campo son suficientes para el control diario:

• Distribución visual y selección. Extiende una muestra en una capa fina, retira a mano los restos de plástico visibles y pésala en relación con el total. El resultado es repetible con una precisión de una fracción de punto porcentual si siempre se toma el mismo tamaño de muestra.
• Prueba de flotabilidad en agua. El cobre se hunde y la mayoría de los plásticos aislantes flotan. Sumergir una muestra en agua separa las fracciones al instante y constituye una comprobación rápida de la contaminación gruesa —aunque no de la fina—, y se trata de una comprobación, no de un análisis.
• Balance de masa. La herramienta más potente de la que dispones. Si la suma de la entrada menos la salida de cobre menos la salida de plástico no explica la diferencia en forma de polvo, el material que falta supone una pérdida. Haz un seguimiento diario y verás cómo se va gestando un problema de separación antes de que llegue a tu comprador.

Errores habituales al ajustar la separación

1. Ajuste de la separación de aire en una máquina con cuchillas desgastadas o con una separación entre cuchillas demasiado grande: repare primero la cámara de corte y, a continuación, realice el ajuste.
2. Buscar la máxima pureza sin tener en cuenta el rendimiento. Pasar de un contenido de cobre del 99 % al 99,7 %, reduciendo al mismo tiempo la producción en un tercio, puede suponer más pérdidas que ganancias.
3. Ajustar la malla y la ventilación al mismo tiempo y, después, no saber qué cambio ha sido el que ha ayudado.
4. Valorar la composición basándose únicamente en el producto de cobre y sin examinar nunca la fracción plástica.
5. Dejar una máquina con un conducto o filtro polvoriento y parcialmente obstruido y esperar que el ventilador funcione igual que cuando estaba limpio.
6. Nunca se guardan los ajustes, por lo que cada cambio en el material implica empezar de cero.

Cuándo aceptar una pureza menor

Una mayor pureza no implica automáticamente una mayor rentabilidad. La separación consume energía, y hacer funcionar el ventilador y la velocidad de alimentación al límite de los parámetros establecidos reduce el rendimiento y aumenta el riesgo de perder cobre fino. Lo más sensato es determinar qué es lo que realmente exige el comprador —a menudo, un contenido mínimo de cobre por envío estipulado en el contrato— y ajustar el proceso para cumplir holgadamente esa especificación, en lugar de intentar maximizar una cifra por la que nadie está dispuesto a pagar un sobreprecio. En el caso del alambre fino, que resulta complicado de procesar, un producto bien ajustado al 98-99 % y suministrado de forma fiable suele ser mejor que un producto al 99,5 % producido en la mitad de volumen.

Preguntas frecuentes

¿Una malla más fina garantiza siempre una mayor pureza del cobre?

No directamente. Una malla más fina proporciona un tamaño de partícula más uniforme, lo que facilita el ajuste de la etapa de separación y, por lo tanto, suele mejorar la pureza que se puede alcanzar, pero solo si se reajusta la velocidad del aire para que se adapte a ello, y solo si las partículas finas adicionales generadas son recuperadas por el sistema de polvo en lugar de perderse. Una malla más fina, si se mantiene el ajuste del aire sin cambios, provocará la pérdida de partículas finas de cobre.

¿Cómo puedo saber si el ajuste de separación de aire es demasiado alto?

Fíjate en la salida de plástico. Si la fracción de plástico es pesada para su volumen, contiene cobre brillante o rosáceo claramente visible, o si tu balance de masa muestra que falta cobre, la velocidad es demasiado alta o el caudal de alimentación es demasiado intenso para la etapa de separación. Reduce la velocidad del ventilador poco a poco y vuelve a comprobar la fracción de plástico cada vez.

¿Qué tamaño de malla debo utilizar para alambre fino y capilar?

La malla debe ser lo suficientemente fina como para evitar que los fragmentos de hebras largas lleguen a la etapa de separación, ya que esos fragmentos son las partículas más difíciles de separar de forma limpia. Al mismo tiempo, no debe ser tan fina que se reduzca el rendimiento y aumente la generación de finos. Dado que la abertura adecuada depende de los tamaños específicos de las hebras, el método más práctico consiste en probar dos tamaños de malla adyacentes en un lote representativo y comparar tanto la pureza como el rendimiento medido.

¿Con qué frecuencia debo revisar y limpiar la pantalla?

Revísalo semanalmente como parte de la rutina habitual de mantenimiento y límpialo siempre que el rendimiento o el consumo eléctrico varíen de forma apreciable. Las aberturas del tamiz se obstruyen gradualmente, y un tamiz parcialmente obstruido altera la distribución granulométrica que llega a la separación, por lo que la pureza se verá reducida de forma imperceptible, sin ningún síntoma evidente, hasta que alguien revise la fracción de plástico.

¿Puedo mejorar el grado de pureza en una máquina que solo cuenta con separación de aire en una sola etapa?

A menudo sí, sin necesidad de sustituir la máquina. Si se realiza la primera pasada de separación de forma ligeramente conservadora —dando prioridad a la retención del cobre en lugar de eliminar hasta el último rastro de plástico— y, a continuación, se vuelve a procesar la fracción de plástico a través de la misma etapa de separación por segunda vez, normalmente se recupera la mayor parte del cobre restante. Supone una pasada adicional sobre el material y resulta mucho más barato que una máquina nueva.

Obtén una recomendación sobre el ajuste de separación

Si nos indicas el modelo de tu granulador, la composición de la mezcla de alimentación y el grado de pureza que exige tu comprador, nuestros ingenieros te recomendarán el tamaño de malla y el procedimiento de separación por aire adecuados para ese material; además, si nos envías una muestra, la analizaremos y te indicaremos los parámetros que utilizaríamos.

Envíanos la descripción de tu material, el tonelaje diario y la producción prevista, y nuestro equipo de ingeniería te responderá con una recomendación de modelo, un cálculo de capacidad y un presupuesto. También puede reservar una visita guiada en directo por vídeo a la fábrica Henan Jiacui Intelligent Equipment Co., Ltd. de Zhengzhou, Henan (China), o solicitar una lista de referencias de instalaciones que procesan flujos de cable o residuos similares.

Acerca del autor y del fabricante

Este artículo ha sido elaborado por el equipo técnico de ventas e ingeniería de Henan Jiacui Intelligent Equipment Co., Ltd. (nombre de marca JIACUI). Fundada en 2015 en Zhengzhou, provincia de Henan (China), JIACUI diseña y fabrica equipos de reciclaje de residuos sólidos y sistemas de granulación de alambre de cobre en una fábrica de 5.000 m² que cuenta con más de 100 empleados. Nuestros equipos cuentan con las certificaciones CE, ISO y CSA, utilizan componentes de control de ABB y Siemens fabricados según las normas de diseño europeas y se han suministrado a más de 400 clientes en más de 100 países. Se han llevado a cabo auditorías de fábrica con SGS, BV y TÜV. Contamos con 27 patentes que abarcan tecnologías de trituración, granulación y separación. Cuando en este artículo se citan cifras de rendimiento, dichas cifras proceden de las especificaciones publicadas de nuestros modelos y de pruebas de puesta en marcha en instalaciones reales; los resultados reales dependen de la composición del cable, la preparación de la materia prima y las prácticas operativas.