Proceso de reciclaje y briquetado de virutas de aluminio

¿Qué se considera virutas, rebabas o limaduras de aluminio?

En un taller, los términos “virutas”, “rebabas” y “residuos de mecanizado” son denominaciones genéricas para referirse a lo que queda tras la operación de corte. Una fresadora puede producir virutas cortas, mientras que un torno puede llenar un contenedor con virutas largas en forma de muelles; el serrado y el rectificado añaden material aún más fino. El mismo contenedor también puede contener aceite puro, refrigerante a base de agua, aceite residual, partículas finas o, ocasionalmente, algún trozo de acero procedente de una herramienta o un accesorio.

La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) clasifica los residuos de perforación y mecanizado como chatarra de aluminio “nueva”. En su descripción del proceso de aluminio secundario, se distingue el pretratamiento de la chatarra de la fundición y se señala que el pretratamiento se utiliza para eliminar otros metales, suciedad, aceite, plásticos y pintura antes de que el material entre en la línea de fundición.^[1] Esa distinción es importante. El reciclaje de virutas no consiste simplemente en “prensarlas”. Se trata de un proceso de preparación controlado.

En la práctica, el nombre que figura en el contenedor nos aporta muy poca información. Necesitamos conocer la familia de aleaciones, la forma de las virutas, la densidad aparente, el tipo de fluido, la humedad, el contenido de partículas finas, el contenido de metales extraños, el patrón de generación por hora y cuáles son las expectativas del destinatario. Dos contenedores etiquetados como “virutas de aluminio” pueden requerir transportadores distintos, un pretratamiento diferente y una prueba de briquetado distinta.

Por qué es difícil reciclar las virutas de aluminio sueltas

La baja densidad aparente plantea, en primer lugar, un problema de manipulación

Las virutas sueltas ocupan un gran volumen a pesar de tener una masa metálica relativamente pequeña. Las virutas largas se entrelazan. Las virutas finas pueden dispersarse durante el traslado. Un taller puede alcanzar su límite de almacenamiento o de capacidad de la cinta transportadora mucho antes de alcanzar las toneladas por hora deseadas. Por eso, la tolva de recepción y el alimentador suelen determinar si la línea funciona de forma estable.

Una superficie específica elevada aumenta el riesgo de oxidación y de pérdida por fusión

Cada viruta pequeña presenta una capa de óxido en su superficie. Cuanto mayor sea la superficie expuesta en relación con la masa metálica, más difícil resulta cargar las virutas sueltas sin que se produzca oxidación, formación de escoria o combustión. Las investigaciones sobre las virutas de aluminio señalan repetidamente que el acondicionamiento, el control de la humedad, la compactación, el método de fusión, la atmósfera y el tratamiento de la masa fundida son factores importantes para la recuperación, y no solo la presión de briquetado.^[5]

El fluido para el mecanizado de metales es tanto un elemento de la cadena de valor como un aspecto que requiere control

Los fluidos para el mecanizado de metales enfrían, lubrican y eliminan las virutas de las operaciones de mecanizado. El NIOSH señala que la exposición puede producirse por inhalación, contacto con la piel, superficies contaminadas y salpicaduras, y que se han notificado efectos cutáneos y respiratorios.^[2] Por lo tanto, un sistema de chips requiere un sistema de transferencia cerrado cuando sea necesario, control de fugas, mantenimiento y una ruta definida para el líquido recuperado.

La contaminación puede reducir el valor de la aleación antes incluso de que la prensa entre en funcionamiento.

Las virutas de acero, los elementos de fijación, el polvo de esmerilado, las aleaciones mixtas de aluminio, los plásticos y el material absorbente pueden acabar todos en el mismo contenedor, a menos que se haya previsto una separación a nivel de la máquina-herramienta. Una prensa briquetadora compacta todo lo que recibe. No separa las aleaciones ni hace desaparecer los metales extraños.

Proceso de reciclaje de virutas de aluminio: paso a paso

1. Mantén cada aleación en su propia ruta de recogida

La mezcla suele producirse antes de que la empresa de reciclaje llegue a ver la carga. Un contenedor etiquetado junto a cada célula de mecanizado —o una cinta transportadora específica en una línea más grande— contribuye más a maximizar el valor del metal que intentar clasificar las virutas una vez que se han mezclado. Los recortes de acero, el cobre, los plásticos y los residuos de esmerilado deben mantenerse fuera del flujo de aluminio desde el principio.

2. Recoger las virutas sin provocar un segundo problema de contaminación

La recogida puede realizarse de forma local en una máquina, mediante contenedores móviles, una cinta transportadora central, un sistema neumático o una estación de descarga por lotes. El método debe adaptarse al ritmo de generación y a la forma de las virutas. Las virutas largas pueden enredarse en los ejes expuestos o formar puentes en las tolvas; las virutas finas y húmedas pueden acumularse en las esquinas; y los lotes intermitentes pueden provocar picos de carga en una prensa dimensionada únicamente en función del caudal másico medio.

3. Caracterizar la señal de entrada

Toma muestras representativas, no solo un puñado limpio. Anota la morfología de las virutas, la aleación, la densidad aparente suelta, el porcentaje de líquido, la humedad, las partículas finas, la contaminación ferrosa, el haz enredado más grande y la temperatura. Decide si la capacidad indicada se basará en el material de entrada húmedo, en el contenido de metal seco o en la producción de briquetas acabadas.

4. Escurrir, centrifugar o separar de cualquier otra forma el líquido libre

Algunas virutas se reciben con solo una película superficial. Otras contienen suficiente emulsión o aceite como para que se escurra de forma continua. El líquido libre debe separarse y recogerse antes de que se extienda por el almacén o sobrecargue la fase de briquetado. Dependiendo de la aplicación, puede utilizarse el drenaje por gravedad, una escurridora o centrifugadora, un sistema de deshidratación de tornillo sinfín u otro sistema homologado.

No se debe dar por sentado que la compresión es un sustituto universal del control del líquido en la fase anterior. La secuencia correcta depende del tipo de fluido, la carga, el nivel residual deseado y los requisitos del receptor.

5. Reducir las pasadas largas solo cuando la alimentación lo requiera

Las virutas cortas no suelen necesitar triturarse. Las virutas largas, en forma de nido o elásticas pueden requerir una trituradora o un cortador de virutas para que el material pueda entrar en una tolva, pasar por un dispositivo dosificador y llenar la cámara de prensado de forma uniforme. El objetivo es facilitar la alimentación, no producir la partícula más pequeña posible.

6. Retirar los materiales extraños cuando sea necesario

Una plataforma magnética puede eliminar las partículas ferrosas una vez que la forma de las virutas y la carga permiten una exposición eficaz. El cribado puede eliminar partículas finas seleccionadas, herramientas rotas o enredos de gran tamaño. Ninguna de estas etapas debe añadirse como mero adorno. El equipo debe dar respuesta a un problema de contaminación concreto y someterse a pruebas con el flujo real de virutas.

7. Introducir los trozos en la prensa briquetadora

Un suministro estable es más importante que los picos de corta duración. Una tolva de compensación, un sensor de nivel, un sinfín o transportador controlado y la retroalimentación de la carga de la prensa pueden evitar un ciclo de «vacío/lleno» que reduzca el rendimiento real. Si el sistema anterior genera picos de carga, la prensa puede parecer de capacidad insuficiente, incluso cuando su ciclo hidráulico sea adecuado.

8. Formar la briqueta, vaciarla, dejarla enfriar y recoger el líquido

La prensa hidráulica compacta la masa de virutas en un molde o cámara y expulsa una briqueta de dimensiones uniformes. El líquido libre expulsado durante la compresión debe conducirse a un sistema de recogida cerrado. Las briquetas terminadas pueden requerir una descarga controlada, un tiempo de enfriamiento, un almacenamiento en seco y un contenedor que evite la recontaminación.

9. Acordar las especificaciones de entrega o del horno

Antes de que una briqueta salga de la planta, el comprador o la fundición deben especificar cuáles son sus requisitos: clasificación de aleaciones, metales extraños, líquido residual o humedad, tamaño y densidad de la briqueta, embalaje y la forma en que la carga se introducirá en el horno. La EPA señala que la secuencia de pretratamiento depende del estado de la chatarra, del equipo disponible, del diseño del horno y del producto requerido.^[1] En otras palabras, la línea de producción debería diseñarse partiendo de las necesidades del próximo usuario, y no solo de la máquina de impresión.

Cómo funciona el briquetado de virutas de aluminio

Una prensa briquetadora de virutas metálicas utiliza fuerza hidráulica para comprimir el material suelto y convertirlo en una unidad densa y homogénea. La secuencia básica es la siguiente: llenado, precompresión o cierre de la cámara, compresión principal, descarga de líquido, liberación de presión, expulsión de la briqueta y rellenado de la cámara.

El resultado final depende de más factores que la presión hidráulica nominal. La longitud de la viruta, la recuperación elástica, la aleación, la temperatura, las partículas finas, el contenido de aceite o emulsión, la geometría del troquel, la consistencia del relleno, el tiempo de permanencia y el estado de desgaste influyen en la integridad de la briqueta. Por eso, una prueba representativa del material resulta más útil que una fotografía de catálogo.

Los estudios publicados respaldan el principio general de que el acondicionamiento y la compactación pueden mejorar el comportamiento de refundición, aunque los resultados varían en función de la aleación y el proceso. Un estudio sobre las virutas de mecanizado de AA6060 reveló que la extrusión producía una mejor recuperación de la fundición que las virutas sueltas o simplemente compactadas.^[6] Ese resultado no debe interpretarse como una garantía universal de la briquetización; demuestra por qué son importantes la forma de la carga y las condiciones del proceso.

¿Es necesario instalar una trituradora de virutas en la línea antes del proceso de briquetado?

Una trituradora de chatarra de uso general no suele ser la primera opción para las virutas de mecanizado. El público Línea de reciclaje de chatarra de aluminio de YUXI En esta página, las virutas y los virutos se tratan como una ruta independiente: recogida de virutas, control de líquidos, alimentación controlada, briquetado y recogida. Los perfiles y los residuos voluminosos mixtos siguen rutas diferentes de trituración y clasificación. Mantener separadas estas rutas evita una reducción innecesaria del tamaño y la contaminación cruzada.

Chips húmedos frente a chips secos

Las virutas húmedas requieren un equilibrio de líquidos bien controlado

Plantee cuatro preguntas: ¿De qué líquido se trata? ¿Cuánto llega junto con las virutas? ¿Cuánto se escurre por gravedad? ¿Qué nivel residual admite el receptor? Una prensa puede extraer el líquido libre, pero el resultado final varía en función de la morfología de las virutas y de la carga de entrada. Indique el líquido residual mediante un método de muestreo acordado, en lugar de utilizar un porcentaje general del proveedor.

Las virutas que parecen secas no están automáticamente listas para el horno.

El aspecto de la superficie no constituye una prueba de humedad. Las briquetas también pueden absorber agua durante su almacenamiento al aire libre o su transporte. Los informes sobre incidentes con metal fundido de la Asociación del Aluminio señalan que la chatarra húmeda o contaminada es una de las principales causas de las explosiones en los hornos de fundición.^[4] Las normas relativas al almacenamiento, la inspección, el precalentamiento y la carga deben derivarse del funcionamiento del horno de recepción.

El líquido recuperado debe tener su propio destino

El líquido refrigerante recogido puede filtrarse y devolverse al circuito, tratarse o eliminarse, en función del estado del fluido y de la normativa local. La línea de virutas debe incluir un punto de recogida cerrado, un control de nivel, un sistema de limpieza accesible y un plan para gestionar el aceite residual y los sólidos. La recuperación de líquido no se considera completa hasta que el flujo recuperado cuente con una salida apta para su uso o que cumpla con la normativa.

Segregación de aleaciones y control de metales extraños

En una planta de mecanizado, es posible que las mejoras más valiosas se produzcan antes incluso de llegar al equipo de reciclaje: contenedores específicos, identificación de las máquinas, planificación de la producción y disciplina de los operarios. Las virutas limpias de una sola aleación pueden resultar más útiles para una fundición de refundición que una briqueta densa pero con una composición química mixta.

La contaminación ferrosa puede proceder de herramientas rotas, elementos de fijación, la limpieza de la maquinaria, contenedores de acero o la producción mixta. Un imán puede resultar útil, pero es posible que las pequeñas partículas de acero incrustadas en una masa húmeda y enmarañada no se detecten fácilmente. Los ensayos representativos deben medir tanto la eliminación de materiales ferrosos como el arrastre de aluminio.

No se deben mezclar diferentes aleaciones de aluminio simplemente porque compartan el mismo metal base. El comprador o la fundición interna deben establecer los parámetros químicos admisibles y la trazabilidad. Cuando no es posible separar las aleaciones tras la mezcla, la compactación no hace más que aumentar la densidad del error.

Lo que mejora el proceso de briquetado… y lo que no

Las investigaciones sobre la fusión por inducción de virutas de aluminio revelaron que la reducción de la humedad, la atmósfera protectora, la compactación y el tratamiento de la masa fundida eran factores importantes para la recuperación, si bien los resultados obtenidos dependían de la aleación y las condiciones de funcionamiento analizadas en el estudio.^[5] La clave a la hora de seleccionar el equipo no es “prometer 90%”, sino “definir la alimentación y probar la ruta completa”.”

Cómo configura YUXI una línea de reciclaje de virutas de aluminio

La página actual de soluciones para el aluminio de YUXI distingue claramente entre el briquetado de virutas y el proceso de trituración y clasificación que se utiliza para los perfiles y la chatarra mixta. En el caso de las virutas y los recortes, las cuestiones planteadas en el proyecto publicado son la humedad, el líquido de corte, las partículas finas, los metales extraños y el objetivo de briquetado requerido. El proceso indicado es la recogida de virutas, el drenaje o la separación de líquidos, la alimentación controlada, el briquetado y la recogida.

Una configuración práctica podría incluir:

• Contenedores locales, una estación de descarga o una cinta transportadora central de virutas
• Tolva de almacenamiento y dosificación con control de nivel
• Drenaje, centrifugado u otra etapa de separación de líquidos seleccionada en función de la carga de fluido
• Trituradora de virutas opcional para virutas largas y enredadas
• Retirada opcional mediante tamiz o imán para un problema de contaminación cuantificado
• Prensa hidráulica de briquetado con sistema de recogida de líquido integrado
• Descarga, enfriamiento o acumulación de briquetas, y almacenamiento en seco
• Controles mediante PLC, enclavamientos, protecciones, acceso para mantenimiento y aspectos relacionados con la limpieza y el orden

La línea debe seleccionarse una vez que se haya fijado la ruta de alimentación. Cuanto más ancha sea Guía para la selección de equipos de reciclaje de aluminio resulta útil para comparar las tareas de trituración, clasificación, empacado y briquetado sin considerarlas intercambiables.

Para solicitar un presupuesto de ingeniería, envía fotografías y vídeos de las piezas, información sobre la aleación, los pesos de las muestras en seco y en húmedo (si están disponibles), el tipo de fluido, la densidad aparente, el nido de torneado más largo, el contenido de metales extraños, la tasa de producción por turno, la producción prevista, la fuente de alimentación y las dimensiones del taller. El Guía sobre el diseño de plantas de reciclaje de aluminio abarca el acceso, el tráfico, el almacenamiento de productos y el espacio de mantenimiento, factores que pueden reducir el tiempo de funcionamiento real incluso cuando la máquina de impresión tiene las dimensiones adecuadas.

Capacidad, calidad de las briquetas y pruebas de aceptación

“500 kg/h” puede referirse a las virutas húmedas que entran en la tolva, al metal seco tras la eliminación del líquido o a las briquetas acabadas que salen de la prensa. Se trata de cifras diferentes. Antes de comparar presupuestos, define la base de masa y los límites de funcionamiento continuo.

La misma lógica se aplica a la capacidad de toda la línea: la etapa estable más lenta determina la velocidad real. La Guía sobre la capacidad de las líneas de reciclaje de aluminio explica cómo definir el rendimiento continuo, el tiempo productivo y la producción comercializable sin confundir el ciclo máximo de una máquina con la producción por turno.

Aspectos de seguridad que deben incluirse en el diseño del proceso

Polvo y partículas finas de aluminio inflamables

La OSHA incluye el aluminio entre los polvos metálicos que pueden suponer un riesgo de explosión por polvo combustible. Sus directrices técnicas recomiendan específicamente métodos de manipulación y procesamiento de virutas que minimicen el riesgo de explosión por polvo.^[3] Un proyecto en el que intervengan partículas finas y secas requiere un análisis de riesgos relacionados con el polvo, un sistema adecuado de recogida y limpieza, el control de las fuentes de ignición, la conexión a masa y la puesta a tierra cuando sea necesario, así como equipos seleccionados en función del riesgo concreto; no basta con una cinta transportadora abierta convencional, como las que se utilizan para virutas gruesas.

Gestión del refrigerante en toda la línea

El control de los líquidos refrigerantes es, en gran medida, una cuestión de contención y mantenimiento. Es posible que los puntos de salpicadura requieran cubiertas o cerramientos locales, mientras que los suelos, los desagües y los sumideros deben facilitar la detección y limpieza de las fugas, en lugar de permitir que estas se extiendan por el taller. El NIOSH informa de que la exposición a los fluidos para el mecanizado de metales puede afectar a la piel, los ojos, la nariz, la garganta y el sistema respiratorio.^[2]

Cómo trabajar de forma segura cerca de prensas y cintas transportadoras

Las tareas de mayor riesgo suelen ser la eliminación de atascos, la inspección y el mantenimiento, más que la producción habitual. Por lo tanto, las trituradoras, los sinfines, las cintas transportadoras, los compactadores y las prensas hidráulicas deben contar con protecciones, enclavamientos, paradas de emergencia, accesos seguros y aislamiento de la energía peligrosa antes de que nadie entre en una zona de peligro. Una prueba de aceptación no debería darse por superada si los operarios tienen que meter la mano en una tolva o sortear una protección para mantener el material en movimiento.

Cómo evaluar si merece la pena fabricar briquetas

Un análisis de viabilidad útil distingue entre el valor del metal, el valor de los fluidos, la logística, los beneficios del horno y los costes operativos. No utilices afirmaciones genéricas del tipo “amortización en un año” sin disponer de datos locales.

Beneficio anual del proyecto se puede representar de la siguiente manera:

valor del fluido recuperado + ahorro en almacenamiento y transporte + ahorro en mano de obra y limpieza + mejora comprobada del precio de los residuos + mejora comprobada del valor del horno − electricidad − piezas de desgaste − mantenimiento − mano de obra − financiación − costes de eliminación o tratamiento.

Mide primero los valores de referencia actuales. Normalmente recomendamos registrar la masa de virutas sueltas, el contenido de líquido, los cambios de contenedor, la carga útil del camión, el tiempo dedicado a la limpieza, las condiciones actuales de desechos y cualquier pérdida interna por fusión durante varios periodos de producción representativos. A continuación, repite las mismas mediciones durante la prueba del equipo.

El coste de la planta varía en función del alcance de las operaciones previas y posteriores, no solo de la prensa. Los torneados largos pueden requerir una etapa de reducción de tamaño; una elevada carga de fluidos puede requerir centrifugado; las partículas finas pueden requerir medidas de control del polvo; y la segregación de aleaciones puede requerir múltiples vías de recogida. El Guía de costes de una planta de reciclaje de aluminio ofrece un marco más amplio para la elaboración de presupuestos relativos a cintas transportadoras, sistemas de control, sistemas medioambientales, instalación y puesta en marcha.

Información que debe enviarse junto con una solicitud de presupuesto

• Proceso de fabricación de chips: torneado, fresado, taladrado, serrado, rectificado o una combinación de estos
• Aleaciones de aluminio o familias de aleaciones y requisitos de segregación
• Fotografías, vídeo, el haz enredado más largo y la distribución típica del tamaño de las virutas
• Densidad aparente a granel medida mediante el método habitual de manipulación
• Tipo de fluido, porcentaje de entrada, comportamiento de drenaje libre y nivel residual objetivo
• Partículas finas, acero, cobre, plástico, materiales absorbentes y otros residuos contaminantes
• Generación media y máxima por hora y turno
• Base de la capacidad requerida: entrada húmeda, metal seco o salida en forma de briquetas
• Dimensiones, densidad, integridad y embalaje de las briquetas, así como especificaciones del destinatario
• Suministro eléctrico, dimensiones del taller, carga admisible del suelo, acceso y condiciones de almacenamiento
• Automatización requerida, participación del operador, norma de seguridad y prueba de aceptación

Preguntas frecuentes sobre el proceso de reciclaje de virutas de aluminio