A maioria das instalações de reciclagem que não consegue atingir a sua capacidade nominal não falha porque a extrusora de dois parafusos é muito pequena. Falha porque a construção ao redor da extrusora foi desenhada antes de alguém modelar o fluxo de material. O plástico de resíduos contaminado chega molhado, sujo, volumoso e inconsistente, e cada uma dessas propriedades se traduz diretamente em área do pavimento, altura do teto, drenagem, ventilação e pistas de tráfego. Quando um layout de área de fábrica para extrusão de plástico de resíduos contaminados com parafusos gêmeos é planejado adequadamente, a linha funciona com uma utilização de 85 a 92 por cento, com dois operadores por turno. Quando é planejado de forma inadequada, o mesmo conjunto de equipamentos fornece uma utilização de 55 a 65 por cento, a qualidade dos pellets varia de lote para lote e a fábrica passa os seus primeiros três anos lutando contra problemas que um desenho poderia ter resolvido em uma semana.
Este guia foi escrito para a pessoa que já decidiu comprar uma linha de mistura paralela com dois parafusos co-rotativos e que agora tem que dizer a um arquiteto quantos metros quadrados devem ser desenhados, qual a altura do telhado, onde vão as paredes e como os empilhadores se movem. Ele fornece um método de cálculo de área repetível, organizado por nível de produção, um sistema de classificação de contaminação que escala essa área para cima ou para baixo, regras detalhadas de limpeza para a sala de extrusão e tabelas de dimensionamento de utilidades que permitem que você informe um contratante elétrico e mecânico com números reais em vez de suposições. Tudo o que está abaixo foi escrito em torno da realidade da matéria-prima suja: solo, areia, rótulos, adesivo, resíduos de óleo, água livre e umidade ligada.
O Kerke, uma fábrica da Wanplas, passou mais de 12 anos a projetar e construir extrusoras de composto em paralelo com eixo rotativo, com uma base de fabricação de 19.997 m², mais de 2.000 máquinas em funcionamento em mais de 70 países e uma equipa de mais de 100 pessoas focada numa única família de produtos. Este foco é importante para o trabalho de layout, porque as perguntas que um reciclador faz não se referem à extrusora isoladamente. Tratam-se de questões como a distância do silo de amortecimento em relação ao alimentador, se a guincho pode levantar uma seção de barril, quanto de corredor retangular é necessário para a rotação do eixo e para onde vai a água da bomba de vácuo. Os engenheiros do Kerke respondem a essas perguntas todas as semanas, e este artigo condensou as respostas recorrentes em tabelas que podem ser entregues a um desenhador civil. Para a lavagem e desidratação upstream, a Wanplas fornece linhas de pré-tratamento que alimentam diretamente os sistemas de eixo rotativo do Kerke, de modo que toda a cadeia, desde o balde até ao pellet embalado, pode ser dimensionada como um único desenho, em vez de dois projetos desconectados.
Por que o layout decide o rendimento no reciclagem de plástico contaminado
O layout decide o rendimento, porque o plástico contaminado é um material de baixa densidade volumétrica e alta variação, que deve ser movido várias vezes antes de chegar à entrada do extrusor. Cada metro adicional de deslocamento, cada caminho cruzado e cada buffer ausente convertem-se diretamente em minutos de inatividade do extrusor. Em uma fábrica de mistura virgem limpa, o extrusor é o limite. Em uma fábrica de reciclagem contaminada, o limite é quase sempre a manipulação de materiais, e a manipulação de materiais é uma função do plano de layout.
Cinco erros de layout são responsáveis pela grande maioria das oficinas de extrusão de plástico contaminado que não atingem os resultados esperados. Eles se repetem em diferentes países, diferentes matérias-primas e diferentes tamanhos de instalações, e cada um tem um custo específico de produção que pode ser estimado antes do início da construção.
Erro um: os produtos recebidos e os produtos acabados partilham o mesmo caminho de tráfego
Quando os balas de entrada e as sacas de pellets de saída utilizam a mesma porta, o mesmo apron e a mesma pista de empilhadeira, ocorrem três coisas. Os caminhões formam filas e bloqueiam uns aos outros, o que torna a recepção uma atividade intermitente que tira as empilhadeiras da linha de alimentação. O solo e a poeira resultantes da manipulação dos balas se depositam sobre as paletes acabadas, o que desencadeia reclamações dos clientes sobre sacas sujas, mesmo quando os pellets interiores estão limpos. E qualquer pedido de contacto com alimentos ou de alta especificação torna-se impossível de certificar, porque não há separação defensável entre o material sujo de entrada e o material limpo de saída. A solução custa quase nada no estágio de desenho e é muito cara mais tarde: duas portas separadas em extremidades opostas ou faces opostas do edifício, com um loop interno de sentido único.
Erro dois: a poeira do triturador migra para a área de extrusão
A trituração de filmes contaminados secos libera uma mistura fina de finos de polímero, solo, fibras de papel provenientes de etiquetas e resíduos orgânicos secos. Se o triturador estiver na mesma sala aberta que o extrusor, esse pó se deposita nos aquecedores do tanque, nas chaminés de refrigeração do motor, nos filtros do gabinete elétrico e nas bandeiras de alimentação abertas. As consequências são cumulativas: as faixas de aquecimento superaquecem e falham precocemente, os gabinetes de acionamento tripam em alta temperatura no verão, e os finos em suspensão que caem na garganta de alimentação produzem manchas pretas e defeitos de gel no grânulo. Há também uma dimensão de pó combustível, porque uma nuvem suspensa de finos de polímero seco perto de superfícies quentes é um cenário de ignição reconhecido. Separar a trituração por trás de uma partição sólida com extração local é a parede de maior valor único em todo o edifício.
Erro três: O silo de material desidratado está demasiado longe do alimentador
Os flocos lavados e desidratados ainda contêm 2 a 8 por cento de umidade superficial e tendem a se unir, pelo que são transportados por via pneumática ou mecânica com mais dificuldade do que os pellets virgens. Longas extensões de transporte aumentam a geração de finos, aumentam a frequência de bloqueios e adicionam perdas de calor que anulam parcialmente a etapa de secagem térmica. Uma regra prática é manter a distância horizontal entre a descarga do silo de amortecimento e a entrada do alimentador de perda de peso inferior a 15 m para flocos lavados e inferior a 25 m para regrind seco, sem mais de duas curvas de 90 graus em uma linha pneumática. Quando o traçado exige uma extensão maior, passe para uma correia mecânica ou para um transportador de parafusos em um canal fechado, em vez de aumentar a velocidade do ar.
Erro Quatro: Não há silo de buffer entre o pré-tratamento em lote e a extrusão contínua
A lavagem e a secagem são operações semiautomáticas por natureza. Os balas são abertos em lotes, os tanques de lavagem são drenados e recheados, e os secadores funcionam em ciclos. A extrusão com dois parafusos é contínua. Sem um buffer, o extrusor herda todos os problemas upstream, e uma instalação que poderia funcionar 20 horas por dia funciona 13. Dimensionar o buffer para 60 a 120 minutos de consumo do extrusor elimina a maior parte desse acoplamento. A 1000 kg/h e uma densidade aparente de cerca de 0,30 a 0,35 t/m3 para flocos de filme lavados, 60 minutos de buffer correspondem a cerca de 3 m3 de volume utilizável, e 120 minutos correspondem a cerca de 6 m3. Esse volume é insignificante em termos de custo e transformacional em termos de utilização, mas requer espaço no chão e altura no teto que devem ser reservados no desenho.
Erro cinco: acesso insuficiente à manutenção ao redor do extrusor
Uma linha de alimentação contaminada é uma linha que exige muita manutenção. As telas são trocadas com mais frequência, os elementos de parafuso desgastam-se mais rapidamente devido aos abrasivos minerais e as portas de ventilação precisam de limpeza periódica. Se o extrusor for empurrado contra uma parede para economizar espaço, cada uma dessas tarefas de rotina se transforma em um evento de parada que exige a desmontagem de outra coisa antes. As regras de espaçamento na seção da sala de extrusão abaixo não são luxos. São a diferença entre um serviço de troca de telas de 40 minutos e um de quatro horas.
Modeloo de fluxo de materiais: do balde para o pellet
O layout é tão bom quanto o modelo de fluxo que o sustenta. Antes de desenhar qualquer parede, anote todas as etapas de processamento em sequência, atribua cada etapa a uma zona e registre a restrição de layout que essa etapa impõe. A tabela abaixo é o fluxo de referência para o alimentação de plástico contaminado pós-consumo e pós-industrial para uma linha de mistura de dois parafusos com devolatilização. Nem todas as fábricas precisam de todas as etapas, mas todas as fábricas devem conscientemente excluir uma etapa em vez de esquecê-la.
| Passo | Etapa | Função | Zona | Restrição de layout primária |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Recebimento e pesagem | Descarga de caminhões, ponte de pesagem, inspeção de entrada e verificação da umidade | Sujo | Pista pavimentada para uma viragem completa do trailer, balança na lateral de entrada, apenas, bai de descarga coberta |
| 2 | Corte de armazenamento de balas | Banco de 5 a 15 dias de matérias-primas, segregado por categoria e fornecedor | Sujo | Altura da pilha e largura do corredor regulados pelo código de incêndio, drenagem afastada das zonas limpas |
| 3 | Classificação manual e mecânica | Remoção de metais, madeira, têxteis, polímeros não-alvo e itens de tamanho excessivo | Sujo | Plataforma de classificação de 1,0 a 1,2 m acima do chão, caixas de rejeição diretamente sob a correia, boa iluminação |
| 4 | Pre-lavagem e desossamento | O tambor ou o tambor de pré-lavagem remove a terra, areia, areia e pedras livres | Sujo | Ponto de descarga de lodo, acesso à cova de sedimentação, abastecimento de água e drenagem na mesma baía |
| 5 | Trituração | Redução de tamanho úmida ou seca em flocos de 20 a 60 mm | Sujo | Cabine acústica, capô de extração de poeira, acesso por guindaste acima do rotor para manutenção da lâmina |
| 6 | Lavagem por fricção | Escovação mecânica de alta velocidade para remover adesivo, tinta e resíduos de terra | Sujo | Aqui ocorrem os picos de volume de águas residuais, a inclinação do piso para o drenagem, os bordos de contenção de respingos |
| 7 | Separação por afundamento e flutuação | Separação por densidade de PE e PP a partir de frações de PET, PVC, borracha e minerais | Sujo | Pés de tanque largos, passeio em ambos os lados, descarga do skimmer para desidratação |
| 8 | Desidratação mecânica | Desidratação centrífuga até 3 a 8 por cento de umidade superficial | Transição | Isolamento de vibrações, linha de retorno de água, descarga curta para o secador térmico |
| 9 | Secagem térmica | Secagem a ar quente até abaixo de 1 por cento de umidade superficial para uma alimentação estável | Transição | Espaço vertical para a coluna do secador, roteamento do canal de ar quente, espaçamento de isolamento térmico |
| 10 | Tanque de amortecimento | 60 a 120 minutos de volume de desligamento entre operação em lote e contínua | Transição | Altura livre acima da plataforma do alimentador, sensores de nível, acesso ao interruptor de ponteamento |
| 11 | Compounding com dois parafusos, com devolatilização | Mistura de fundição, dispersiva e distributiva, remoção de umidade e voláteis | Limpo | Passagem para a retirada dos parafusos, cobertura de guindaste, acesso à porta de ventilação, manuseio da seção de barril |
| 12 | Filtração da mistura | Remoção de contaminação residual de papel, metal, carvão e polímero cruzado | Limpo | Espaço de retirada do trocador de tela, cesto de resíduos da tela, acesso à instrumentação de pressão da mistura |
| 13 | Pelletização | Cortamento em pellets de fio, anel de água ou submerso | Limpo | Largura do canal de água, câmara de bomba, espaço para a troca da lâmina de corte |
| 14 | Desidratação e secagem de pellets | Secagem centrífuga de pellets até um estado seco e sem poeira | Limpo | Canal de tubos curto, desde a lâmina de corte, recinto acústico, circuito de recirculação de água |
| 15 | Telhado vibratório | Remoção de finos, aglomerados, resíduos e pellets de tamanho excessivo | Limpo | Altura acima da entrada do silo de homogeneização, câmara de rejeição, montagens de isolamento |
| 16 | Silo de homogeneização | Amalgamação por lotes ao longo das horas de produção para nivelar a variação das propriedades | Limpo | A estrutura mais alta na zona limpa, necessita de altura para o telhado ou de um silo externo |
| 17 | Embalagem e paletização | Enchimento de sacos grandes ou de 25 kg, pesagem, selagem e paletização | Limpo | Área de estocagem de paletes, espaço de calibração da balança, área de instalação da máquina de embalagem |
| 18 | Armazém de produtos acabados | Armazenamento de 7 a 20 dias de produção, segregado por classe e lote | Limpo | Porta de expedição separada, layout de empilhamento de racks ou blocos, amostras de retenção do laboratório |
Dois princípios decorrem diretamente desta tabela. Em primeiro lugar, a zona de transição existe fisicamente, e não apenas conceitualmente: a desaguação, a secagem térmica e o silo de buffer formam uma verdadeira baía com suas próprias paredes, seu próprio drenagem do piso e seu próprio sistema de tratamento do ar. Em segundo lugar, as alterações de altitude devem ser planejadas com a mesma deliberação que as distâncias horizontais. Os estágios 14 a 17 dependem da gravidade ou de pequenas elevações, e uma instalação que ignora o planejamento vertical acaba criando uma floresta de elevadores de cubo de retrofit que consomem área do piso e geram resíduos.
Níveis de contaminação e como eles alteram o layout
O nível de contaminação é o fator mais importante que determina a área da fábrica, pois determina quantos estágios de pré-tratamento existem e quanta água e ar a fábrica deve manipular. Duas fábricas com extrusoras idênticas podem diferir em um fator de dois e meio no espaço total, apenas porque uma opera com resíduos industriais limpos e a outra opera com filmes agrícolas recolhidos no campo. A classificação da matéria-prima em quatro níveis torna a calculação da área no próximo parágrafo reproduzível.
| Nível | Material de entrada típico | Impureza não polimérica | Cadeia de pré-tratamento obrigatória | Coeficiente de área | Intensidade das águas residuais | Configuração da ventoinha | Malha de filtro de fusão |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nível A | Limpeza de resíduos industriais internos, purga, corte de bordas, sprue e runner | Abaixo de 1 por cento | Separação de metais, trituração, despoluição; sem processo úmido | 0.55 | Insignificante | Ventilador atmosférico único | 100 a 150 mesh |
| Nível B | Bobinas de filme pós-industriais, embalagens impressas mas não utilizadas, sacos tecidos limpos | 1 a 3 por cento | Classificação, trituração, lavagem a seco ou lavagem úmida curta, desidratação | 0.75 | Baixo, de 0,2 a 0,5 L por kg | Ventilação atmosférica mais um ventilador de vácuo | 80 a 100 mesh |
| Nível C | Filme de embalagem pós-consumo, garrafas, recipientes rígidos domésticos | 3 a 8 por cento | Cadeia completa: classificação, pré-lavagem, trituração, lavagem por fricção, separação por imersão e flutuação, desidratação e secagem térmica | 1,00 (referência) | Médio a alto, 2 a 4 L por kg | Ventilação atmosférica mais dois ventos de vácuo | 60 a 80 mesh |
| Nível D | Filme agrícola, filme de estufa, filme de cobertura, embalagens industriais muito sujas | 8 a 20 por cento | Cadeia estendida: trommel de desossamento, lavagem por fricção dupla, separação por flutuação em dois estágios, desidratação a alta velocidade, secagem térmica | 1.35 | Alto, de 4 a 8 L por kg com carga de lodo pesada | Ventilação atmosférica, mais dois ventos de vácuo e filtração contínua | 40 a 60 mesh |
O coeficiente de área na tabela é aplicado às áreas de base fornecidas na seção de cálculo de áreas. Não é uma escala linear de todas as zonas: a própria sala de extrusão muda pouco entre o Nível A e o Nível D, com a mesma produção, enquanto a zona de pré-tratamento e a área de tratamento de água podem triplicar. Quando uma fábrica processa diferentes tipos de materiais, calcule o layout para o pior tipo que pretende processar mais do que 20% do tempo, não para o tipo médio. Uma fábrica dimensionada para o tipo médio ficará sobrecarregada sempre que um lote sujo chegar, e os lotes sujos são exatamente os que oferecem a melhor margem de lucro.
A carga de umidade é o principal fator que influencia a área
A água livre que sai da etapa de desidratação tem de ser evaporada em algum lugar. No caso de matérias-primas de níveis C e D, o extrusor de dois parafusos com duas etapas de ventilação a vácuo pode absorver os últimos 0,5 a 1,5% de umidade, mas não pode absorver economicamente 6%. Tentar omitir o secagem térmica para economizar área de piso transfere a carga para o sistema de ventilação, que requer então uma maior capacidade de vácuo, maior capacidade de tratamento de condensado e limpeza mais frequente das portas de ventilação, enquanto a produção cai de 15 a 30%, porque a inundação da ventilação limita a velocidade do parafuso. A área de piso economizada pela eliminação do secador é tipicamente de 40 a 90 m²; a produção perdida vale muito mais. Mantenha o secador e mantenha-o próximo ao silo de buffer.
Princípios de zonificação: sujo, transição e limpo
A zonificação é a disciplina que impede que uma fábrica de plástico contaminado contamine seu próprio produto. O princípio é simples: o material move-se numa direção, do sujo para o limpo, o ar move-se na direção oposta, do limpo para o sujo, e as pessoas e os veículos cruzam a fronteira apenas por pontos controlados. Tudo o resto nesta seção é um detalhe de implementação dessas três afirmações.
As três zonas definidas
A zona suja abrange a recepção, o armazenamento de fardos, a classificação, o pré-lavagem, o esmagamento, a lavagem por fricção e a separação por afundamento e flutuação. É molhado, poluído, barulhento e odoroso, e seu piso está coberto de terra, areia e lodo. A zona de transição abrange a desidratação mecânica, a secagem térmica e o silo de buffer. O material que entra nele ainda está úmido, enquanto o material que sai está seco e pronto para o alimentador. A zona limpa abrange a sala de extrusão com dois eixos, a filtração do material fundido, a pelotização, a secagem dos pellets, a triagem, a homogeneização, o embalamento e o armazém de produtos acabados. Na zona limpa, o produto está exposto ao ambiente ambiente na entrada do alimentador, na saída do secador de pellets, na peneira e no ponto de embalagem, portanto, a qualidade do ar ambiente é um parâmetro de qualidade do produto.
| Atributo da zona | Zona suja | Zona de transição | Zona limpa |
|---|---|---|---|
| Regime de pressão | Uma pequena pressão negativa, de -5 a -15 Pa em relação ao exterior | Neutro a ligeiramente negativo | Neutro a ligeiramente positivo, entre 5 e 10 Pa |
| Taxa de troca de ar | 8 a 12 alterações por hora, com extração local nas fontes de poeira e odor | 6 a 8 mudanças por hora, mais altas perto da saída do secador | 4 a 6 alterações por hora, ar de make-up filtrado |
| Construção do piso | Inclinação de 1 a 1,5 por cento para drenos de trincheiras, revestimento resistente a produtos químicos e abrasão | Inclinado para um dreno local, selado contra o rastreamento de água | Superfície plana, sem poeira, revestida com material endurecido, sem fossas abertas perto do alimentador |
| Partição | Mural sólido até a parte inferior do telhado, sem janelas de transferência abertas | Mural sólido com fechadura de ar ou cortina de tira no ponto de passagem do material | Muralha sólida, portas de pessoal com fechamento automático |
| Acesso do pessoal | Entrada dedicada do pátio, lavagem de botas na saída | Somente através da porta de acesso | Entrada dedicada a partir da área de escritórios e armários |
| Tráfego de empilhadeiras | Somente caminhões de carga e empilhadeiras de lado sujo | Em geral, nenhum; o material move-se por transportador | Somente empilhadeiras de lado limpo, pneus dedicados e lavagem |
| Compartilhamento de portas de envio | Nunca compartilhado com produtos acabados | Não é necessário uma porta externa | Dock de expedição separado na face oposta do edifício |
| Nível típico de ruído | 85 a 95 dBA no triturador, envoltório obrigatório | 75 a 85 dBA | 78 a 85 dBA na unidade de granulagem, zona de proteção auditiva marcada |
Gradiente de pressão na prática
O gradiente de pressão é o que impede que odores e poeira se movam na direção errada. Obtenha-o extraindo mais ar da zona suja do que fornece a ela e fornecendo mais ar filtrado à zona limpa do que extrai dela. Em termos numéricos, se a extração da zona suja for de 30.000 m3/h, forneça cerca de 26.000 a 27.000 m3/h de ar de reposição nesta zona e deixe que o resto escape da zona de transição. A porta de segurança entre as zonas de transição e suja então sempre flui para a zona suja, e os odores provenientes do resíduo orgânico úmido nunca chegam à estação de embalagem. Esta é uma solução barata no estágio de projeto e quase impossível de retrofitar depois que os dutos estiverem instalados.
Tráfego de uma só direção e a regra do lavagem do boot
Desenhe o caminho do empilhador como um loop, não como um shuttle. Um loop significa que um empilhador que transporta fardos do pátio para a entrada de triagem nunca se encontra com um empilhador que transporta paletes da embalagem para a expedição. Quando o desenho for obrigar a utilização de um corredor compartilhado, torne-o um corredor temporizado em vez de um espaço compartilhado, e marque-o claramente. Para o pessoal, coloque uma lavagem de botas e uma estação de descarga de ar comprimido na saída da zona suja. Em plantas que produzem pellets para aplicações exigentes, esta única estação tem um efeito mensurável no número de manchas pretas no produto acabado, porque o mais comum veículo de transporte de terra para uma zona limpa é a sola de um sapato.
Método de cálculo da área por nível de saída
O método de cálculo da área abaixo inverte o processo habitual: em vez de desenhar um edifício e perguntar o que se encaixa, começa-se pela potência nominal, em quilogramas por hora, e calcula-se a área de cada zona a partir de coeficientes empíricos, aplicando-se depois um multiplicador de contaminação e uma margem de circulação. O resultado é um número razoável que pode ser fornecido a um agente imobiliário ou a um arquitecto no primeiro dia.
A fórmula principal
A área total da instalação é calculada como a soma das sete zonas funcionais, cada uma escalada pelo coeficiente de contaminação do parágrafo anterior:
A(total) = [A(área de armazenamento) + A(antes do tratamento) + A(secagem e buffer) + A(sala de extrusão) + A(peletização e triagem) + A(produtos acabados) + A(utilidades)] × f(contaminação) × f(site)
Aqui, f(contaminação) é 0,55 para o Nível A, 0,75 para o Nível B, 1,00 para o Nível C e 1,35 para o Nível D. O fator f(sítio) considera a geometria do terreno e é 1,00 para um terreno retangular com um bom índice de aspecto, 1,08 a 1,15 para um terreno irregular que força um fluxo em forma de L ou U, e 1,20 ou mais onde colunas, estruturas existentes ou regras de afastamento fragmentam a área útil. As áreas das zonas abaixo já incluem uma tolerância de circulação interna de 15 a 20% para corredores, passarelas para operadores e armazenagem de paletes, portanto, não adicione a circulação duas vezes.
Tabela de áreas de referência por nível de saída
A tabela a seguir é a base para a matéria-prima pós-consumo de nível C, capaz de operar em um turno único, mas dimensionada para operação em três turnos, com uma linha de composto com dois parafusos por nível. Todos os valores estão em metros quadrados, salvo indicação em contrário.
| Zona | 300 kg/h | 500 kg/h | 1000 kg/h | 2000 kg/h | Lógica de escalonamento |
|---|---|---|---|---|---|
| Curso de materiais brutos e recepção | 150 | 250 | 450 | 850 | 10 a 14 dias de material de alimentação empilhado, com densidade de 0,30 a 0,45 t/m3, altura da pilha de 4 m, mais área para o caminhão |
| Zona de pré-tratamento (classificação, lavagem, trituração) | 180 | 280 | 500 | 900 | Envelope de equipamento mais 1,2 m de passarelas em ambos os lados de cada máquina úmida |
| Secagem e tampão | 90 | 140 | 240 | 420 | Desidratação, coluna de secador térmico, silo de amortecimento e base da plataforma de alimentação |
| Salão de extrusão | 200 | 300 | 480 | 800 | Pés da máquina, corredor para a retirada de parafusos e envelope de operação da guindaste |
| Pelletização e triagem | 80 | 120 | 200 | 340 | Canal de água, secador de pellets, peneira vibratória, silo de homogeneização |
| Armazém de produtos acabados | 120 | 200 | 380 | 700 | 10 a 15 dias de produção em sacos grandes de 0,55 t/m3, empilhamento de dois níveis, preparação para envio |
| Sala de utilidades e oficina | 60 | 90 | 150 | 260 | Sala de transformadores, base de chiller e torre de refrigeração, compressor de ar, sala de bombas de vácuo, bancada de manutenção |
| Padrão total (nível C) | 880 | 1380 | 2400 | 4270 | Soma das sete zonas com circulação incluída |
| Equivalente ao nível A (×0.55) | 485 | 760 | 1320 | 2350 | Rota seca, sem lavagem, tratamento mínimo da água |
| Nível equivalente D (×1.35) | 1190 | 1865 | 3240 | 5765 | Cadeia de lavagem estendida e maior capacidade de tratamento de lodo e água |
| Altura mínima livre (m) | 6.0 | 6.5 | 7.5 | 9.0 | Embaixo do gancho da guindaste na sala de extrusão; a área do silo pode necessitar de mais 1,5 a 3 m |
Como usar a tabela corretamente
Três precauções devem ser tomadas. Em primeiro lugar, os números relativos ao pátio e ao armazém assumem um ciclo de estoque de 10 a 15 dias. Se o fornecimento de matérias-primas é sazonal, como é o caso do filme agrícola, multiplique o pátio por 2 ou 3 para a temporada de coleta ou planeie um estoque coberto ao ar livre, com sua própria separação de incêndio. Em segundo lugar, o número relativo à sala de extrusão cobre uma linha. Uma segunda linha não dobra a sala, porque a guindaste, os corredores e a sala de controle são compartilhados; um número realista para uma segunda linha idêntica é de 70 a 80% do primeiro. Em terceiro lugar, o número relativo aos serviços públicos exclui uma estação de tratamento de águas residuais externa, que, para o Nível C a 1000 kg/h, normalmente necessita de mais 150 a 300 m² de área externa para tanques, uma prensa de lodo e uma cabine de controle.
Exemplo de trabalho: 1000 kg/h de PP pós-consumo
Um recicladora planeia 1000 kg/h de flocos de PP pós-consumo lavados, misturados em uma classe com talco para moldagem por injeção. O material de entrada é de nível C, a área é retangular com uma boa relação de aspecto, portanto f(site) é 1,00. O total de base é de 2400 m², multiplicado por 1,00 para o nível C, o que resulta em 2400 m² de área de processo. Adicione 250 m² de tratamento de efluentes ao ar livre, 120 m² de instalações de escritório, laboratório e guarda-roupa e uma plataforma de manobra para caminhões de 400 m², e a área necessária torna-se aproximadamente 3170 m² de área construída. Considerando os afastamentos, uma estrada de acesso para combate a incêndios e uma reserva de 30% para uma segunda linha, uma área de 4800 a 5500 m² é o objetivo correto. Este é o número a ser dado a um agente imobiliário, e foi calculado, não adivinhado.
Plano detalhado da sala de extrusão e espaçamentos
A sala de extrusão é o lugar onde alguns centímetros de espaço livre decidem se a manutenção levará 40 minutos ou uma jornada completa. As regras abaixo são dimensionais, aplicam-se a extrusores paralelos de hélice co-rotante da classe KTE e devem ser transferidas diretamente para o desenho geral de arranjo antes de se encomendar qualquer equipamento.
Espaços de limpeza da linha central
Defina a linha central do extrusor a pelo menos 2,5 m da parede mais próxima ou de qualquer obstáculo fixo no lado de manutenção, que é o lado a partir do qual as grampeadoras da seção do tambor são removidas, as bandas de aquecimento são substituídas e as portas de ventilação são limpas. No lado de acionamento, 1,5 m é suficiente para a manutenção do motor e da caixa de engrenagens, se a guindaste puder elevar o motor verticalmente; aumentar para 2,0 m onde a caixa elétrica está montada na parede atrás da máquina. Deixe pelo menos 1,2 m atrás do gabinete de controle para acesso pela porta traseira e para a tração de cabos, e nunca coloque o gabinete onde as linhas de transporte de flocos lavados podem pingar sobre ele.
Espaço de extração do parafuso
A regra mais frequentemente violada no layout de uma instalação de reciclagem é o espaço para a retirada dos parafusos. Para retirar os eixos dos parafusos para inspeção, substituição de componentes ou levantamento de desgaste, é necessário um espaço retangular claro à frente do tambor com pelo menos 1,2 vezes a extensão do parafuso em funcionamento. A extensão do parafuso em funcionamento é igual ao diâmetro do parafuso multiplicado pelo coeficiente L/D. Um KTE-135D configurado em 44 L/D tem uma extensão do parafuso em funcionamento de cerca de 5,94 m, portanto, o corredor claro necessário é de aproximadamente 7,1 m, e a prática recomendada é reservar 8 a 10 m para permitir que um carrinho e dois técnicos trabalhem com conforto.
| Modeloo | Diâmetro do parafuso (mm) | L/D utilizado para o cálculo | Comprimento da haste de trabalho (m) | Passagem de retirada mínima (m) | Passagem reservada recomendada (m) |
|---|---|---|---|---|---|
| KTE-36B | 35.6 | 44 | 1.57 | 1.9 | 2,5 a 3,0 |
| KTE-52D | 51.4 | 44 | 2.26 | 2.7 | 3,5 a 4,0 |
| KTE-65D | 62.4 | 44 | 2.75 | 3.3 | 4,0 a 4,5 |
| KTE-75D | 71.0 | 44 | 3.12 | 3.7 | 4,5 a 5,0 |
| KTE-95D | 95.0 | 44 | 4.18 | 5.0 | 6,0 a 7,0 |
| KTE-135D | 135.0 | 44 | 5.94 | 7.1 | 8,0 a 10,0 |
Dois comentários práticos. Em primeiro lugar, o corredor de extração não precisa ser um espaço inutilizado. Pode ser a passagem principal ou a rota do guindaste, desde que nada permanente esteja instalado nele. Racks, tanques de água e pilhas de paletes são os principais culpados. Em segundo lugar, se o terreno realmente não pode acomodar a total extensão, especifique um projeto de parafuso de eixo dividido no estágio de encomenda, em vez de descobrir o problema durante o primeiro ciclo de manutenção.
Cobrimento do guindaste e altura do gancho
Um guindaste de transporte sobre rodas que cobre toda a extensão do extrusor, do trocador de tela e do pelletizador não é opcional em linhas superiores a cerca de 300 kg/h. Dimensioná-lo para a maior carga individual, que normalmente é uma seção de barril com seu conjunto de aquecimento e resfriamento, ou a caixa de engrenagens. Um guia de capacidade prático é de 2 t para as linhas KTE-52D a KTE-65D, de 3 a 5 t para as linhas KTE-75D a KTE-95D e de 5 a 10 t para as instalações KTE-135D. A altura do gancho deve deixar livre pelo menos 0,8 m de espaço para pendurar acima do item fixo mais alto na linha, normalmente o alimentador lateral ou a descarga do silo de acumulação. Essa é a exigência que leva uma sala de 2000 kg/h a ter uma altura livre de 9 m.
Alterador de tela, pelotizador e orientação do canal de água
Posicione o trocador de tela de forma que a placa de deslizamento hidráulico possa percorrer sua amplitude completa sem atingir uma coluna, e deixe uma zona clara de 1,0 m no lado de descarga para o recipiente de tela de resíduos e para que o operador fique longe da limpeza. Atrás da matriz, a rota de pelotização de fios precisa de um canal de água de 3 a 5 m para PP e PE e até 6 m para compostos preenchidos ou que retenham o calor, seguido por uma faca de ar e o cortador. Oriente esta etapa paralelamente ao corredor principal em vez de cruzá-lo, de forma que as rupturas de fios possam ser removidas sem entrar no tráfego de empilhadeiras. Para corte com anel de água ou subaquático, a área ocupada é mais curta, mas a câmara de bomba, o tanque de água e o secador de pellets tornam-se um agrupamento fixo que precisa de 12 a 20 m² e de sua própria drenagem.
Vistas da sala de controle e do operador
Posicione a estação de operação de forma que tenha uma linha de visão direta para três coisas: a garganta de alimentação, a face da matriz e a descarga do granulador. No processamento de matérias-primas contaminadas, a garganta de alimentação é o local onde os surtos, pontes e eventos de objetos estranhos se manifestam primeiramente, e uma câmera é um substituto pobre para uma visão direta. Uma sala de controle elevada de 12 a 20 m², com vidros laminados, ventilação a pressão positiva e uma bandeja de cabos dedicada mantém o operador fora da zona de ruído, preservando ao mesmo tempo essas linhas de visão.
Extrusor de parafusas gêmeas Kerke KTE Series
A série KTE é a plataforma de compósitos em paralelo com eixos rotativos gêmeos da Kerke e a família de máquinas em torno da qual a maioria das regras de layout neste artigo é dimensionada. A gama vai desde a unidade de laboratório KTE-16B, utilizada para testes de formulações, até à máquina de produção KTE-135D, e a linguagem de projeto compartilhada permite que uma fábrica desenvolva uma receita em uma máquina pequena e a escalone em uma linha de produção, seguindo a mesma filosofia de geometria dos parafusos. Os conjuntos de parafusos são projetados com ajuda de computador, utilizam uma geometria de tipo amassado com comportamento de auto-limpeza forte e são totalmente intercambiáveis, o que é importante na reciclagem, pois o desgaste dos elementos causado por abrasivos minerais é um custo de consumo rotineiro, e não uma exceção.
Para matérias-primas contaminadas, os elementos configuráveis que são mais importantes são a relação de aspecto, a estrutura do tambor, a disposição dos parafusos, a configuração de escape ou ventilação, o sistema de alimentação e o controle elétrico. Uma máquina de reciclagem não é uma máquina de masterbatch com uma etiqueta diferente: geralmente necessita de uma relação L/D maior para acomodar duas etapas de ventilação a vácuo, um crammer ou alimentação lateral forçada para flocos de baixa densidade volumétrica, revestimentos de tambor resistentes ao desgaste e elementos de parafusos, e um sistema de controle ajustado para variações de taxa de alimentação em vez de operação em estado estacionário.
| Modeloo | Diâmetro do parafuso (mm) | Rácio L:D | Velocidade máxima da roda de parafuso (rpm) | Potência do motor principal (kW) | Grau de torque (N)·m/cm3) | Intervalo de saída (kg/h) | Comprimento da máquina (m) | Espaço ocupado pela máquina (m2) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KTE-16B | 15.6 | 40 a 48 | 600 | 4 | 8 às 9 | 1 a 10 | 3.0 | 6 |
| KTE-20B | 21.7 | 40 a 48 | 600 | 7.5 | 8 às 9 | 5 a 25 | 3.6 | 8 |
| KTE-26B | 25.6 | 40 a 48 | 600 | 15 | 9 a 10 | 10 a 50 | 4.5 | 11 |
| KTE-36B | 35.6 | 40 a 48 | 600 | 30 a 37 | 9 às 11 | 50 a 150 | 6.0 | 16 |
| KTE-52D | 51.4 | 40 a 48 | 600 | 55 a 75 | 10 a 12 | 150 a 350 | 8.0 | 24 |
| KTE-65D | 62.4 | 40 a 48 | 600 | 90 a 110 | 10 a 12 | 300 a 600 | 9.5 | 32 |
| KTE-75D | 71.0 | 40 a 48 | 600 | 132 a 160 | 11 a 13 | 500 a 900 | 11.0 | 42 |
| KTE-95D | 95.0 | 40 a 48 | 600 | 250 | 11 a 13 | 1000 a 1800 | 13.0 | 60 |
| KTE-135D | 135.0 | 40 a 48 | 600 | 355 | 11 a 13 | 2000 a 3500 | 16.0 | 90 |
Os intervalos de produção dependem fortemente do material e da receita. A película de PE pós-consumo lavada, com duas aberturas de vácuo e uma redução de 30% relacionada à umidade, ficará no extremo inferior de cada intervalo, enquanto um composto de PP pós-industrial, levemente preenchido, alcançará o extremo superior. A coluna de ocupação da máquina abrange apenas a estrutura base do extrusor, a caixa de engrenagens e o motor; adicione a plataforma do alimentador, o alimentador lateral, o trocador de tela e o granulador para obter o verdadeiro envelope de equipamento, que normalmente é de 2,2 a 2,8 vezes a ocupação do extrusor isoladamente.
Indústrias de aplicação para a plataforma KTE
A plataforma KTE da Kerke é utilizada em toda a produção de masterbatch, incluindo masterbatch de cor, masterbatch de enchimento, masterbatch aditivo, masterbatch preto e masterbatch têxtil, bem como em toda a compoção de plásticos, incluindo plásticos de engenharia, plásticos biodegradáveis, compoção de cabos, compoção de PVC, elastômeros termoplásticos e compósitos madeira-plástico. Em reciclagem, especificamente, a plataforma lida com a reciclagem de flocos de R-PET e a compostação de PP e PE pós-consumo, e a mesma família de máquinas também é aplicada no processamento de alimentos para animais e no processamento de alimentos com HMMA e proteína vegetal texturizada, onde uma hélice co-rotante é a ferramenta padrão. Para uma fábrica de matérias-primas contaminadas, a consequência prática é que a máquina que você instalar para PP reciclado possa mais tarde ser reconfigurada para masterbatch preenchido, caso o mercado se altere, desde que o layout deixe espaço suficiente para corredores e cabeceiras de utilidade.
Extrusor de parafuso único Kerke SE Series
Nem todas as etapas de uma fábrica de reciclagem necessitam de uma máquina de dois parafusos. O extrusor monofuso Kerke SE, com saídas de 30 kg/h a 800 kg/h, cobre dois papéis distintos em um layout de plástico de resíduos contaminados: como a segunda etapa de um sistema de duas etapas, onde o parafuso duplo se encarrega da mistura e da desvolatilização, enquanto o monofuso cria pressão para a filtração e a formação de pellets, e como uma unidade de formação de pellets independente para grãos reciclados de especificações mais baixas, onde a mistura dispersiva não é necessária.
As implicações da disposição difere da do motor duplo. Uma máquina de um único parafuso, com a mesma potência, é mais longa e mais estreita, necessita de menos espaço para a retirada em relação à sua extensão, porque o parafuso é de um único eixo, e gera uma energia específica mais baixa, pelo que a sua demanda de água de resfriamento é menor. Em uma configuração de dois estágios, o motor de um único parafuso fica perpendicular ou em um ângulo ligeiro abaixo da descarga do motor duplo, o que acrescenta 3 a 5 m à largura da sala, mas remove o dever de construção de pressão do motor duplo e permite que o motor duplo funcione a uma velocidade de parafuso mais alta com melhor desempenho de ventilação.
| Modeloo | Diâmetro do parafuso (mm) | Rácio L:D | Potência do motor (kW) | Intervalo de saída (kg/h) | Espaço ocupado pela máquina (m2) |
|---|---|---|---|---|---|
| SE-65 | 65 | 30:1 | 22 | 30 a 80 | 10 |
| SE-75 | 75 | 30:1 | 30 | 60 a 120 | 12 |
| SE-90 | 90 | 30:1 | 45 | 100 a 200 | 16 |
| SE-105 | 105 | 30:1 | 55 a 75 | 180 a 300 | 20 |
| SE-120 | 120 | 30:1 | 90 | 250 a 450 | 26 |
| SE-150 | 150 | 30:1 | 132 | 400 a 650 | 34 |
| SE-180 | 180 | 30:1 | 160 a 185 | 550 a 800 | 42 |
Quando o layout em duas etapas paga por si mesmo
Escolha a configuração de dois estágios KTE plus SE quando a matéria-prima é de nível C ou D e o produto final requer tanto uma boa devolatilização quanto uma filtração fina da mistura fundida. O motivo é mecânico: um twin-screw de um estágio deve simultaneamente ventilar os compostos voláteis e construir uma pressão de 80 a 180 bar através de um pacote de tela fina, e essas duas tarefas se combatem entre si. Desligá-las permite que o twin-screw ventile a baixa pressão da mistura fundida e permite que o single-screw construa a pressão de forma constante. O custo da configuração é uma sala mais larga e uma unidade de acionamento a mais para manter. O benefício da configuração é que você pode executar uma filtração de 60 a 80 mesh em material verdadeiramente sujo sem gerar surto nas portas de ventilação, o que, em matéria-prima de nível D, pode ser a diferença entre um grânulo comercializável e um rejeitado.
Disponibilização e layout de controle de odor
Os resíduos plásticos contaminados nunca são apenas plástico. São plástico mais água, tinta de impressão, resíduos alimentares, detergente e a fração de baixo peso molecular degradada que o acompanha, e todos esses elementos deixam a mistura durante a extrusão sob a forma de vapor ou gás. Se o projeto da instalação não fornece um caminho definido para esse gás sair da fábrica, ele encontrará um caminho indefinido, geralmente diretamente para a sala de controle ou para a estação de embalagem. A devolatilização e o controle de odor são, portanto, problemas de projeto em primeiro lugar e de equipamento em segundo lugar. O extrusor fornece as portas de ventilação; a instalação fornece as salas, dutos, bombas e unidades de tratamento que fazem com que essas portas funcionem.
Ventilação atmosférica como primeira etapa
A primeira ventilação de um sistema de reciclagem de dois parafusos está normalmente situada na zona inicial do tambor, muitas vezes na posição 2 ou 3, dependendo do projeto do parafuso. A sua função é liberar a maior parte da umidade e dos compostos voláteis mais leves antes de a mistura fundida ser selada sob pressão pelo próximo elemento reverso. Em termos de layout, isto significa que a seção inicial do tambor fica sobre um fosso de ventilação ou uma capota captada, e não sobre uma passarela, porque no início da operação esta porta descarrega uma nuvem visível de vapor e odor. Proporcione uma cobertura de extração local com uma velocidade mínima de 0,5 m/s sobre a porta, conectada ao mesmo sistema de tratamento que as ventilações a vácuo, e nunca deixe a ventilação atmosférica descarregar no ar limpo do hall.
Estágio de ventilação a vácuo ao longo do tambor
Após a válvula atmosférica, um parafuso de reciclagem geralmente possui uma ou duas válvulas de vácuo na zona posterior do tambor, posicionadas após um conjunto de blocos de amassamento, onde a mistura foi trabalhada e homogeneizada, mas antes da seção final de construção de pressão. A primeira válvula de vácuo remove a maior parte dos voláteis residuais; a segunda, válvula de vácuo mais profunda, lida com a última fração que determina a classificação de odor do grânulo. A geometria é importante para a disposição: as válvulas de vácuo são altas, precisam de uma distância vertical acima do tambor de pelo menos 1,2 m para o enchimento da válvula e o vidro de observação, e conectam-se para baixo através de um armário de polímero à linha de vácuo. Um erro comum é colocar uma trilha de guindaste ou uma plataforma de serviço exatamente onde a segunda válvula de vácuo precisa estar.
| Posição da ventilação no tambor | Posição típica (L/D a partir da alimentação) | Dever | Ar de extração tratado | Requisito de layout |
|---|---|---|---|---|
| Ventilação atmosférica | 4 a 8 | Umidade em grandes quantidades e compostos voláteis leves, atmosféricos | Bajo, apenas penas | Telhado local com capota e drenagem de vala, sem passeio embaixo |
| Ventilação a vácuo 1 | 20 a 28 | Principal desvolatilização durante a primeira etapa de vácuo | Médio | Ventilador de enchimento, armadilha de polímero, limpeza vertical de 1,2 m |
| Ventilação a vácuo 2 | 34 a 42 | Excelente devolatilização e redução de odores | Médio a alto | Bomba de vácuo mais profunda, armário separado, espaçamento acima do trilho da guindaste |
| Porta de devolatilização lateral | Variável | Opcional para receitas de residência prolongada | Baixo | Somente em máquinas longas L/D, adiciona mais uma queda de serviço |
Posicionamento da sala de bombas de vácuo
A sala da bomba de vácuo deve ser um espaço dedicado, fechado, situado no lado sujo do edifício ou na parede perimetral, nunca dentro da zona limpa e nunca adjacente à linha de embalagem. O motivo é duplo. Em primeiro lugar, as bombas de vácuo que tratam o vapor de fusão reciclado atraem uma corrente corrosiva e odorosa que contaminará qualquer sala que compartilhem. Em segundo lugar, as bombas são uma grande fonte de ruído e de calor, e encerrá-las no perímetro permite que o ar seja evacuado diretamente para a unidade de tratamento de odor, através do canal mais curto possível. Dimensionar a sala para a área da bomba, mais 1 m em cada lado de serviço, mais espaço para o receptor de vácuo e o tambor de coleta de condensado. Dirigir a linha de vácuo através de um armário de polímero antes da bomba em cada linha, porque o polímero fundido que chega a uma bomba de vácuo é uma falha cara.
Mapeamento da origem do odor
Antes de especificar qualquer controle de odor, identifique onde o cheiro é gerado na fábrica, pois tratar a fonte errada desperdiça capital. A tabela abaixo lista os suspeitos comuns em uma fábrica de matérias-primas contaminadas e a intensidade aproximada, para que o projeto possa colocá-los corretamente.
| Fonte de odor | Gerado em | Intensidade na fonte | Resposta de layout |
|---|---|---|---|
| Desgaseamento de flocos úmidos | Silos de pré-tratamento e de amortecimento | Alto, contínuo | Envolva o silo, extraia para o tratamento e mantenha o vento de costas |
| Coluna de ventilação atmosférica | Zona de barril inicial | Alto no início | Telhado local, tratar antes da libertação |
| Ventilação a vácuo do vapor | Descarga da bomba a vácuo | Médio a alto | Direcionar a saída da sala de bombas para a unidade de tratamento |
| Água de resfriamento dos pellets | Secador de pellets e tanque de água | Médio | Circulação de água fechada, tanque coberto, purga periódica |
| Lodo e rejeitos | Bacia de água e rejeitos | Alto se estiver em estagnação | Remoção frequente, recipiente fechado, sem armazenamento interno |
Opções de tratamento de odor
Três tecnologias genéricas cobrem a gama de plantas de reciclagem, e a escolha é uma decisão de layout e orçamento, e não uma decisão de marca. A adsorção de carbono ativado é a mais simples, cabe em uma pequena área ao lado da sala de bombas, e é adequada para cargas de odor baixas a médias, mas requer a troca regular do material. Um depurador biológico lida bem com cargas elevadas e contínuas e é de baixo custo de operação, mas requer uma ligação de tratamento de água e mais área no chão. A oxidação térmica, às vezes descrita vagamente como uma unidade do tipo RTO, oferece a maior eficiência de destruição para as linhas de reciclagem de dois parafusos Kerke de até 1000 kg/h, a um custo de entrada de combustível e uma maior área da planta. Para a maioria das linhas de reciclagem de parafusos gêmeos Kerke de até 1000 kg/h, o carbono ativado na descarga da bomba a vácuo, juntamente com uma boa manutenção no silo, é suficiente; acima disso, uma etapa biológica ou térmica deve ser considerada no estágio de projeto, em vez de ser adicionada mais tarde.
| Tecnologia | Padrão | Custo de operação | Melhor para | Nota de layout |
|---|---|---|---|---|
| Adsorpção de carbono ativado | Pequenos, de 4 a 10 m² | Médio, substituição de mídia | Cheiro baixo a médio, até 1000 kg/h | Montar ao lado da sala da bomba de vácuo, com canalização fácil |
| Escavadeira biológica | Médio, 20 a 50 m² | Baixo, água e energia | Carga alta contínua | Precisa de ligação à tratamento de água e drenagem |
| Unidade de oxidação térmica | Grandes, de 40 a 90 m² | Alto, entrada de combustível | Os fluxos mais ruins após o consumo | Posicionar no perímetro, permitir o ar de combustão e a estufa |
Planejamento da área de filtração de fusão
Cada matéria-prima contaminada contém sólidos que a linha de lavagem não pode remover: fibras de papel, areia fina, película não derretida, gel reticulado, borracha, madeira e, ocasionalmente, pedaços de metal. O filtro de fusão é a última barreira antes do grânulo, e sua configuração determina se uma troca de tela é um evento rotineiro de dez minutos ou uma interrupção de meio turno com polímero quente no chão. Para a lavagem e desidratação upstream, a Wanplas fornece linhas de pré-tratamento adequadas que alimentam diretamente os sistemas de dois parafusos Kerke, de modo que a tarefa de filtração descrita aqui é sempre a última etapa na matriz do extrusor.
Tipos de alteradores de tela
Três classes genéricas de alteradores de tela cobrem a função de reciclagem. O alterador de placa deslizante hidráulico é o principal: ele contém um pacote de tela em uma placa que um cárter hidráulico desloca para fora do fluxo, e é adequado para alterações em lotes em matérias-primas moderadamente contaminadas. O filtro de correia contínua transporta uma correia de tela infinita através do material fundido, avançando conforme a seção exposta é bloqueada, e é adequado para uma alta contaminação constante, onde parar para uma alteração é caro. O filtro a laser utiliza um disco rotativo com um pequeno espaço cortado a laser para limpar os contaminantes em uma câmara de resíduos e alcança a filtração mais fina, com os maiores custos de capital e de operação. A diferença na disposição é real: um alterador hidráulico precisa de um movimento de deslizamento claro e uma lixeira de tela de resíduos no lado de descarga; um filtro contínuo ou a laser precisa de uma lixeira de recolha de resíduos e um corredor de serviço para a unidade de acionamento, e o filtro a laser precisa de uma pequena caixa elétrica e uma ligação de água refrigerada para o disco.
| Classe de filtro | Alterar modo | Contaminação típica tratada | Espaço de piso adicionado | Implicação do layout |
|---|---|---|---|---|
| Mudança de placa deslizante hidráulica | Lote manual ou automático | Nível B a C | 2 a 4 m² para o bin e o traço | Traço de deslizamento claro, lixeira no lado de descarga |
| Filtro de correia contínuo | Contínuo automático | Nível C a D | 4 a 8 m² | Lixeira mais corredor de acesso, conectado ao sistema de controle |
| Filtro de laser | Disc giratório automático | Nível C a D, melhor qualidade | 6 a 12 m² | Gabinete elétrico, água refrigerada, corredor de serviço de discos |
Seleção de malha por material de entrada
A contagem de malha é o número de aberturas de tela por polegada linear e define tanto a pureza do grão quanto a queda de pressão ao longo da carga. Se a malha for muito grossa, geles e partículas passam; se for muito fina, a carga se obstrui rapidamente, a pressão aumenta e os orifícios de ventilação aumentam. A malha adequada é uma função do nível de contaminação da linha de pré-tratamento, e a tabela abaixo é o ponto de partida utilizado ao projetar uma linha de reciclagem Kerke. Observe que estes são os objetivos de filtração no filtro de fusão final, após a lavagem Wanplas ter removido a maior parte da areia.
| Nível de matéria-prima | Mala de malha final recomendada | Pressão em todo o pacote (bar) | Guia de alteração da frequência | Observações |
|---|---|---|---|---|
| Nível A, pós-industrial limpo | 100 a 150 | 60 a 100 | Baixo, longas séries | Filtragem fina acessível, taxa de cegueira baixa |
| Nível B | 80 a 100 | 80 a 120 | Médio | Equilíbrio entre limpeza e taxa de cegueira |
| Nível C pós-consumo | 60 a 80 | 100 a 150 | Médio a alto | Duas etapas de KTE mais SE alivia a pressão |
| Nível D, muito sujo | 40 a 60 | 120 a 180 | Alto, preferir contínuo | Filtro contínuo ou a laser fortemente recomendado |
Manipulação de lixo na tela e espaço no chão
O pacote de tela deslocado e a purga que o acompanha são quentes, odorosos e perigosos, portanto, a área diretamente à frente do cambiador de tela deve ser planejada, não deixada como piso de reserva. Reserve uma zona clara de 1,0 m no lado de descarga para a caixa de tela de resíduos, mantenha esse piso livre de trançamentos de drenagem que captam o polímero quente e forneça uma caixa de resfriamento ou uma bandeja de aço em vez de uma cova aberta. Em linhas acima de 500 kg/h, um pequeno carrinho dedicado para os pacotes de tela usados remove-os do caminho do operador. A guincho que serve o barril também deve ser capaz de levantar um corpo de filtro pesado para manutenção, portanto, verifique se a extensão do gancho cobre o conjunto de matriz e filtro, e não apenas as seções do barril.
Layout do sistema de alimentação
O alimentador é o local onde o flocão seco e limpo se junta à hélice dupla e é também o ponto de conexão final entre o lado de pré-tratamento da construção e o seu lado de extrusão. Se você errar o layout do alimentador, criará pontes, surto e incêndios na garganta do alimentador; se fizer tudo certo, o extrusor funcionará a uma velocidade constante da engrenagem, com as ventilações de vácuo fazendo o seu trabalho. O sistema de alimentação para matérias-primas contaminadas raramente é uma única bandeja: é uma plataforma, um alimentador de medição principal, muitas vezes um crammer ou alimentador lateral forçado e, às vezes, um segundo alimentador lateral para o enchimento.
Plataforma de alimentação principal e altura
Porque o flocos lavado é leve e fofo, um alimentador de perda de peso montado em uma plataforma acima da garganta do alimentador é a solução padrão. A plataforma transporta o alimentador, o depósito diário que o fornece e o acesso do operador, e deve ser alta o suficiente para que a descarga do alimentador caia naturalmente na garganta sem uma transferência intermediária que possa causar pontes. Uma plataforma típica de alimentador principal fica 2,2 a 3,0 m acima do piso da sala, com uma escada e uma porta de acesso protegida, e a carga da plataforma deve incluir um depósito diário completo, o alimentador e uma carga de manutenção. Planeie a plataforma como parte da estrutura de aço da sala de extrusão, não como um rack autônomo, porque as vibrações do alimentador e do parafuso podem soltar um rack parafuso com o tempo.
| Componente do alimentador | Rol no reciclagem de alimentos | Requisito de layout | Espaço típico |
|---|---|---|---|
| Dia bin | Contém 1 a 4 horas de flocos acima do alimentador | Cima da plataforma, preenchida por vácuo ou transportador de parafuso | 1,5 a 3,0 m3 por linha |
| Alimentador de perda de peso | Medidores de massa de flocos com precisão na garganta | Montagem isolada de vibração, acesso à célula de carga embaixo | 1,5 a 2,5 m² de área de ocupação |
| Alimentador de cramador | Força flocos de baixa densidade na hélice | Diretamente acima da garganta, espaço vertical para reabastecimento | 1,0 a 1,5 m² |
| Alimentador lateral para preenchimento | Adiciona talco ou CaCO3 em linha de baixo | Montagem lateral no tambor, corredor de serviço em um dos lados | 1,5 a 2,0 m² |
| Guarda da garganta de alimentação | Detecção de metais e proteção contra objetos estranhos | Na garganta, abaixo da descarga do alimentador | Integrado, sem piso adicional |
Crammer, alimentação forçada e alimentação lateral
O alimentador crammer é um dispositivo curto de um único parafuso que enche a garganta com flocos e é essencial para filmes pós-consumo e flocos esponjosos que, de outra forma, formariam pontes. Em termos de layout, ele fica diretamente acima da garganta e precisa do mesmo acesso de reabastecimento do alimentador principal. Um alimentador lateral para preenchimento é montado lateralmente no cilindro em uma porta a jusante e precisa de sua própria plataforma pequena ou de uma estrutura de piso com um corredor de serviço no lado aberto; não o monte onde corre o corredor de retirada do parafuso, porque o alimentador lateral ocupa essa parede. Em matérias-primas do Nível D, um alimentador lateral forçado de material pré-compactado para a primeira zona do cilindro é às vezes usado para aumentar a taxa de produção, o que adiciona mais uma pegada de alimentador ao plano da plataforma.
Transporte e controle de poeira na alimentação
O transporte de flocos do silo de amassamento seco para o tanque diário deve ser feito por um sistema pneumático fechado ou de engrenagem fechada, e não por um elevador de cubo aberto que polui a sala limpa. O transporte fechado também mantém os flocos secos, o que é importante porque o floco úmido na garganta reduz a eficiência da devolatilização e sobrecarrega a ventilação atmosférica. Coloque um coletor de pó no tanque de recepção do transporte, dimensionado para o volume de ar transportado, e encaminhe os resíduos para o processo ou para um recipiente de rejeição hermético. A área de alimentação é o local mais comum para um incêndio na garganta de alimentação no reciclagem, portanto, mantenha-a livre de película solta, forneça uma conexão de supressão de incêndio na garganta e nunca armazene flocos em sacos abertos na plataforma.
Dimensionamento de utilidades e infraestrutura
Os utilitários são a parte do orçamento da fábrica que surpreende os recicladores iniciantes, porque o extrusor representa apenas uma fração da carga conectada. O refrigerador, as bombas de vácuo, o compressor de ar, o ventilador de transporte e o tratamento de águas residuais consomem energia e todos precisam de espaço, água de resfriamento e drenagem. O método abaixo transforma a camada de saída em um envelope de utilitários, de modo que a sala elétrica, a estação de resfriamento e a casa do compressor possam ser dimensionadas antes de o arquiteto desenhar as paredes.
Dimensionamento da potência instalada e do transformador
Comece pelo poder instalado do motor da linha e dos auxiliares, e aplique um fator de demanda, pois nem todos os motores funcionam a carga máxima ao mesmo tempo. Um fator de demanda real para uma linha de reciclagem com transporte, secagem e tratamento de água é de 0,55 a 0,65, e o transformador deve então ter uma margem de 25 a 30% de reserva para futuras linhas e correntes de partida dos motores. O resultado é uma exigência de quilovolt-amperes do transformador que está muito abaixo da soma das potências nominalizadas, mas confortavelmente acima da carga real. Para uma linha de 1000 kg/h construída em torno de um KTE-95D, a carga conectada é de aproximadamente 320 a 360 kW; após o fator de demanda e a margem, um transformador de 400 a 500 kVA é a especificação correta, e não os 400 kW ou mais que a somatória ingênua sugeriria.
| Nível de saída | Carga conectada (kW) | Fator de demanda aplicado | Transformador (kVA) | Água de resfriamento (m3/h) | Ar comprimido (Nm3/min) | Área de efluentes (m²) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 300 kg/h | 120 a 160 | 0.60 | 150 a 200 | 8 a 12 | 1,0 a 1,5 | 80 a 150 |
| 500 kg/h | 200 a 260 | 0.60 | 250 a 320 | 14 a 20 | 1,5 a 2,5 | 120 a 220 |
| 1000 kg/h | 320 a 380 | 0.62 | 400 a 500 | 25 a 35 | 2,5 a 4,0 | 180 a 320 |
| 2000 kg/h | 560 a 680 | 0.65 | 700 a 900 | 45 a 65 | 4,0 a 6,5 | 320 a 550 |
Estação de água de resfriamento
O circuito de resfriamento do tanque, os condensadores a vácuo e o circuito de água do pelletizador todos exigem capacidade de resfriamento, e em quase todos os climas, uma torre de resfriamento fechada com um trocador de calor a placas é a escolha mais eficiente. Dimensionar a estação para a demanda simultânea máxima apresentada na tabela acima, adicionar uma margem de 15%, e colocá-la ao ar livre no perímetro, com a torre do lado com mais vento do tratamento de odores, para que os dois nunca entrem em conflito. A base do resfriador ou da torre, o chassi da bomba e o tanque de buffer juntos precisam de 15 a 40 m² de espaço ao ar livre ou semi-enclosed, dependendo do nível, além de um dreno para o sistema de águas residuais para o desvio. Dentro do hall, conduzir a entrada e a saída de resfriamento em uma vala ou em uma bandeja acima, nunca como mangueiras soltas pelo chão.
Ar comprimido e transporte
O ar comprimido serve para o controle dos instrumentos, o crammer e os alimentadores forçados, a transportação de flocos pneumática e a faca de granulação. Os volumes da tabela assumem ar isento de óleo para a transportação e a faca de granulação, pois a névoa de óleo nos flocos reciclados ou na superfície da granulação é um defeito de qualidade. Coloque o compressor na sala de utilidades ou em uma casa dedicada, com o receptor fora da zona limpa, e execute um anel de ar limpo separado para os instrumentos, além do anel de transportação. Um receptor dimensionado para 10 a 15 minutos de demanda suaviza a carga e permite que um único compressor sirva mais de uma linha, se estável corretamente.
Águas residuais e lodo
Mesmo uma instalação de nível C com uma linha de lavagem Wanplas gera água de lavagem que contém areia, compostos orgânicos e finos, e essa água deve ser tratada no local em quase todas as jurisdições. A área externa da tabela abrange o tanque de equilibração, as unidades de tratamento, a prensa de lodo e a cabine de controle, mas não a área ocupada pelo edifício. Mantenha a instalação de águas residuais ao vento e abaixo da zona limpa, forneça-lhe seu próprio acesso para caminhões de lodo e conecte os drenos do piso da sala, a vala de ventilação dos barris e o circuito de água do granulador a ela através de uma rede de coleta selada. Um erro comum de layout é encaminhar os drenos do piso da zona limpa para a mesma rede que os drenos de lavagem da zona suja; separe-os para que um derramamento da zona limpa não sobrecarregue a linha de tratamento.
Segurança contra incêndios e disposição da instalação
A reciclagem de plástico apresenta dois riscos de incêndio distintos que um layout geral de uma fábrica ignora a seu próprio risco: um incêndio lento e contínuo em um balde de armazenamento e um incêndio rápido e repentino na entrada do alimentador, causado por gases voláteis ou metais presos. Ambos são controláveis pelo layout e são mais baratos de projetar do que de garantir. As notas abaixo são orientações de layout, não um substituto para o código de incêndio local, mas são os itens mais frequentemente ausentes em um primeiro layout de uma fábrica de reciclagem.
Carga de incêndio por zona de armazenamento
O armazém de filmes e flocos retalhados armazenam uma enorme quantidade de energia por metro quadrado, e o pátio e a zona de pré-tratamento suportam a carga de incêndio mais elevada na instalação. O armazém de produtos acabados, embora também seja plástico, é um produto mais denso, com uma área de superfície menor e uma carga contínua menor se os pellets forem armazenados em grandes sacos em vez de em sacos soltos. A tabela fornece a carga de incêndio relativa, de modo que as regras de afastamento e compartimentação possam ser aplicadas onde são mais importantes.
| Zona | Carga de incêndio relativa | Risco dominante | Controle de layout |
|---|---|---|---|
| Curso de matérias-primas | Muito alto | Fogo de balas em chamas, difícil de detectar | Espaçamento aberto, detecção térmica, separada dos edifícios |
| Tratamento prévio e secagem | Alto | Equipamento quente mais flocos soltos | Partições resistentes a incêndio, bloqueios de temperatura |
| Salão de extrusão | Médio | Flash na garganta, polímero quente | Supressão da garganta, evacuação clara, sem confusão |
| Armazém de produtos acabados | Médio | Pilha densa, queima lenta se acendida | Empilhamento de sacos grandes, separação do envio |
| Sala de utilidades | Baixo a médio | Elétrica e térmica | Sala dedicada, classificada para incêndio, com ventilação |
Compartimentos de incêndio e separação
Divida o edifício em compartimentos de incêndio para que um incêndio na zona suja não possa alcançar a zona limpa através de uma passagem aberta. A zona suja e a zona limpa devem ser separadas por uma parede de resistência ao fogo, com o material passando por uma fechadura automática de incêndio ou uma porta de ar, nunca por uma janela aberta permanentemente. O pátio de materiais brutos deve estar definido a uma distância do edifício, com uma estrada de acesso ao incêndio em pelo menos dois lados, e a estação de tratamento de águas residuais deve ser separada tanto do pátio quanto da zona limpa. Mantenha o caminho de evacuação do salão de extrusão livre da confusão do corredor de extração da engrenagem, porque em caso de emergência esse corredor também é a rota de saída.
Áreas de risco de explosão de poeira
A poeira fina de plástico resultante da transportação, triagem e moagem forma uma atmosfera explosiva na concentração adequada, e os espaços fechados mais expostos a risco são os depósitos de recepção da transportação, a área de moagem e a casa de peneiras. Os controles de layout são simples: mantenha estas áreas separadas das fontes de ignição, forneça ventilação de alívio de explosão para uma face externa segura, nivelar todo o equipamento e evitar bolsas mortas onde a poeira se acumula. A própria sala de extrusão é de baixo risco, pois o polímero está fundido, não em forma de poeira no ar, mas a plataforma de alimentação e a casa de peneiras não são, e devem ser tratadas como áreas classificadas no projeto elétrico.
Posicionamento de detecção e supressão
Coloque a detecção térmica nos balas de madeira e nos equipamentos de pré-tratamento, a detecção de fumaça e calor na zona limpa e na sala de controle, e uma conexão de supressão dedicada na garganta de cada extrusora. A sala da bomba de vácuo e a casa do compressor recebem sua própria detecção porque concentram calor e vapor. Os fornecimentos de água de supressão e os pontos de chamada manual devem ser acessíveis sem cruzar uma fronteira de compartimento, e a principal tubulação de incêndio deve formar um laço na construção para que o fechamento de uma única válvula não desative uma face inteira.
Hierarquia de ruído, poeira e ventilação
A última disciplina de layout é o conforto ambiental, e também é uma disciplina de produtividade, porque uma instalação que excede os limites de ruído ou de poeira perde operadores e falha em auditorias. A hierarquia é a mesma em todas as instalações de reciclagem: conter a fonte, capturar na fonte e, em seguida, ventilar o espaço. Fazê-lo nessa ordem é barato; fazer o contrário, enterrando o problema nas trocas de ar do edifício, é caro e ineficaz.
Estimativas locais de extração de poeira
A poeira é gerada nos equipamentos de moagem, na peneira, nos pontos de recepção de transporte e na estação de embalagem, e cada um deles precisa de uma capota de captura dimensionada para o volume de ar que emite. Capotas inadequadas simplesmente movem a poeira de um lugar para outro. A tabela abaixo fornece a ordem de magnitude do fluxo de ar de extração por fonte para que o coletor de poeira e a tubulação possam ser planejados antes do desenho do telhado.
| Fonte de poeira | Tipo de capota ou coberta | Fluxo de ar de extração (m3/h) | Nota de layout |
|---|---|---|---|
| Moinho úmido e lavadora de fricção | Enclosure com tração local | 3000 a 6000 | Parte do enclosura de pré-tratamento, não separada |
| Telhado vibratório | Capota selada com tração lateral | 1500 a 3000 | Colocar o peneira em sua própria sala pequena com ventilação |
| Bacia de recepção de transporte | Ventilação do filtro na bacia | 1000 a 2500 | Retornar os resíduos para o processo, sem descarga aberta |
| Estação de embalagem | Mesa ou cabine de descarga por aspiração | 2000 a 4000 | Manter na zona limpa, com ar de reposição filtrado |
| Ventrilho de alimentação | Extração local no ventrilho | 800 a 1500 | Ligação ao interlock de supressão da ventilação |
Recintos de ruído e zonas de buffer
O triturador e o granulador são os itens mais ruidosos, e ambos respondem melhor ao isolamento do que à distância, porque dobrar a distância só reduz o nível em alguns decibéis, enquanto um isolamento acústico de 30 mm pode reduzir 15 a 20 dBA na fonte. Encare o triturador na zona suja como parte de sua estrutura, encare o granulador na zona limpa com um painel removível para acesso às fios, e coloque o compressor de ar e as bombas de vácuo em suas próprias salas para que seu ruído não se acrescente ao hall. Entre a zona suja e ruidosa e a sala de controle, use um buffer de armazenamento ou corredor em vez de uma parede fina compartilhada, e mantenha o operador na sala de controle de pressão positiva durante a maior parte do turno.
Hierarquia de ventilação na prática
Aplique a gradiente de pressão da seção de zonificação aqui como a espinha dorsal da ventilação: extraia mais do que fornece na zona suja, forneça ar filtrado à zona limpa e deixe a zona de transição entre as duas. Dimensionar o sistema a partir das taxas de troca de ar já fornecidas, e depois adicionar os volumes locais de extração da tabela de poeira em cima, pois a extração local é adicional à ventilação de sala, e não um substituto para ela. O ar filtrado para a zona limpa deve ter pelo menos eficiência média de classe EU para manter a superfície dos pellets limpa, e a exaustão da zona suja deve passar pelo tratamento de odor descrito anteriormente antes de sair do edifício. Uma instalação organizada desta forma atinge os objetivos de ventilação com um volume total de ar menor do que uma que tenta diluir o problema de contenção.
Requisito para Modeloagem e Recomendação de Layout
A tabela abaixo converte quatro cenários comuns de clientes em uma seleção concreta de máquinas Kerke, bem como a área de construção e os itens de configuração-chave que acompanham essa seleção. É a ponte entre o método de cálculo da área e uma ordem de compra real e é a maneira mais rápida de verificar a viabilidade de um plano antes de iniciar o projeto detalhado.
| Cenário do cliente | Nível de matéria-prima | Configuração recomendada do Kerke | Área de construção sugerida | Altura clara da sala de extrusão | Itens de configuração-chave |
|---|---|---|---|---|---|
| 500 kg/h de compósito de filme pós-industrial | Nível B | KTE-65D a 44 a 48 L/D, de uma única etapa com pelotização de fios | Aproximadamente 1050 m² de área total (1380 m² de base) × 0.75) | 6,5 m | Alimentador Crammer, uma válvula de ventilação atmosférica e uma válvula de vácuo, trocador de tela de placa hidráulica com malha de 80 a 100, guindaste de 3 t |
| 1000 kg/h de PP pós-consumo em grau de injeção preenchido | Nível C | KTE-95D a 48 L/D, em uma única etapa com corte a frio com anel de água | Aproximadamente 2400 m² de área total, mais 250 m² de tratamento de água ao ar livre | 7,5 m | Alimentador principal com perda de peso, alimentador lateral para talco, dois ventos de vácuo com enchentes de ventos, filtro contínuo a 80 malhas, guindaste de 5 t |
| 2000 kg/h de filme agrícola, muito sujo | Nível D | KTE-135D a 48 L/D em uma configuração de duas etapas com uma segunda etapa SE-180 | Aproximadamente 5765 m² de área total, mais 400 m² de tratamento de água ao ar livre | 9,0 m | Crammer mais alimentação forçada, dois ventos de vácuo, disco rotativo ou filtro contínuo a 40 a 60 malhas, sala dedicada para a bomba de vácuo, guindaste de 10 t |
| Compensação e desenvolvimento de compostos reciclados em pequenas quantidades | Amostras de níveis A a C | Unidade de produção KTE-36B ou KTE-52D, mais extrusor de laboratório KTE-20B | Aproximadamente 700 a 900 m², incluindo um laboratório de 60 m² | 6,0 m | Elementos de parafuso de troca rápida, pelotização de fio para troca rápida, dois alimentadores de aditivos, pequeno silo de homogeneização para mistura de lotes |
| Somente pelotização de segunda fase, grau reciclado de especificações baixas | Nível A para Nível B | SE-150 ou SE-180 com uma unidade de troca de tela hidráulica | Aproximadamente 500 a 700 m² | 6,0 m | Alimentador de força, único orifício de ventilação atmosférica, telas de 60 a 80 malhas, banho de água compacto e conjunto de cortadores |
Leia a tabela como um ponto de partida, em vez de uma prescrição fixa. Duas variáveis movem a recomendação rapidamente: o nível de umidade que entra no extrusor, o que decide se uma válvula de vácuo é suficiente ou se são necessárias duas, e a frequência de mudança, que decide se a granulagem de fios, com sua limpeza mais fácil, é preferível à corte em face de matriz, com seu maior rendimento. Os engenheiros da Kerke normalmente pedem uma descrição da amostra de matéria-prima, uma especificação do produto alvo e um padrão de mudança antes de finalizar qualquer uma dessas escolhas.
Três modelos de layout comuns
A maioria das instalações de extrusão de plástico contaminadas se divide em uma das três geometrias de plano. A escolha entre elas é principalmente uma questão de forma do terreno, custo do terreno e ambição de expansão, e cada uma tem um conjunto previsível de pontos fortes e fracos.
I-Shape: A planta de linhas retas
Em forma de I, o material entra num extremo e sai do outro em uma única linha reta: galpão, pré-tratamento, transição, extrusão, pelotização, armazém, expedição. Isto proporciona o caminho total mais curto do material, a mais simples transportação e a mais limpa separação entre os extremos sujos e limpos, uma vez que estes estão fisicamente em extremos opostos do edifício. Além disso, expande-se mais facilmente, uma vez que pode ser adicionada uma segunda linha como uma ala paralela ou o edifício pode ser estendido no extremo limpo. A desvantagem é que necessita de um terreno longo e estreito, com a orientação adequada, e um edifício longo custa mais por metro quadrado em estrutura, drenagem do telhado e distribuição de serviços do que um compacto.
L-Forma: O compromisso prático
A forma em L vira o fluxo em 90 graus, tipicamente na zona de transição. Ela se adapta a terrenos irregulares e com cantos, mantém os dois braços funcionando de forma distinta e permite que o braço sujo fique voltado para o pátio, enquanto o braço limpo fica voltado para a estrada de despacho. O ponto de viragem adiciona uma transferência, geralmente um elevador de cubo ou uma correia inclinada, e qualquer transferência gera finos e cria um potencial de bloqueio. Coloque a viragem na zona de transição, em vez de no meio da cadeia úmida, onde o material úmido e grudento torna as transferências pouco confiáveis.
U-Forma: o layout eficiente em relação ao espaço
A forma em U traz os produtos acabados de volta ao lado da área de recepção, de modo que uma face do dock serve para ambos. Possui a menor exigência de espaço e a logística interna mais curta para a frota de empilhadeiras, razão pela qual é atraente em locais onde o custo do terreno é elevado. O risco é óbvio: a recepção e a expedição estão próximas, o que torna o controle da contaminação e o planejamento do tráfego mais um processo do que uma questão física. Se for escolhida uma forma em U, insista em uma separação de altura total entre as duas plataformas, frota de empilhadeiras separada e slots temporizados para caminhões de entrada e saída.
| Critério | Forma I | Forma em L | Forma em U |
|---|---|---|---|
| Eficiência no uso do solo | Baixo a médio | Médio | Alto |
| Comprimento do caminho de material interno | Mais curto | Médio | Médio |
| Separação suja e limpa | Excelente, pela distância | Bom, pela geometria | Requer um rigoroso controle processual |
| Número de transferências de material | Menos | Uma transferência extra na esquina | Uma ou duas transferências adicionais |
| Flexibilidade de expansão | Alterar, ampliar ou adicionar uma baía paralela | Médio, estenda apenas um braço | O mais baixo, o loop está fechado |
| Custo estrutural por metro quadrado | Maior, maior alcance e mais longa duração de serviço | Médio | Envelope compacta e mais baixa |
| Intervalo de área total adequado | 1500 a 8000 m² | 800 a 5000 m² | 800 a 3000 m² |
| Melhor ajuste | Sítios em Greenfield com terrenos generosos e bem orientados | Terrenos em esquina e construção em etapas | Custo elevado da terra, produção de uma só classe, operações disciplinadas |
Planejamento de expansão
O planeamento de expansão é a diferença entre uma fábrica que duplica a produção em seis semanas e uma que precisa ser reconstruída. O princípio básico é gastar uma pequena quantidade de área e capacidade de utilidades agora para manter as opções futuras abertas, porque o custo marginal de reservar espaço no estágio de projeto é uma fração do custo de criá-lo mais tarde.
Reserve a posição na segunda linha
Desenhe a segunda linha de extrusão no arranjo geral da primeira fase, mesmo que não seja encomendada durante três anos. Reserve a sua área de piso, a base da plataforma de alimentação, a cobertura da guindaste e o corredor. Na prática, isto significa projetar a sala de extrusão com duas baias desde o início e utilizar a segunda bacia como área de manutenção e de preparação até que seja necessária. A área recuperada não é desperdiçada e, quando a segunda linha chega, a instalação não requer o deslocamento da primeira.
Utilizar recursos em 1,5 vezes a demanda da primeira fase
Os transformadores, as rotas principais dos cabos, os cabeçotes de água de resfriamento, as redes de ar comprimido e a capacidade de tratamento de águas residuais devem ser dimensionados para aproximadamente 1,5 vezes a necessidade da primeira fase. O custo incremental na construção é modesto, pois a parte mais cara é a obra civil e o roteamento, e não a capacidade em si. Em particular, execute o banco de dutos de cabos principais e o cabeçote de água de resfriamento ao longo de toda a extensão do pavilhão, com ramos capados na posição da futura linha, e especifique um transformador de um tamanho padrão acima da necessidade calculada. Uma instalação de 1000 kg/h que instale um transformador de 800 kVA hoje e reserve o espaço para o banco e o painel de distribuição para uma segunda unidade de 800 kVA pode duplicar a saída sem a necessidade de negociações para uma atualização da rede elétrica.
Viga de guindaste e disposições estruturais
Extenda a trilho da guindaste pela totalidade da extensão do edifício planejado, incluindo a baia reservada, na construção inicial. Retrofitar um trilho da guindaste em uma sala de operação significa interromper a produção, trabalhar em altura acima do equipamento instalado e, muitas vezes, reforçar colunas que nunca foram projetadas para suportar a carga adicional. Da mesma forma, projete fundações de colunas para a capacidade eventual da guindaste, e não para a capacidade da primeira fase, e deixe áreas com a placa de piso mais espessa nas posições das máquinas reservadas, para que um extrusor mais pesado possa ser instalado mais tarde sem ter que quebrar e refazer a placa.
Crescimento de silos e armazéns
A capacidade do silo de homogeneização e a área de produtos acabados precisam crescer junto com a produção, e ambas são fáceis de subestimar. Planeje o banco de silos em um alqueire ao ar livre adjacente à estação de embalagem, com fundações e roteamento de tubos para dois silos adicionais. Para o armazém, reserve uma face de expansão clara em um dos lados do edifício, onde pode ser adicionada uma área sem ter que relocar a plataforma de despacho, e evite colocar equipamentos de utilidade permanente contra essa face.
Serviço e Suporte
O planeamento do layout e o fornecimento de equipamentos só são úteis se a fábrica pode ser comissionada e manter-se em funcionamento. A Kerke, como fábrica da Wanplas, opera de acordo com um modelo de serviço baseado nas realidades da exportação de linhas de mistura para mais de 70 países, e vários elementos desse modelo afetam diretamente a forma como uma fábrica deve ser projetada.
Teste antes do envio
Cada máquina é montada e testada na fábrica Kerke antes do envio, e os clientes são bem-vindos para participar. Para um projeto de matéria-prima contaminada, a versão mais valiosa deste teste é uma execução com o próprio material lavado do cliente, em vez de com resina virgem. Enviar de 300 a 500 kg de flocos lavados representativos antes do teste na fábrica permite verificar a configuração do parafuso, a disposição das ventilações e as especificações da tela em relação à matéria-prima real, e muitas vezes altera uma ou duas decisões de configuração antes que a máquina deixe a China. Além disso, gera dados reais de pressão de fusão e torque que podem ser usados para finalizar a lista de cargas elétricas e o dimensionamento da utilidade na planta.
Instalação, comissionamento e formação
Os engenheiros da Kerke viajam ao local para a instalação e comissionamento. A disposição do espaço influencia a rapidez desse processo: uma fábrica que já tenha lançado as fundações corretas, transportado a água de resfriamento e o ar comprimido para as posições das máquinas, instalado o guindaste e deixado livre o corredor para a retirada dos parafusos pode ser instalada mecanicamente em poucos dias. Uma fábrica que precise improvisar o acesso perde semanas. A formação do operador e da manutenção é fornecida durante o comissionamento e abrange o manuseio dos elementos de parafuso, a troca de telas, a limpeza das portas de ventilação, a interpretação do torque e da pressão, bem como as funções de gerenciamento de receitas do sistema de controle.
Peças de reposição e suporte contínuo
Os compromissos de serviço do grupo Wanplas aplicam-se a todas as suas fábricas, incluindo a de Kerke. Estes compromissos incluem peças gratuitas no valor de 500 USD/ano, substituição gratuita de peças que falhem durante o período de garantia, uma garantia de transporte, uma garantia de capacidade de produção e um compromisso com os padrões de qualidade. Para uma instalação de reciclagem, a lista de prioridades práticas para peças de reposição no local inclui elementos de parafuso nas posições de maior desgaste, um conjunto de vedação para a troca de telas, bandas de aquecimento, termopares e uma pá de enchimento de ventilação de reserva. Reserve um armazém de peças de reposição com fechadura de 15 a 30 m² dentro da zona limpa, com prateleiras para os elementos de parafuso dispostos de forma a permitir a realização de uma reconstrução antes de se abrir a máquina.
Suporte remoto e visitas à fábricas
O suporte remoto de diagnóstico através do sistema de controle permite aos engenheiros da Kerke analisar tendências de torque, pressão de fusão, vácuo de ventilação e taxa de alimentação, o que abrevia o processo de resolução de problemas em questões que, de outra forma, exigiriam uma visita ao local. A Kerke também mantém uma política de fábrica aberta: os clientes são bem-vindos para visitar a base de fabricação de 19.997 m², ver as máquinas em processo de montagem e realizar testes na área de ensaio. Em projetos de layout específicos, a Wanplas pode fornecer desenhos de layout de oficina em inglês e desenhos de fundação de equipamentos, de modo que o contratante civil receba padrões de parafusos de ancoragem dimensionados, pontos de carga, posições de entrada de serviço e requisitos de drenagem, em vez de um esboço genérico.
Perguntas Frequentes
Quanto espaço de fábrica preciso para uma instalação de extrusão de plástico contaminado com dupla hélice de 1000 kg/h?
Para uma instalação de nível C que utiliza matérias-primas pós-consumo a uma taxa de 1000 kg/h, planeie cerca de 2400 m² de área total coberta e pavimentada: cerca de 450 m² de pátio de matérias-primas, 500 m² de pré-tratamento, 240 m² de secagem e buffer, 480 m² de sala de extrusão, 200 m² de pelletização e triagem, 380 m² de armazém de produtos acabados e 150 m² de instalações. Multiplique por 1,35 para filmes agrícolas muito sujos e por 0,55 para resíduos industriais limpos, e adicione tratamento de águas residuais ao ar livre, espaço para escritórios e laboratórios e um pátio para caminhões.
Qual a altura clara que uma sala de extrusão de plástico contaminado com dois parafusos deve ter?
Uma sala de 300 a 500 kg/h funciona com uma altura livre de 6,0 a 6,5 m sob a gancho da guindaste, uma sala de 1000 kg/h precisa de cerca de 7,5 m, e uma sala de 2000 kg/h com silos de buffer e uma pilha de escape em duas etapas precisa de 9,0 m ou mais. A altura livre é determinada pela pilha da plataforma de alimentação, pela coluna do silo e pela viagem da guindaste, e não pela própria extrusora. Subestimar a altura é um erro de projeto que não pode ser corrigido a qualquer custo razoável.
Quanto espaço livre devo deixar para retirar os parafusos de uma extrusora de dois parafusos?
Reserve pelo menos 1,2 vezes a extensão da porca de trabalho como espaço retangular claro à frente do tambor, onde a extensão da porca de trabalho é igual ao diâmetro da porca multiplicado pelo índice L/D. Um KTE-135D com 44 L/D tem uma extensão da porca de trabalho de cerca de 5,94 m, portanto, deve ser reservado de 8 a 10 m de corredor desobstruído. Este corredor pode funcionar como a passarela principal da sala, mas nada permanente pode ser instalado nele.
Posso colocar o triturador e o extrusor na mesma sala aberta para economizar espaço?
É possível para resíduos industriais limpos de nível A, com uma matéria-prima seca e com pouca poeira, e é uma má decisão para qualquer coisa mais suja. O trituração de materiais contaminados libera finas de polímero, poeira do solo e fibras de etiquetas que contaminam aquecedores, enclosures elétricos e bicos de alimentação abertos, degradam a qualidade dos pellets e criam uma exposição a poeira combustível perto de superfícies quentes. A parede de separação entre trituração e extrusão normalmente se paga sozinha no primeiro ano apenas através da redução de falhas nos aquecedores e na unidade de acionamento.
Quão grande deve ser o silo de buffer entre a secagem e o extrusor?
Ajuste o tamanho do buffer para 60 a 120 minutos de consumo do extrusor. A uma taxa de 1000 kg/h e uma densidade aparente de 0,30 a 0,35 t/m3 para flocos de película lavados, isto é, aproximadamente 3 a 6 m3 de volume utilizável. O buffer descola a lavagem e secagem em lote parcial da extrusão contínua e é a intervenção única mais barata disponível para aumentar a utilização da fábrica, mas requer espaço no chão e espaço vertical que deve ser reservado durante o projeto.
Qual a capacidade de transformador que devo planejar para uma fábrica de mistura de plástico contaminada?
Crie uma lista de cargas para a placa de identificação, aplique um fator de demanda de 0,55 a 0,65 e adicione 25 a 30 por cento de margem de segurança para expansão. Com base nisso, uma instalação de 300 kg/h com cerca de 220 kW instalados utiliza um transformador de 315 kVA, uma instalação de 1000 kg/h com cerca de 650 kW instalados utiliza 800 kVA e uma instalação de 2000 kg/h com cerca de 1150 kW instalados utiliza 1600 kVA. O aquecimento do tanque aumenta a carga conectada, mas funciona a apenas 20 a 35 por cento da capacidade em estado estacionário, é por isso que o fator de demanda está bem abaixo de 1.
Onde deve ser instalada a sala da bomba de vácuo?
Coloque-o adjacente à a sala de extrusão, a uma distância de 8 a 12 m das tubulações que saem dos portas de ventilação, em uma estrutura ventilada separadamente, com uma drenagem no chão que conduz as águas residuais do processo e uma cisterna de coleta selada para a água de serviço da bomba. As linhas de vácuo longas perdem capacidade devido à queda de pressão e retêm o condensado, que pode voltar para o tanque, enquanto uma instalação na sala espalha o ruído, o calor e o odor por toda a oficina.
Qual modelo de layout devo escolher para um terreno de 2000 m²?
Com uma área de 2000 m², uma forma em L é geralmente o melhor compromisso, porque se adapta a um terreno retangular ou angular comum, mantendo os braços sujos e limpos funcionalmente distintos. Uma forma em U utiliza a terra de forma mais eficiente, mas força a recepção e a expedição a ficarem próximas, o que exige procedimentos rigorosos de tráfego e contaminação. Reserve uma forma em I para terrenos verdes mais grandes e bem orientados, onde a expansão através da adição de baias paralelas faz parte do plano desde o início.
Conclusão
O layout da área de uma fábrica para extrusão de plástico contaminado é um cálculo técnico, não uma preferência arquitetônica. Comece pela produção nominal, aplique os coeficientes de zona, escalone pelo nível de contaminação da matéria-prima que você pretende utilizar e, só então, desenhe as paredes. Uma instalação de nível C com capacidade de 1000 kg/h requer cerca de 2400 m² de área de processo, 7,5 m de altura livre na sala de extrusão, um transformador de 800 kVA, uma circulação de água de resfriamento de 70 m³/h e um corredor de extração de parafusos que ninguém pode bloquear. Esses números podem ser calculados no primeiro dia e cada um deles é caro de alterar no milésimo dia.
Os princípios de layout que são mais importantes são consistentes em diferentes tamanhos de instalações e em diferentes tipos de matérias-primas. Separe zonas sujas, de transição e limpas com paredes reais e um gradiente de pressão real. Dê ao material um caminho unidirecional e dê às empilhadeiras um circuito em vez de um transporte. Coloque um silo de amortecimento entre o pré-tratamento em lote e a extrusão contínua. Mantenha o secador, porque tentar remover 6% de umidade na seção de ventilação custa muito mais produção do que o secador custa em área de piso. Reserve o corredor de extração de parafusos, a cobertura da guindaste e a sala da bomba de vácuo. Dimensionar as instalações em 1,5 vezes a demanda da primeira fase e desenhar a segunda linha antes de a primeira ser encomendada. As instalações que seguem estas regras atingem a produção nominal em meses; as que as ignoram passam anos descobrindo por que não conseguem.
No que diz respeito aos equipamentos, a série KTE de extrusores paralelos co-rotativos de dois parafusos da Kerke abrange toda a gama, desde a unidade de laboratório KTE-16B até a máquina de produção KTE-135D, com relação de aspecto, estrutura do cilindro, disposição dos parafusos, configuração de ventilação, sistema de alimentação e controle configuráveis, que é exatamente a flexibilidade que as matérias-primas contaminadas exigem. Os extrusores de parafuso único da série SE, com capacidade de 30 kg/h a 800 kg/h, completam a imagem como construtores de pressão em segundo estágio ou unidades de pelotização independentes para grãos reciclados de menor especificação. Por trás de ambos está a estrutura de serviços do grupo Wanplas: testes de fábrica antes do envio, instalação e comissionamento no local, treinamento do operador, suporte diagnóstico remoto, USD 500 em peças gratuitas por ano e uma política de fábrica aberta para os clientes que desejam ver as máquinas sendo construídas.
Se está a planear uma oficina de reciclagem e mistura de plásticos contaminados em 2026, envie à Kerke uma descrição da matéria-prima, a produção alvo, as especificações do produto e as dimensões da área. A equipa de engenharia enviará uma configuração de máquina recomendada, um layout dimensionado da oficina, um desenho da base de equipamento e uma lista de utilitários que pode entregar diretamente aos seus contratados de obras e eletricidade. Traga uma amostra do seu material lavado e execute-a numa máquina de produção na fábrica antes de se comprometer com uma configuração. Está convidado a visitar a fábrica, assistir ao teste e levar os dados resultantes para casa como base para o projeto da sua construção.
