Kahl-Gruppe

Plantas granuladoras para madera

La compactación de serrín y cepilladuras de desperdicios de madera

Desde hace más de 60 años la compañía AMANDUS KAHL fabrica prensas pelletizadoras, las cuales dan buenos resultados debido a la construcción robusta, la eficacia económica y la suavidad de marcha. Nuestras máquinas son muy apropiadas para la compactación de una gran variedad de productos.

En lo que se refiere a la pelletización de pulpa seca en azucareras para remolachas, por ejemplo, Amandus Kahl es el líder en el mercado de Europa Occidental desde hace muchas décadas. Una condición previa para el procesamiento de estos productos es una construcción sólida y una alta disponibilidad para el servicio continuo. 

Desde hace muchos años las prensas de KAHL son utilizadas a la completa satisfacción de nuestros clientes para la pelletización de madera, por ejemplo en Alemania, Austria, Bélgica, Bosnia y Herzegovina, Canadá, Croacia, Dinamarca, Eslovaquia, Eslovenia, España, Estonia, Finlandia, Francia, Gran Bretaña, Irlanda, Italia, el Japón, Letonia, los Países Bajos, Noruega, Polonia, Rusia, Suecia, Suiza, en la República Checa y en los Estados Unidos. La mayoría de los pellets (gránulos) producidos es utilizada como material combustible o cama de paja para animales.

¿Qué son pellets (gránulos) y cómo se distinguen de briquetas o migas?

Se pueden utilizar diferentes procesos para la compactación, es decir para la producción de cuerpos uniformes de productos  pulverulentos, pastosos o en forma de pedazos. Dependiendo del proceso y de su forma, el producto final se llama miga, pellet o briqueta. No existe una definición exacta de los términos, pero sería razonable distinguirlos de la manera siguiente:

Producto: Miga / Pellet (gránulo) / Briqueta

Tamaño: 0,5 - 3 mm / 2 - 30 mm / 30 - 60 mm

Forma:  no definida, pero no pulverulenta / cilíndrica / definida geométricamente

En principio, se distingue entre dos procesos diferentes de compactación:

1. La aglomeración por agitación

La adherencia de las partículas no es producida por presiones mecánicas actuando de fuera, sino por un movimiento con ayuda de líquidos y un secado posterior.

Este proceso no es apropiado para la compactación de serrín y cepilladuras.

2. La aglomeración por compresión

En el caso de este proceso la adherencia de las partículas es alcanzada por fuerzas actuando de fuera. El producto es compactado tan fuertemente por las herramientas de compactación apropiadas que se forman aglomerados con una solidez suficiente.

En el marco de los procesos de la aglomeración por compresión la "pelletización" siempre ha probado su eficacia si se trata de procesar cantidades más grandes de producto bajo aspectos económicos. Esto se aplica sobre todo si los aglutinantes naturales de los productos no son muy fuertes y la adición de aglutinantes no es permitida.

Las prensas pelletizadoras KAHL se construyen en un diseño básico:

Como prensa de matriz plana: los rodillos giran sobre la matriz plana horizontal y el producto es prensado de arriba hacia abajo a través de los taladros de la matriz. (Figura 1)

El proceso de pelletización y los órganos de pelletización

Las herramientas más importantes para el proceso de pelletización son los rodillos y las matrices.

El producto es compactado en los canales de compresión abiertos encontrándose en la matriz. El producto está alimentado en caída libre verticalmente desde arriba en la cámara de la prensa y está distribuido de manera uniforme. Los rodillos ruedan sobre la capa de producto que se forma sobre la superficie de la matriz, y la compactan.

La fuerza de presión aumenta continuamente, a medida que los rodillos van llevando el producto hacia el canal de compactación, hasta tal punto que el cilindro de material (tapón) que se encuentra dentro del canal va siendo desplazado poco a poco. La fuerza de fricción dentro del canal de compactación no debe exceder la fuerza de presión de los rodillos. Sin embargo, la fuerza de fricción debe ser capaz de producir una compactación suficiente del producto a un aglomerado sólido. (Figura 2)

Una pequeña capa de producto está introducida en el canal de compactación, la cual está unida a un pellet por la presión y las fuerzas adhesivas del producto. El pellet sale del canal de compactación en forma de una cuerda sin fin, que está cortada en los largos cilíndricos deseados por las cuchillas rotatorias.

En lo que se refiere a los rodillos, se necesitan un gran diámetro exterior y un rodamiento sólido. Se puede variar el perfil de la superficie de rodadura, pero la influencia del diseño de la matriz es más importante. En las prensas Kahl se utilizan rodillos con un diámetro de hasta 450 mm y una anchura de 192 mm. En lo que se refiere a los perfiles de las superficies de rodadura, se distingue principalmente entre superficies ranuradas, perforadas y estriadas.

El cabezal de rodillos gira con una velocidad de 60 rpm aproximadamente. Debido a esta velocidad de marcha baja la prensa pelletizadora de matriz plana es un equipo poco ruidoso. No obstante, el número de los rodillos garantiza una alta frecuencia de paso sobre el producto, la cual se necesita para lograr altos rendimientos.

El diseño de la matriz tiene gran importancia. La relación entre el diámetro de los taladros y el largo del canal de compactación se llama "relación de compresión". Junto con las características del producto determina la fuerza de fricción producida. Por eso la relación de compresión debe ser adaptada muy exactamente al producto para conseguir unos resultados óptimos referente a la calidad de los pellets y el rendimiento de la máquina. Se considera que la relación de la superficie de los pellets al volumen cambia con diámetro de pellet decreciente.

Por eso normalmente no se pueden utilizar las matrices producidas para pelletizar alimentos balanceados, pulpa seca u otros productos para la compactación de madera.

Otro parámetro importante de la matriz es el número de los agujeros y con eso la "superficie perforada abierta" a disposición, que repercute junto con la potencia del accionamiento directamente en el rendimiento de la prensa.

El sistema hidráulico de la prensa pelletizadora

Un sistema hidráulico para el ajuste exacto de los rodillos también durante la marcha de la máquina corresponde al "estado actual de la técnica".

Mediante la capa de producto encima de la matriz se ajusta una hendidura entre los rodillos y la matriz, la cual tiene una influencia importante sobre la compactación. Por eso es deseable poder cambiar esta distancia también durante la producción y controlar el estado de funcionamiento de la prensa a base de la presión del producto contra los rodillos.

Nuestro sistema hidráulico es un accesorio probado que ofrece al operador de la prensa esta posibilidad. Se puede monitorear este proceso y optimarlo durante el servicio. Además el sistema hidráulico está equipado con una válvula reductora de presión integrada que protege la prensa contra cuerpos extraños que posiblemente han entrado en la prensa. (Figura 3)

Alimentación de producto y efecto cizallador

El producto a compactar está alimentado en la prensa en dependencia de la carga a través de una rosca alimentadora apropiada. La gran cámara interior de la prensa ofrece espacio suficiente para productos voluminosos. No se requiere una alimentación forzada que causa frecuentes bloqueos.

Las chapas-guías adaptadas a las condiciones individuales sirven para una distribución uniforme del producto sobre la matriz.

Sobre todo en el caso de productos con un alto contenido de fibras crudas (p.ej. madera), la prensa pelletizadora de matriz plana está equipada con rodillos cilíndricos, los cuales producen un efecto cizallador al rodar sobre la órbita circular de la matriz. Este efecto deseado conduce a una torsión y una trituración preliminar del producto sobre la matriz, de manera que el producto se deja pelletizar más fácilmente.

Particularidades referente a la pelletización de madera

Una alimentación continua en la prensa y un producto homogéneo y suficientemente pretriturado son las condiciones para un servicio óptimo. El contenido de humedad tendría que quedarse en el margen constante entre 12 y 15 %.

Debido a la gran reducción del volumen al compactar madera y virutas de madera (particularmente virutas de madera de aprox. 100 a 600 kg/m³) la capacidad volumétrica de la máquina, es decir la cámara interior de la prensa debe ser lo más grande posible. Otros requisitos puestos por la industria de la madera a todas las máquinas en general son una construcción robusta y una alta disponibilidad de la planta para corresponder a la fiabilidad operacional requerida.

Un rendimiento suficientemente alto con el menor consumo de energía específica posible y una buena calidad de los gránulos son otros requerimientos, que van acompañados del objetivo de conseguir la vida más larga posible de las piezas de desgaste.

Comparado con otros productos, la madera no dispone de aglutinantes fuertes propios, como por ejemplo piensos amiláceos. Las propiedades de deslizamiento tampoco son buenas. Por eso se produce casi de inmediato una gran fuerza de fricción dentro de los canales de compactación, la cual se necesita sin embargo para pelletizar este producto de poco enlace propio.

Salta a los ojos que hay grandes diferencias en el procesamiento de los diferentes tipos de madera, las cuales dependen en gran medida del contenido de resina. Maderas duras, como haya o roble, exigen mayores fuerzas de prensado que maderas blandas y maderas de coníferas. Las fuerzas de prensado conducen al "consumo de energía específica" que se encuentra entre 40 y 60 kWh/t en el caso de madera.

Debido a la alta resistencia de fricción y la poca capacidad aglutinante de algunos tipos de madera un pre-acondicionamiento, es decir un tratamiento preliminar del producto antes de la pelletización, es muy importante.

La humedad y la temperatura del producto así como el grado de trituración desempeñan un papel importante. Para aumentar la humedad en el producto es aconsejable añadir una parte del agua en forma de vapor y esperar algún tiempo antes de pelletizar la madera, para que la humedad pueda penetrar en el producto.

Por eso una planta óptima incluye un dispositivo para triturar el producto, p.ej. un molino de martillos apropiado, un mezclador continuo para añadir vapor y agua y un madurador para el tiempo de retención antes de la pelletización. (Figura 4)

Particularmente para la granulación de madera la compañía Amandus Kahl ha desarrollado prensas granuladoras con rodamientos reforzados y otros detalles de construcción, que corresponden a las exigencias de la industria maderera.

Molino granulador

La compañía AMANDUS KAHL se ha acordado de la tradición de las "prensas de extrusión" bien conocidas. La prensa granuladora KAHL de matriz plana bien establecida que se basa en este principio, fue desarrollada en un molino granulador de matriz perforada. Con motivo de la feria "BioEnergy Europe" 2008 en Hanóver el molino granulador obtuvo el premio de innovación para el año 2009 de la editorial agraria alemana Deutscher Landwirtschaftsverlag DLV.

Biomasa o madera troceada húmeda y seca se deja triturar con facilidad y el rendimiento del molino granulador aumenta con la humedad de la materia prima. La madera muy húmeda no causa problemas. El molino granulador alcanza capacidades de solo unos 100 kg/h hasta 40 t/h y puede reemplazar el molino de martillos en función de la materia prima.

Las ventajas en comparación con molinos de martillos incluyen la operación silenciosa - también con plena carga, el requerimiento de poco espacio y el mínimo consumo de energía. Además puede trabajar sin instalaciones despolvoradoras, ciclones, filtros y sistemas de aire de escape y sin requisitos ATEX.

La co-combustión en centrales eléctricas es la aplicación más nueva de biomasa húmeda desfibrada. En un proceso de dos fases, la biomasa se desfibra a una granulometría de < 2 mm y se inyecta directamente con el polvo de carbón en la cámara de combustión. Como la madera desfibrada fresca no se seca o granula, se puede reducir el consumo de energía enormemente.