Las trituradoras industriales no son trituradoras aleatorias; son máquinas de ingeniería de precisión que aprovechan las propiedades mecánicas de los materiales para inducir fallos. Ya sea que procesen película de LDPE de 100 micras o placa de acero de 20 mm, la física subyacente es la misma: La tensión cortante excedió la resistencia del material. Esta guía explora los principios de ingeniería mecánica detrás de la reducción de tamaño.
Equipo relacionado: trituradora de un solo eje.
1. Mecánica de fallas de materiales
Las trituradoras utilizan principalmente Cortar fuerzas, aunque De tensión y Compresivo Las fuerzas desempeñan funciones de apoyo.
Cizallamiento vs. desgarro
- Falla por corte:Se produce cuando dos hojas opuestas se cruzan sin espacio libre, de forma similar a unas tijeras.
- Ecuación: : $\tau = F / A$ donde $\tau$ es el esfuerzo cortante, $F$ es la fuerza, $A$ es el área de la sección transversal.
- Solicitud: Neumáticos, Metales, Plásticos Rígidos.
- Fallo por tracción (desgarro):Se produce cuando el gancho agarra el material y lo tira contra una contracuchilla o pantalla, estirándolo hasta que se rompe.
- Solicitud:Textiles, Alfombras, Bolsos Jumbo.
2. Cálculo de par y fuerza de corte
La “potencia” de una trituradora rara vez se trata de kW; se trata de Esfuerzo de torsión ($T$).
$$T = (P \times 9550) / n$$
Dónde:
* $T$ = Par (Newton-metros)
* $P$ = Potencia (kW)
* $n$ = Velocidad de rotación (RPM)
Perspectiva de ingenieríaUn motor de 100 kW que funciona a 1500 RPM (granulador) produce aproximadamente 636 Nm de par. Ese mismo motor de 100 kW que funciona a 80 RPM (triturador) a través de una caja de cambios de 20:1 produce 11.937 Nm de torque. Por eso las trituradoras pueden cortar neumáticos de automóviles, mientras que los granuladores se atascarían al instante.
3. Geometría de corte: la 'mordida'‘
La eficiencia de una trituradora está determinada por la Ángulo de inclinación y Perfil de gancho.
Rake positivo vs. negativo
- Ángulo de inclinación positivo:La cara de la hoja se inclina en El corte.
- Efecto:Corte más afilado, menor consumo energético.
- Riesgo:Borde frágil, propenso a astillarse con el metal.
- Ángulo de inclinación negativo:La cara de la hoja se inclina lejos del corte.
- Efecto:Alta resistencia del borde (fuerza contundente), mayor consumo de energía.
- Mejor para:Chatarra, electrónica.
El efecto “mordisqueo”
Las cuchillas del rotor están dispuestas de forma específica. Patrón de hélice (Chevrones) a lo largo del eje. Esto garantiza que solo una o dos cuchillas corten por milisegundo. Si todas las cuchillas impactaran el material simultáneamente, la carga de impacto paralizaría el motor. La hélice crea un corte continuo y suave, estabilizando el consumo de corriente.
4. Dinámica de la pantalla
La pantalla define el tamaño de salida pero actúa como el cuello de botella principal.
- Relación de área abierta (OAR):El porcentaje de agujeros frente a metal sólido.
- Estándar:35-45% Área Abierta.
- Regla de rendimientoLa capacidad es directamente proporcional al OAR. Una criba con orificios de 50 mm tiene un OAR significativamente mayor que una con orificios de 20 mm, lo que a menudo duplica el rendimiento.
- RecirculaciónEl material que no pasa por la criba es arrastrado de vuelta por el rotor ("Arrastre") para su posterior corte. Una recirculación excesiva genera calor y polvo (finos), lo que reduce la eficiencia.
5. Sistemas de accionamiento: hidráulicos o eléctricos
- Principios de accionamiento hidráulico:
- Utiliza una bomba de desplazamiento variable.
- Ventaja: Puede ofrecer un par motor muy alto a bajas RPM sin sobrecalentarse. Útil para atascos difíciles de triturar donde se necesita una reversa automática rápida.
- Accionamiento eléctrico (VFD):
- Utiliza un inversor para controlar la frecuencia de CA.
- VentajaMayor eficiencia de conexión (95% vs. 75% para hidráulica). Menor mantenimiento (sin fugas de aceite).
Conclusión
La selección de una trituradora requiere equilibrar estas limitaciones físicas. Una máquina diseñada para alto esfuerzo cortante (neumáticos) fallará al procesar fibras de alta resistencia (cuerdas) debido al bobinado. Comprender el modo de fallo del material es el primer paso en el diseño de la máquina.
Referencias
[1] “Mecánica de materiales”,” Hibbeler. Mecánica de materiales
[2] “Diseño de equipos de trituración”,” Revista de gestión de residuos. Diseño de equipos de trituración
