Una breve guía para el uso de una extrusora de doble tornillo para fertilizantes orgánicos

La extrusión de doble tornillo se ha vuelto esencial en la producción de fertilizantes organicosEste método, que implica la mezcla, el calentamiento y el moldeado continuos, transforma los desechos animales, los residuos de cultivos y los restos de comida en pellets de fertilizante estables y de alta calidad. Las extrusoras de doble tornillo representan un avance significativo respecto a técnicas anteriores, como la mezcla por lotes y las peletizadoras sencillas. Ofrecen una capacidad superior de mezcla de materiales, mayor adaptabilidad a diversas materias primas y una mayor eficiencia. El resultado es un producto final notablemente mejor.

Estructura y cómo funciona

A extrusora de doble tornillo Generalmente tiene:

• Sistema de alimentación: Una tolva y un comedero controlado introducen materias primas como estiércol, paja en polvo y residuos de alimentos. También puede haber comederos laterales para nutrientes líquidos o aditivos microbianos.
• Los tornillos gemelos constan de dos tornillos que engranan entre sí y pueden girar en la misma dirección o en sentidos opuestos. Se utilizan para mover, mezclar, amasar y comprimir diversos materiales, un proceso posible gracias a los elementos modulares de tornillo.
• Un barril: una carcasa de acero segmentada. En su interior, está revestida con materiales resistentes. Esta carcasa está dividida en zonas diferenciadas, cada una a una temperatura cuidadosamente controlada.
• El control de la temperatura es esencial. Se utilizan calentadores eléctricos o camisas de vapor para calentar el barril. Esto ayuda a eliminar las bacterias y activar los aglutinantes. Posteriormente, se utilizan canales refrigerados por agua para evitar el sobrecalentamiento en zonas con alto cizallamiento. Sistema de accionamiento: Un motor y una caja de engranajes proporcionan par y mantienen los tornillos sincronizados; los variadores de frecuencia modifican la velocidad de los tornillos para diferentes formulaciones.
• Panel de control: Un controlador industrial o PLC controla temperaturas, velocidades, velocidades de alimentación y presiones. También cuenta con alarmas automáticas y enclavamientos de seguridad.
• Unidad de troquelado y corte: En el extremo de descarga, una placa de troquelado moldea el material en hebras, que una cortadora giratoria corta en gránulos. Posteriormente, los gránulos se enfrían y se tamizan.

Flujo del proceso

• Después de que las materias primas han sido pretratadas, se miden y luego se colocan en el barril.
  Luego, los artículos avanzan y se mezclan suavemente en la sección inicial del transportador.
  3. En las zonas de compresión y amasado, la forma del tornillo aumenta la presión, elimina el aire, hace que el material sea más denso y crea calor a través de la fricción.
  4. Las temperaturas controladas del barril (generalmente entre 60 y 150 °C, dependiendo de la receta) matan los gérmenes, reducen la humedad y hacen que los pellets se adhieran mejor entre sí.
  5. Al trabajar con insumos muy húmedos, los puertos de ventilación pueden dejar salir vapor y gases muy volátiles.
  6. La masa plastificada y homogeneizada se empuja a través de la matriz y se corta en pellets.
  7. Los pellets se enfrían y se tamizan, y las partículas demasiado grandes o demasiado pequeñas se reciclan.

Tipos principales de extrusoras de doble tornillo

Corrotación vs. Contrarrotación

Tornillos gemelos que giran juntos

• Los tornillos giran de la misma manera.
• Proporciona una mezcla muy fuerte, una acción autolimpiante y un gran rendimiento.
• Ideal para formulaciones complicadas con más de un componente, como fertilizantes orgánicos ricos en minerales y biofertilizantes con microbios útiles.
• Generalmente se utiliza más energía debido a la intensa mezcla, pero el producto es más uniforme.

Tornillos gemelos que giran en direcciones opuestas

• Los tornillos giran en direcciones opuestas.
• Crea mucha presión en el área donde las dos partes se acoplan y menos cizallamiento.
• Funciona bien con materiales muy espesos y húmedos, así como con pellets de estiércol simples que no necesitan mezclarse muy bien.
• A menudo se utiliza menos energía para tareas de peletización sencillas.

Tornillos paralelos vs. cónicos

Dos tornillos que corren paralelos entre sí.

• El diámetro se mantiene constante a lo largo de toda su longitud.
• Proporciona una intensidad de procesamiento constante y configuraciones de tornillos que se pueden cambiar fácilmente.
• Le permite controlar con exactitud el tiempo de residencia y las condiciones del proceso, lo que resulta útil en investigación y desarrollo y en plantas multiproducto.

Tornillos gemelos cónicos

• Los tornillos cónicos gemelos están diseñados con un extremo de alimentación que cuenta con un diámetro mayor en comparación con el extremo de descarga.
• Mejor capacidad de alimentación y compresión natural, lo que es especialmente útil para materiales grandes o húmedos como estiércol fresco o paja.
• No son tan modulares como los diseños paralelos, pero funcionan muy bien cuando la alimentación es el problema principal.

Ventajas de la producción de fertilizantes orgánicos

Mezclado y homogeneización mejorados

Una ventaja clave de los fertilizantes orgánicos es su distribución uniforme de nutrientes. Las extrusoras de doble tornillo lo consiguen mediante dos procesos principales: la desintegración de terrones en zonas de alta cizalladura y la división y recombinación de materiales entre los tornillos. Este patrón de flujo en forma de ocho facilita la rápida estratificación, lo que ayuda a mantener la estabilidad de los nutrientes.

Como resultado, cada pellet contiene cantidades uniformes de nutrientes y microbios. Esto favorece el crecimiento óptimo de los cultivos y aumenta la confianza del consumidor en la eficacia del producto.

Producción optimizada

Las extrusoras de doble tornillo funcionan de forma continua, eliminando así el tiempo de inactividad asociado a la carga y descarga de lotes. La productividad varía considerablemente: las unidades de laboratorio pequeñas procesan entre 50 y 100 kg/h, mientras que los sistemas industriales pueden superar los 3,000 a 6,000 kg/h.
La alimentación automatizada, la mezcla y peletización integradas, y la monitorización opcional en línea de la temperatura, la presión y el tamaño de los pellets reducen la necesidad de intervención humana y garantizan la máxima calidad. Las plantas normales pueden operar una línea completa con tan solo una o dos personas.

Mejores propiedades de los pellets

Los pellets fabricados con procesos de doble tornillo bien diseñados son:

• Denso: La densidad aparente de los pellets suele ser de 1.0 a 1.4 g/cm³, lo que reduce los costes de almacenamiento y transporte y evita la entrada de humedad.
• Fuerte: La alta resistencia al aplastamiento minimiza el polvo y las roturas durante la manipulación y el uso.
• Uniforme: Una distribución de tamaño estrecha permite una distribución mecánica precisa y un suministro uniforme de nutrientes.
• Durable: Los pellets tienen un alto índice de durabilidad, lo que significa que pueden sobrevivir largos tiempos de almacenamiento y envío.

Estas mejoras aumentan el valor del mercado y reducen las pérdidas en toda la cadena de suministro.

Costo y Eficiencia Energética

La extrusión combina la molienda (en cierta medida), la mezcla, la desinfección, el secado parcial y la peletización en una sola máquina. Esto significa que el consumo total de energía por tonelada de fertilizante terminado es mucho menor que el de las líneas tradicionales de varios pasos. El calor generado por la fricción dentro del barril evita que este necesite ser calentado desde el exterior, y su funcionamiento continuo reduce el tiempo de inactividad. El costo operativo total por tonelada suele ser mucho menor al combinarse una menor necesidad de mano de obra y un menor desperdicio de productos. Esto facilita la amortización del costo del equipo.

Amplia compatibilidad con materias primas

Las extrusoras de doble tornillo pueden trabajar con:

• Estiércol de pollos, vacas y cerdos con diferentes cantidades de humedad.
• Residuos de cultivos como maíz, arroz y paja de trigo (después de haber sido cortados).
• Restos de setas y otros subproductos agrícolas.
• Residuos de alimentos y otros residuos orgánicos de la ciudad, luego de ser secados y limpiados de impurezas.

Una línea puede manejar diferentes materias primas y recetas cambiando la configuración del tornillo, la humedad y la temperatura.

Especificaciones técnicas y selección de equipos

Especificaciones esenciales

Varias especificaciones críticas merecen consideración:

• Diámetro del tornillo: Las dimensiones que se encuentran con frecuencia incluyen 50 mm (adecuado para laboratorios y plantas piloto), 65 mm (adecuado para pequeñas empresas), 95 mm (para empresas medianas), 135 mm (para operaciones a gran escala) y 180 mm o más para aplicaciones a escala industrial.
• Relación L/D (longitud/diámetro): Suele estar entre 28:1 y 56:1. Una relación más alta proporciona más tiempo para permanecer en un lugar, más zonas de procesamiento y más opciones para elaborar formulaciones complejas.
• Capacidad y potencia: Por ejemplo, una máquina de 65 mm puede mover entre 100 y 300 kg/h, una de 95 mm puede mover entre 500 y 1,000 kg/h, y una de 135 mm puede mover entre 1,500 y 3,000 kg/h. La potencia de los motores varía de decenas a cientos de kilovatios.

Pasos para elegir

1. Establecer objetivos de producción: establecer el tonelaje anual objetivo, el número de días y horas de operación y la capacidad deseada por hora (con algún tiempo adicional para el tiempo de inactividad).
   Verifique las materias primas: la necesidad de deshidratar, moler y fabricar piezas resistentes al desgaste depende del contenido de humedad, el tamaño de las partículas, el nivel de fibra, la abrasividad y la presencia de contaminantes.
   3. Aclare las especificaciones del producto: qué tamaño, resistencia, contenido de humedad y niveles de nutrientes deben tener los pellets, y si los microbios beneficiosos necesitan sobrevivir al proceso.
   4. Verifique las condiciones del sitio: la cantidad de espacio disponible en el piso, la capacidad de carga de la cimentación, el suministro eléctrico, la ventilación y la disposición para el movimiento de materiales.
   5. Manténgase dentro del presupuesto y los planes de crecimiento: busque un modelo que satisfaga sus necesidades actuales y que al mismo tiempo deje espacio para futuras actualizaciones de capacidad.

Instalación, funcionamiento y mantenimiento

Requisitos previos de instalación

Para una base de trabajo estable para la extrusora, se requiere una cimentación sólida de hormigón con conexión a tierra que garantice que no transmita tensiones ni vibraciones excesivas a la máquina; dicha cimentación debe estar correctamente nivelada. Un suelo espacioso alrededor de la extrusora garantiza un funcionamiento óptimo y facilita el mantenimiento y la alimentación. Asimismo, se recomienda utilizar una corriente eléctrica trifásica industrial para garantizar la seguridad y la limpieza, con ventilación y purificación de aire adecuadas.

Como operar

Preparación para la operación: Verifique la máquina, la lubricación y los servicios públicos, los ajustes de control de temperatura y las especificaciones de la materia prima.

Operación de arranque: Caliente el calentador y gire los tornillos a baja velocidad; aumente la velocidad y la velocidad de alimentación lentamente mientras monitorea la carga del motor y el estado de calidad del pellet.

Operación normal: Monitoree la corriente del motor, las temperaturas, la disposición de la alimentación, la presión de descarga y el aspecto del material en todo momento. Modifique la variable del proceso si es necesario.

Parada: Detenga primero la alimentación, mantenga los tornillos funcionando para eliminar el material, opcionalmente alimente un material de purga neutral, baje la temperatura y detenga la unidad antes de limpiarla y enfriarla.

Mantenimiento

El mantenimiento de rutina generalmente incluye:

Limpie los tornillos, la entrada del cañón y la matriz todos los días para evitar la acumulación.

Revise los niveles de lubricación, correas y acoplamientos semanalmente.

Pruebe periódicamente el funcionamiento del calentador, el sensor y el dispositivo de seguridad.

Reemplace los elementos del tornillo de carga y los revestimientos del cañón a intervalos programados regularmente dependiendo de las horas de operación.

Establecer un programa de mantenimiento para mejorar la longevidad del equipo, mantener una calidad constante del producto y minimizar el tiempo de inactividad no planificado.

¿De qué manera son útiles y respetuosas con el medio ambiente las extrusoras de doble husillo?

Las extrusoras de doble husillo se utilizan en:

Manejo de excrementos de ganado, por ejemplo: procesar excrementos de pollos, vacas y cerdos en paquetes de pellets esterilizados y fáciles de usar que reducen el mal olor y las posibilidades de brotes de enfermedades en las granjas.

La utilización de residuos de cultivos podría reducir las cantidades disponibles al complementar la paja con materias primas ricas en nitrógeno para producir fertilizantes orgánicos a base de carbono, mejorando así la capacidad de retención de agua y la fertilidad del suelo.

Este tipo de tratamiento de recursos municipales transforma los residuos de alimentos, desechos verdes y elementos similares en productos fecales, en lugar de desecharlos como basura.

Cobertizos/pellets de biofertilizantes: contienen microorganismos vivos y algunos nutrientes minerales por separado. El control de la temperatura es crucial para evitar la cocción de microorganismos vivos.

Los métodos agrícolas sostenibles que convierten los residuos en productos con valor añadido se consideran clave para el avance de los sistemas sostenibles. Promete menores emisiones de gases de efecto invernadero, menor pérdida de nutrientes en el agua y la capacidad de los productos orgánicos derivados de los residuos de cultivos para integrarse eficazmente en las operaciones agrícolas.