La protección contra el desgaste hace girar la economía circular

Las tecnologías avanzadas de protección contra el desgaste son la clave para reducir el tiempo de inactividad de los equipos, el mantenimiento y los costes operativos en la industria de los residuos y el reciclaje. Mickael Guellil, director de Servicios de Castolin Eutectic Europa Suroeste, explora la diversidad de soluciones disponibles en la actualidad.

Por Mickael Guellil
Este sector maneja un espectro muy amplio de materiales abrasivos y erosivos que entran en contacto con superficies metálicas potencialmente vulnerables durante la recogida, el transporte, la trituración y el procesamiento posterior de los residuos. Van desde el hormigón, el metal de los vehículos y los neumáticos, pasando por la madera, el plástico y el vidrio, hasta los residuos domésticos mezclados y las aguas residuales. El procesamiento de los residuos no reciclables puede terminar con la incineración, en la que las superficies de los equipos están sometidas a la corrosión, así como a otras formas de desgaste.

Normalmente, los grandes trozos de material duro se rompen en otros más pequeños utilizando máquinas trituradoras, desgarradoras y desmenuzadoras. Éstas suelen tener ejes giratorios armados con discos de corte, cuchillas, cuchillos, dientes o martillos, que pueden desafilarse y desgastarse.

La maquinaria utilizada para transportar, comprimir, mezclar o bombear materiales dentro de las plantas de procesamiento suele basarse en un principio de tornillo. El desgaste puede afectar a la geometría y, por tanto, a la funcionalidad de sus grandes estructuras de tornillo. Otras formas de transporte de materiales con problemas de desgaste son los camiones, volquetes, pinzas, tolvas, cintas transportadoras y tuberías. En las instalaciones de incineración, las superficies interiores de calderas y tuberías son especialmente propensas a la corrosión.

El efecto nocivo más evidente del desgaste en estos sistemas es la reducción de la vida útil de los componentes, lo que conlleva gastos de sustitución, reparación y mano de obra. El fallo de componentes durante el funcionamiento, que provoca tiempos de inactividad no planificados, es especialmente costoso e inconveniente. Es importante reconocer que una pieza desgastada funciona con menos eficacia, por lo que el consumo de energía es mayor. Esto no sólo aumenta los costes de funcionamiento, sino que incrementa las emisiones de carbono.

El recargue antidesgaste -o recargue duro, como a veces se le conoce- da respuesta a estos problemas. Además de prolongar la vida útil de las piezas y los equipos, mantiene su forma, dimensiones y otras cualidades originales para un rendimiento y una eficiencia energética óptimos. Los tratamientos de recargue pueden aplicarse durante la fabricación original o el montaje del equipo.

Alternativamente, pueden añadirse como parte de un proceso de reparación y restauración, dando a las piezas una segunda vida y una mejor protección para el futuro.

De la gran variedad actual de soluciones dedicadas al recargue antidesgaste, la mejor elección para una aplicación específica dependerá de factores como el tipo de maquinaria y su actividad, los materiales manipulados, los patrones de desgaste, la presión, la temperatura y la presencia de sustancias corrosivas. No podemos abarcarlo todo en un artículo, pero los ejemplos aquí descritos ilustrarán los principales retos y principios.

Neumáticos

Los neumáticos de vehículos al final de su vida útil suelen triturarse antes de su posterior procesamiento como combustible para incineradoras o su conversión en migas de caucho para su uso en superficies de carreteras, zonas deportivas y de juego. Las palas del rotor, los dientes y las cuchillas de las trituradoras de neumáticos están sometidos al desgaste metal-metal de las bandas de acero de los neumáticos, así como a la abrasión extrema de las fibras estructurales y del propio caucho. Los choques por impacto también pueden causar daños y desgaste.

Castolin Eutectic utiliza aleaciones avanzadas en su gama de hilos de soldadura para endurecer estas superficies de corte y mantener sus bordes afilados. Un especialista en aplicaciones técnicas de Castolin Eutectic puede reparar in situ los componentes desgastados, con un proceso que también restaura su forma y afilado. El valor de un componente de trituración de neumáticos afilado es análogo al de un cuchillo de cocina afilado, que requiere menos fuerza y energía para cortar.

Basándose en consideraciones metalúrgicas y de aplicación, se elige un hilo de soldadura con una estructura, composición y propiedades particulares. Las ventajas incluyen altos niveles de dureza, así como resistencia al agrietamiento cuando se aplica en múltiples pasadas. El resultado es una vida útil mucho más larga de los componentes y muchas más toneladas de neumáticos triturados entre servicios.

Vehículos

Aunque el reciclaje de vehículos es un subsector industrial distinto, se aplican principios similares al tratamiento de otros artículos de gran tamaño, como los electrodomésticos de cocina. Inicialmente, se plantean retos de transporte y manipulación. Una práctica característica es el uso de pinzas para mover los vehículos en el emplazamiento. Éstas sufren un desgaste agresivo por el contacto metal con metal y los golpes. La elección correcta del hilo de soldadura puede proporcionar aquí el refuerzo y la protección necesaria.

Antes del procesamiento, lo ideal es que el reciclador retire los líquidos y otros elementos no metálicos como los neumáticos, la batería y las ventanillas, junto con cualquier pieza que pueda reutilizarse o reacondicionarse. A continuación, el vehículo puede pasar a una pretrituradora o desgarradora para aplastarlo y romperlo en trozos más manejables. A continuación, una segunda trituradora puede reducirlos a un tamaño más pequeño.

El principio general de las máquinas trituradoras de vehículos es similar al de un molinillo de café. Martillos, discos y otros elementos cortantes, acoplados a un rotor giratorio que aplastan el metal de alimentación contra una barra rompedora o yunque de acero aleado. Esto lo rompe en trozos, que siguen siendo arrastrados por la carcasa del rotor y picados de nuevo hasta que son lo suficientemente pequeños como para caer por los orificios de la rejilla inferior.

Como es lógico, los discos del rotor, los martillos, las barras de impacto y los revestimientos pueden desgastarse rápidamente. El revestimiento de estas piezas con una de las aleaciones especiales de Castolin Eutectic proporciona rápidamente superficies endurecidas y sin grietas. Otras opciones incluyen el uso de electrodos de soldadura para recubrir las caras desgastadas de los discos e hilos de soldadura para endurecer los martillos. En cada caso, se hace una recomendación sobre qué producto o combinación de productos será más eficaz.

Los sistemas de trituración incluyen separadores que dividen el material triturado en flujos de chatarra férrica y no férrica. El polvo de las piezas trituradas no metálicas es capturado por ciclones u otros mecanismos de desempolvado. Para proteger las superficies de estos de las partículas abrasivas que se mueven rápidamente, Castolin Eutectic aplica placas antidesgaste llamadas CastoDur Diamond Plates® (CDP®). Estas placas antidesgaste, que tienen numerosas aplicaciones, pueden cortarse, moldearse y ajustarse fácilmente para proteger cualquier superficie. Por último, los flujos de partículas pueden transportarse a través de CastoTubes resistentes al desgaste, cuya superficie interior está recubierta de una aleación especial.

Materiales de construcción

Los residuos de construcción y demolición suelen adoptar la forma de escombros. El hormigón, los ladrillos, otras mamposterías y el asfalto que contienen acabarán triturándose y utilizándose como cimientos de carreteras o para sustituir a la grava como árido en la producción de hormigón. Inicialmente, sin embargo, estarán en tamaños más grandes y pueden estar mezclados con elementos como madera, vidrio, plásticos, materiales aislantes y acero.

La recogida y el transporte exponen las superficies de excavadoras, camiones, volquetes y pinzas a esta mezcla abrasiva. En la planta de reciclaje, los materiales se separan y tamizan mediante una combinación de métodos, como el magnético, el de gravedad y el de flotación, así como la recogida manual. A continuación, cada corriente se redirige para su procesamiento adecuado.

Después, los escombros pueden pasar por dos etapas de trituración para reducirlos al tamaño requerido. La maquinaria de trituración es similar a la descrita para el reciclaje de vehículos, y también lo son las soluciones de recargue.

Soluciones similares se aplican a las trituradoras utilizadas en el astillado de residuos de madera y muebles para su reciclaje o, en el caso de la madera de peor calidad, su procesamiento como alimento para las incineradoras de biomasa.

Vidrio

El vidrio de botellas y tarros es de naturaleza diferente al de, por ejemplo, ventanas y pantallas de televisión. Es fácilmente reciclable, pero debe mantenerse libre de mezclas con otros tipos de vidrio o de contaminación con materiales que no sean vidrio si se quiere mantener la calidad del producto. Tras su recogida, pasa por una serie de procesos mecánicos que producen el «cascote» o calcín, la principal materia prima en la fabricación del vidrio.

Un paso importante es la trituración, que reduce los gránulos de vidrio a un tamaño regular y ayuda a separar objetos extraños como los tapones de las botellas. Las superficies de las máquinas trituradoras y moledoras tienen que estar protegidas contra la abrasión y la erosión por este material granulado y afilado. A continuación, el calcín se mezcla con arena, carbonato sódico, piedra caliza y alúmina antes de pasar al horno de fabricación de vidrio. La máquina mezcladora es otro foco de desgaste abrasivo y erosivo.

Las placas antidesgaste protectoras CDP de Castolin Eutectic pueden instalarse en las superficies interiores de las mezcladoras, trituradoras y molinos, así como en las tolvas y canaletas utilizadas para el movimiento de materiales en la planta. Las herramientas de mezcla pueden revestirse con aleaciones antidesgaste.

Residuos en general

Existen muchos otros materiales reciclables, cada uno con sus propias vías de proceso. Algunos ejemplos son el papel, el cartón, el aluminio, las latas de acero, los envases de plástico, las pilas y los residuos compostables. Aunque el procesamiento final varía según el producto, suelen tener una serie de pasos en común. En particular, requieren recogida y transporte, movimiento entre procesos in situ y reducción de tamaño mediante maquinaria de trituración y/o fragmentación. Tras la separación de los materiales reciclables, los residuos restantes se envían a incineración o vertedero.

El revestimiento de vehículos, tolvas y otras superficies de transporte suele implicar la aplicación de placas de desgaste, como las CDP. Ya se ha hablado de la protección contra el desgaste para las máquinas trituradoras. En el caso de la basura doméstica, la maquinaria debe ser capaz de soportar una abrasión constante, además de impactos ocasionales debidos a materiales más duros en la mezcla.

Los grandes mecanismos basados en tornillos se utilizan con frecuencia para mover materiales sólidos de un proceso a otro. Otros sirven para mezclar y airear los residuos vegetales y el estiércol durante el compostaje. La inclusión ocasional de piedras y otros objetos duros en la mezcla aumenta el desgaste de las aletas y otras superficies del tornillo. Entre las soluciones de recargue duro se encuentran los hilos de soldadura especiales.

Aguas residuales

Los efluentes domésticos llegan a las plantas de tratamiento de aguas residuales, donde se eliminan los contaminantes para producir un agua lo suficientemente limpia como para verterla en los cursos de agua. A través de una serie de procesos mecánicos, biológicos y químicos, su contenido sólido se separa gradualmente en forma de lodos.

Los sólidos en suspensión pueden tener efectos erosivos en las estructuras a medida que el lodo se desplaza. Los tornillos centrífugos, que bombean los lodos, son un foco particular de este fenómeno. En este caso, la eficacia del bombeo depende del mantenimiento de tolerancias dimensionales precisas en las aletas y los orificios de salida de los tornillos. Para reconstruir y endurecer las estructuras de los tornillos, pueden revestirse con electrodos de soldadura. Además, un recubrimiento de polvo especial proporciona protección adicional a las zonas críticas.

Los lodos de depuradora tratados pueden transportarse a terrenos agrícolas y aplicarse como fertilizante, cuando proceda. Otra posibilidad es secarlo y almacenarlo para su posterior uso agrícola o enviarlo a incinerar. A medida que el lodo se vuelve más concentrado, viscoso y presurizado en los procesos de secado, aumenta su impacto erosivo en las paredes internas del equipo. El producto final, seco y polvoriento, es muy abrasivo durante el transporte. Cuando se utilizan tornillos de transporte para su desplazamiento in situ, puede ser necesario reconstruir las estructuras de vuelo y protegerlas con soluciones de recubrimiento en polvo.

Incineración

La basura mixta no reciclable, los residuos de madera, los lodos secos de depuradora y otros materiales no deseados pueden tener una función útil en las incineradoras municipales. Éstas se deshacen limpiamente de residuos que de otro modo irían a parar al vertedero, al tiempo que abastecen a los sistemas locales de calefacción urbana y/o generan electricidad.

La mezcla que reciben las plantas incineradoras contiene diversos elementos duros y resistentes que provocan un desgaste agresivo durante el transporte y la manipulación. Pueden sufrir abrasión, por ejemplo, los camiones, las pinzas, las tolvas, las cintas transportadoras y los tornillos de transporte. Las soluciones de revestimiento antidesgaste para estos, para la maquinaria de trituración y fragmentación, ya se han tratado en este artículo.

En las instalaciones más tradicionales, los residuos se queman en una parrilla. Las barras móviles de la parrilla se deslizan unas sobre otras para voltear los residuos, redistribuir el calor y eliminar las cenizas. Este movimiento, junto con el calor y la naturaleza corrosiva de los residuos, provoca su desgaste. Un revestimiento protector puede prolongar su vida útil.

En los sistemas de incineración de lecho fluidizado y de inyección de combustible, el movimiento de la alimentación de residuos dentro del sistema provoca desgaste interno. Un problema adicional para todas las plantas incineradoras es que los humos de la combustión de residuos se combinan con otros factores para crear condiciones corrosivas. Las partículas de hollín, la sulfatación, el cloro del agua hirviendo y las altas temperaturas y presiones contribuyen al deterioro de las paredes interiores de calderas, tuberías y otros componentes.

Además de dañar las estructuras de los equipos, la corrosión crea depósitos que reducen la eficacia del sistema al interrumpir los flujos y reducir la transmisión térmica. Los aerosoles térmicos de Castolin Eutectic protegen contra la corrosión y la erosión en zonas como las paredes del agua de las calderas, las cámaras de combustión, los tubos de paso abierto, otras tuberías y los sobrecalentadores.

Un revestimiento cerámico Tube Armor de Castolin Eutectic, pulverizado sobre el rociado térmico, añade protección adicional a estas superficies y resulta muy eficaz para evitar el estrangulamiento de los tubos por acumulación de partículas. Otra gama de revestimientos Castolin Eutectic tiene una formulación que combina elementos cerámicos y poliméricos. Aplicado especialmente en el filtro electrostático del incinerador, los conductos de humos y las zonas de procesamiento húmedo, y de forma más general en estructuras como los tornillos de transporte de pienso, garantiza superficies lisas y sin atascos.

¿Cuál es vuestro reto?

Los grupos de productos mencionados aquí son sólo una pequeña muestra de una amplia gama. Ésta incluye formulaciones específicas dedicadas a cada conjunto de circunstancias de desgaste. Su desarrollo se ha basado en los muchos años de investigación y experiencia de Castolin Eutectic en este campo. Una red de especialistas y técnicos cualificados está preparada para ofrecer detección de desgaste in situ, análisis y asesoramiento, antes de recomendar la solución ideal.

Para más información visite https://www.castolin.com/.