ES2230278T3 - Procedimiento para separar fracciones metalicas de una corriente de material a granel. - Google Patents
Procedimiento para separar fracciones metalicas de una corriente de material a granel.Info
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Abstract
Procedimiento para separar fracciones metálicas de una corriente de materiales a granel que se mueve mediante medios (10) transportadores de material a granel, en la que las partículas del material a granel avanzan con una anchura máxima prefijada, con toberas (20) de soplado que están dispuestas a lo largo de la anchura de la corriente de material a granel y que pueden accionarse para la separación selectiva por soplado de las partículas de material a granel con objeto de modificar su trayectoria hacia una segunda corriente parcial derivada, pudiéndose controlar de manera individual las toberas (20) de soplado dependiendo de los resultados de la exploración de los sensores (18), caracterizado por - el registro de la pendiente del flanco de amortiguación de cada uno de una pluralidad de campos de alta frecuencia inducidos por circuitos oscilantes LC y configurados en una sección horizontal de la corriente de material a granel, - evaluación matemática de la pendiente del flanco, y - controlde una o varias de las toberas (20) de soplado adecuadas para desviar la partícula hacia la corriente parcial derivada.
Description
Procedimiento para separar fracciones metálicas
de una corriente de material a granel.
La invención se refiere a un procedimiento para
separar fracciones metálicas de una corriente de materiales a
granel según la definición de la reivindicación principal.
Las fracciones metálicas deben separarse de
diferentes corrientes de materiales a granel. En el caso más
sencillo éstos son chapas de botellas de cerveza y piezas de
aluminio que se hallan en una corriente de materiales a granel de
vidrios rotos. Pero en las corrientes de materiales a granel no
homogéneas deben separarse por ejemplo piezas trituradas de
automóvil según sus distintas fracciones metálicas y no metálicas.
Hay que separar en especial la fracción de acero especial de otras
fracciones. El acero especial, lo mismo que los metales no
férricos, es poco ferromagnético.
Un procedimiento de este tipo se describe en el
documento DE-A1 35 13 664, en el que una bobina
detectora variable en su inductancia y situada en un lanzadero de
basuras, controla una tobera de aire comprimido que arrastra los
metales no férricos. Prescindiendo de la reducida expulsión local,
que es suficiente sólo para el reconocimiento de las latas de
aluminio, existe el problema de que las modificaciones de distinta
intensidad de la inductancia en diferentes materiales pero también
en objetos de diferentes tamaños no permiten fijar con claridad el
instante óptimo de soplado. Además, sólo puede expulsarse siempre
una fracción determinada y no -al existir otra composición- la
fracción menor para la que sólo haya que hacer un pequeño esfuerzo
de soplado.
La expulsión por soplado de los no metales no es
posible, aunque es algo muy deseable precisamente en el caso de la
chatarra desmenuzada de automóviles.
Mediante efectos de saturación, una partícula que
actúa modificando intensamente la inductancia puede desensibilizar
la bobina durante un período lo suficientemente largo como para que
deban tenerse en cuenta considerables errores en la separación o
velocidades de transporte extremadamente lentas.
Por consiguiente, los procedimientos como los que
se describen por ejemplo en la memoria alemana DE-A1
40 14 969 son poco adecuados para detectar correctamente metales y
tratar de modo diferente distintas fracciones metálicas.
El reconocimiento paralelo tanto del color como
también de la presencia de metal requiere además un considerable
tiempo que, tal como se describe en el documento
DE-A1 40 17 129, condiciona también una velocidad
lenta de transporte del material a granel.
Otras propuestas, como por ejemplo la del
documento DE-A1 42 35 956, en la que se registra la
ultraestructura superficial de los materiales mediante irradiación
con ondas electromagnéticas, requieren igualmente mucho esfuerzo en
la evaluación y exigen un tratamiento lógico que consume tiempo. Se
han hecho otras propuestas para aumentar la precisión de separación
en las mezclas de materiales, como por ejemplo en el modelo de
utilidad alemán DE-U 93 09 786.
Por último, en el documento DE-A1
40 17 274 se describe un dispositivo para reconocer y extraer
partículas metálicas, en el que se hallan dispuestos diferentes
canales de caída con bobinas detectoras cada una de las cuales
controla un mecanismo de válvula para desviar material a granel con
capacidad de caer en forma de llovizna. Sin embargo, en el caso del
material triturado, por ejemplo chatarra de automóviles, surgen
inevitablemente también componentes situados por encima de la
magnitud nominal que bloquearían inmediatamente estos canales. Estos
canales tienden también a obstruirse en el caso del material a
granel.
Es deseable además, dependiendo del material a
granel que hay que separar, poder regular con posterioridad la
precisión de separación para tener en cuenta las diferentes
composiciones del material a granel y poder separar las porciones
deseadas.
Se sabe así, por ejemplo, que la chatarra del
desguace de automóviles se diferencia considerablemente en función
del país de origen. Mientras que en la chatarra de automóviles
europeos existen muchos metales ligeros y componentes de plástico,
en la chatarra de los coches estadounidenses se encuentran
esencialmente más componentes de acero especial cuya separación
resulta aquí especialmente valiosa.
Se sabe, además, que el tamaño y la forma de las
partes que hay que separar dependen, además de los materiales
utilizados en los vehículos, también del tipo de máquina
trituradora. Sin embargo, una vez que una primera carga ha sido
suministrada a la empresa preparadora, por lo general hay que
suponer que durante mucho tiempo (los años siguientes) llegarán
piezas de tamaño y forma similares y, por consiguiente, se
mantendrán esencialmente iguales los parámetros de separación al
funcionar el dispositivo clasificador.
Del documento
EP-A-0 876 852 se conoce un
procedimiento según la definición de la reivindicación
principal.
La invención tiene como objetivo crear un
procedimiento para separar estas fracciones metálicas, debiendo
producirse la separación rápidamente y de manera segura también
para piezas mayores.
Precisamente para las piezas mayores es necesario
controlar las toberas de soplado de tal manera que se sople
correctamente a las piezas, ya que un soplado demasiado corto o
demasiado temprano (tal como resulta de una respuesta temprana de
los detectores de metal según el estado actual de la técnica en el
caso de objetos grandes) no lleva correctamente las piezas a una
nueva trayectoria. En el desmenuzamiento se producen también muchas
piezas alargadas que resultan difíciles de expulsar mediante
soplado.
Según la invención, esto se consigue mediante las
características de la reivindicación principal. Las restantes
reivindicaciones reproducen formas de realización ventajosas de la
invención.
Es especialmente ventajoso que mediante la
disposición según la invención de un sensor electromagnético,
situado ventajosamente por debajo de una cinta transportadora que
discurre horizontal, se puede registrar no sólo la señal digital,
metal: SI / NO, sino también el curso de la señal, a partir de cuyos
detalles, concretamente a partir del ascenso de su flanco, puede
deducirse el tamaño y el material de las distintas piezas.
Mediante la posición de las piezas planas
esenciales sobre la cinta transportadora puede considerarse que la
distancia del centro de gravedad de la masa al sensor es la misma
para todas las piezas.
Mediante el sensor descrito con más detalles en
la segunda parte de la memoria en base a los dibujos, es posible
generar corrientes de Foucault en una pieza de metal que hay que
separar, en particular las de aluminio o acero especial, que
generan entonces, por su lado, un campo magnético que actúa en
contra del campo de excitación. Mediante la creación del campo,
pero en especial mediante las pérdidas de conducción que
experimentan las corrientes de Foucault en el metal, se provoca una
pérdida de energía en el sensor generador de campos que como
amortiguación de este oscilador es un grado de la medida, la
distancia y el tamaño del objeto. Las distintas partículas que hay
que separar se calientan un poco debido a las corrientes de
Foucault.
Aunque hasta la fecha la generación de campos
antagonistas mediante corrientes de Foucault, inducidas mediante
campos intensos, se ha utilizado para desviar de la trayectoria de
caída partículas en las que se producen campos parásitos, esta
desviación viene determinada por la geometría del objeto y las
corrientes de Foucault que fluyen en el objeto y menos por el
propio material y tampoco es en modo alguno óptima en sus
componentes de dirección.
La invención, por el contrario, "mide" la
partícula y controla un listón de toberas de soplado que, con una
corriente de aire adecuada, expulsan la partícula durante un tramo
de caída que, por ejemplo, está conectado a una cinta
transportadora que discurre horizontal. Con ello, para las
partículas seleccionadas se garantiza una trayectoria siempre igual
mucho mejor que mediante un campo muy intenso, que induce en todos
los objetos corrientes de Foucault de distinta intensidad para la
expulsión.
Con la invención es posible, además, evaluar
mediante cálculo los datos registrados para un objeto, en concreto
el tamaño y la intensidad de la corriente de Foucault causada (la
pendiente del ascenso del flanco del curso de la señal permite
deducirlo), donde la intensidad de la respuesta del objeto, es
decir, o bien su masa o su material en caso de masas comparables de
las partículas,
- 1)
- puede determinarse mediante integración matemática en la superficie de un "pico", o bien, algo que puede realizarse de manera sencilla con aparatos en la instalación,
- 2)
- puede tenerse en cuenta la variación de la distancia entre el sensor modificado y la corriente de material a granel,
de tal manera que, en ambos casos,
puedan modificarse fácilmente los límites de respuesta para la
separación.
El registro óptico opcional de las partículas
sobre la cinta o también al comienzo del tramo de caída ofrece una
gran ventaja, puesto que brinda la posibilidad de una información
precisa de la posición que, a su vez, permite soplar sobre el centro
de gravedad de las partículas mediante las toberas de aire,
dispuestas con mucha mayor densidad que las bobinas y provistas de
puntos de acción determinados con exactitud, y provocar con ello
una alteración óptima de la trayectoria.
Mediante una pluralidad de sensores que se
disponen juntos transversalmente a la corriente de material a
granel, puede vigilarse toda la corriente de material a granel y
obtenerse una información adicional -la de metal/ningún metal- sobre
los objetos registrados ópticamente y, en caso de una selectividad
suficiente, basándose en el tamaño del objeto y la información de
los sensores, también es posible decidir sobre el tipo de
metal.
Ya que la distribución del campo de cada una de
las bobinas de sensores LC disminuye intensamente hacia el borde, se
propone disponer, como mínimo, dos hileras desplazadas entre
sí.
La invención propone también, además de los
sensores dispuestos a la misma distancia de la corriente de material
a granel, colocar otros sensores a otras distancias de la corriente
de material a granel para reconocer de esta manera fracciones en la
corriente de material a granel con alcances de respuesta
esencialmente distintos y, con ello, hacer posible la separación de
determinadas fracciones entre los límites superior e inferior.
Sin embargo, también pueden preverse sensores
optoelectrónicos que puedan cualificar las señales obtenidas del
reconocimiento electromagnético con señales registradas
optoelectrónicamente, es decir, por ejemplo el tamaño y el color del
objeto.
Una ventaja adicional de la invención es la
posibilidad del cambio de lógica, es decir, separar por soplado la
fracción metálica utilizable o separar por soplado la fracción de
plástico utilizable según sea lo que proporcione con mayor pureza
la fracción comercial deseada.
Otras características y ventajas de la invención
se deducen de los dibujos. Se muestra:
Fig. 1 una representación esquemática de un
dispositivo clasificador, y
Fig. 2 una geometría de la disposición de las
bobinas.
El dispositivo muestra, tal como se indica
esquemáticamente en la Fig. 1, medios 10 transportadores de
material a granel, una cinta transportadora que se conecta
opcionalmente con un plano inclinado 12 para paralelizar las
diferentes partículas.
Se registran entonces en caída libre los
distintos objetos mediante una cámara 14 de líneas, que representa
la corriente de objetos mediante líneas y que conduce sus señales
hacia un elemento electrónico que distingue los objetos
individuales al evaluar una pluralidad de líneas y divide estos
objetos en clases de color y, eventualmente, de forma y que, sobre
todo, registra para cada uno de los objetos la correspondiente
información del sensor procedente de las bobinas detectoras 18 para
dar, a partir de ello, una orden de soplado exactamente localizada
a una serie de toberas 20 de soplado.
Las toberas 20 de soplado pueden también separar
mediante soplado objetos alargados, y aquellos otros a los que no
responden las bobinas sensoras 18, modificando la trayectoria, por
ejemplo hacia la derecha por detrás de un tabique separador 22.
Puesto que las bobinas sensoras 18 presentan en
el borde un comportamiento de respuesta peor que en el centro, se
propone colocarlas en dos hileras separadas entre sí por espacios
vacíos. El desfase temporal en la respuesta a las partículas de
material a granel (que en la Fig. 2 pasan de arriba hacia abajo)
puede adaptarse sin gran esfuerzo, con medios de tratamiento de
señales, al recorrido hacia el elemento electrónico de control.
Ya que la mayoría de las bobinas sensoras 18,
realizadas como circuitos oscilantes LC, están previstas por debajo
de una sección esencialmente horizontal de la corriente de material
a granel, tiene la ventaja de que la variable de la distancia a la
bobina, que influye intensamente en el resultado, varía mínimamente
de un objeto al siguiente ya que éstos se sitúan con su centro de
gravedad muy próximos a la cinta transportadora.
Mediante los circuitos oscilantes se inducen
corrientes de Foucault de alta frecuencia cuya presencia causa una
amortiguación de las bobinas 18, que señala la presencia de una
partícula metálica pero que no es todavía adecuada para determinar
la posición de soplado. Incluso una pluralidad de hileras de
sensores no proporciona de manera suficiente esta información de
tal modo que hay previstos medios optoelectrónicos adicionales, en
concreto la cámara 14 de líneas, para registrar la posición de cada
una de las partículas de material a granel. También puede haber
prevista una iluminación 16 con luz transmitida o reflejada. La
cámara 14, la iluminación 16 y también las toberas de soplado 20
pueden estar colocados también en el lado de la trayectoria opuesto,
frente a la representación de la Fig. 1, o para contemplar tanto el
lado anterior como el lado posterior pueden utilizarse también dos
o más cámaras. Una variante de este tipo resulta especialmente
adecuada para la correcta separación de materiales compuestos, tales
como los que aparecen en medida creciente en la chatarra de
automóviles.
En el caso de los materiales compuestos podrá
reconocerse si, por ejemplo, existen tubos con abrazaderas
metálicas, pudiéndose establecer en el software de la instalación
una disposición previa para introducir estas fracciones. Puede
resultar deseable al efecto introducirlas debido al pequeño
porcentaje de metal de la fracción metálica o debido al porcentaje
predominante de goma de la fracción no férrica.
Es ventajoso utilizar bobinas sensoras 18 lo más
pequeñas posible con frecuencias altas en un orden de magnitud de
100 kHz. Con ello resulta, tal como se indica en la Fig. 2, con
unas dimensiones de la bobina de 35 mm y una distancia de punto
medio a punto medio de una hilera de 50 mm, una trama de sensores
de 25 mm, o sea, un solapamiento de 10 mm a cada lado de la bobina.
Esto se corresponde con la zona exterior rayada.
Para una anchura de trabajo de, por ejemplo, 1200
mm y una velocidad del producto de 2,0 m/s, con un número de 48
sensores por hilera y una velocidad de exploración de 0,2 kHz para
un tamaño de partícula de 50 mm, se obtiene un número de ocho
valores de medición por partícula, que permite perfectamente
evaluar los flancos de la señal.
El tratamiento de la imagen puede mejorar
entonces la resolución vertical de los sensores de metal de 10 mm
hasta 1 mm, ya que aquí se puede trabajar con una trama de 0,5 mm y
una velocidad de exploración de 2 kHz.
Las bobinas sensoras 18 están dispuestas en una
olla estrechamente concentrada mediante las líneas de campo y que
irradia hacia arriba a través de un lado terminal abierto, que está
configurada de una pieza con un núcleo de ferrita 24 (diámetro
aprox. 10 mm) dispuesto perpendicular en el centro.
La tensión de servicio se sitúa ventajosamente en
20 - 30 V de tensión continua y para ajustar la sensibilidad de
respuesta hay previstos, junto a un potenciómetro, medios para
desplazar las bobinas sensoras 18 de una hilera alejándolas a
diferentes distancias de la corriente de material a granel.
Esto se consigue a nivel de aparatos mediante un
cajón vertical para cada una de las hileras de bobinas sensoras 18,
que puede ajustarse de manera fina mediante un accionamiento de
husillos y que también puede desplazarse más rápidamente mediante
electroimanes como mínimo en dos planos distintos, controlándolo por
un programa.
Las señales recibidas por cada una de las bobinas
se conducen, a través de un desmodulador, hacia un circuito de mando
para evaluar las señales con respecto a su altura.
Claims (3)
1. Procedimiento para separar fracciones
metálicas de una corriente de materiales a granel que se mueve
mediante medios (10) transportadores de material a granel, en la
que las partículas del material a granel avanzan con una anchura
máxima prefijada, con toberas (20) de soplado que están dispuestas a
lo largo de la anchura de la corriente de material a granel y que
pueden accionarse para la separación selectiva por soplado de las
partículas de material a granel con objeto de modificar su
trayectoria hacia una segunda corriente parcial derivada,
pudiéndose controlar de manera individual las toberas (20) de
soplado dependiendo de los resultados de la exploración de los
sensores (18), caracterizado por
- -
- el registro de la pendiente del flanco de amortiguación de cada uno de una pluralidad de campos de alta frecuencia inducidos por circuitos oscilantes LC y configurados en una sección horizontal de la corriente de material a granel,
- -
- evaluación matemática de la pendiente del flanco, y
- -
- control de una o varias de las toberas (20) de soplado adecuadas para desviar la partícula hacia la corriente parcial derivada.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por la correlación de las propiedades
electromagnéticas registradas de una partícula con los datos
registrados ópticamente para determinar la clase de una
partícula.
3. Procedimiento según una de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado por la correlación de las
propiedades electromagnéticas registradas de una partícula con los
datos de color de alta resolución determinados ópticamente en el
caso de la partícula.
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