Una máquina astilladora es un equipo especializado utilizado para triturar troncos, costeras y otros tipos de materia prima relativamente largos con secciones transversales pequeñas que no contienen clavos u otras impurezas que puedan desafilar las cuchillas. Dependiendo de la necesidad, las astilladoras se ajustan para producir astillas en tres tamaños diferentes basados en la longitud de las fibras:
- 15-25 mm (0.6-1 pulgada) – el tamaño más adecuado para una posterior transformación en pellets, un secado simple para obtener astillas para ahumar, o colorear para mantillo de colores. Si se cumplen otros parámetros, se puede denominar "tecnológica" de forma condicional.
- 30-50 mm (1.2-2 pulgadas) – el tamaño más popular para uso como combustible en calentadores y calderas con una capacidad de 1 MW, ya que con este tamaño de astilla se alcanza la máxima productividad de las astilladoras, y este tamaño generalmente es fácil de transportar mediante alimentadores de tornillo.
- 50-100 mm (2-4 pulgadas) – un tamaño para grandes casas de calderas con alimentación de combustible hidráulica y parrillas móviles, usualmente obtenido en grandes astilladoras de residuos de procesamiento secundario.
Para la producción de pellets, obtener una fracción dentro de 25 mm (1 pulgada) es lo más rentable. Esto se debe a que la madera húmeda es relativamente fácil de cortar a través de las fibras, pero las fibras son extremadamente difíciles de romper bajo los golpes de los martillos durante la molienda posterior. Aumentar la potencia de la astilladora 1.5 veces para reducir el tamaño de la astilla permite una reducción de tres veces en el consumo de electricidad cuando se trituran astillas crudas a una fracción adecuada para un secado de calidad.
Las máquinas astilladoras se dividen en tipos de disco y tambor según el diseño del mecanismo de trabajo. Las astilladoras de disco son mucho más baratas y fáciles de fabricar porque utilizan la inercia del rotor, lo que reduce la carga sobre los rodamientos, y en modelos pequeños, semi-industriales, permiten montar el rotor directamente en el eje del motor. La capacidad de alimentar el material en ángulo con respecto al plano del rotor en estas astilladoras no solo reduce la carga de impacto, sino que también facilita la atracción natural de las piezas. Esto elimina la necesidad de mecanismos de alimentación adicionales, pero reduce la calidad de las astillas y la productividad. Otra ventaja de las unidades de disco es la posibilidad de instalar martillos en el rotor para una trituración adicional de las astillas, lo cual se utiliza con éxito en la producción de materia prima para arbolita en pequeñas cantidades. Una desventaja de las astilladoras de disco, especialmente sin alimentación forzada, es el atasco con materias primas fibrosas. Cuando se alimentan costeras muy delgadas y húmedas, las fibras de la corteza pueden enrollarse alrededor del eje y atascar el espacio entre la carcasa y el rotor.
Astilladoras de tambor son la opción clásica para la producción industrial de astillas. Presentan unidades de rodamientos masivas, un mecanismo de alimentación de material confiable y ajustable, mayor productividad, intervalos de mantenimiento más prolongados y bajos costos de producción de astillas.
Ambos tipos de máquinas pueden equiparse con sistemas de alimentación, monitoreo de carga, lubricación automática y otros mecanismos que minimizan el tiempo de trabajo y los costos operativos. Dadas las cargas de impacto y la posibilidad de atascos con parada completa, la transmisión por correa desde el motor principal se considera la más confiable y segura para las astilladoras. Se recomienda encarecidamente instalar varios botones de parada de emergencia en proximidad al mecanismo de alimentación y al transportador para evitar accidentes e lesiones.
Con cada rotación del rotor o tambor, el material suele ser cortado de dos a cuatro veces, dependiendo del número de cuchillas instaladas. A veces, las cuchillas excesivamente largas se dividen en varias partes y se colocan de forma escalonada, lo que no solo distribuye la carga sino que también minimiza las pérdidas en caso de ruptura de una cuchilla. El número de cuchillas instaladas solo influye indirectamente en el tamaño de las astillas y generalmente se calcula en función de la capacidad de producción requerida y la carga específica.
El acero utilizado para las cuchillas necesitar ser extremadamente duro para la resistencia al desgaste, pero también capaz de soportar cargas de impacto, ya que el contacto accidental con clavos o grava no debe causar astillado o agrietamiento profundo. La adición de tungsteno a las aleaciones proporciona estas propiedades, por lo que las cuchillas hechas de acero 6ХВ2С requieren afilado 2-3 veces menos frecuentemente que aquellas hechas de 6ХС y cuestan solo 1.5 veces más.
El ajuste del tamaño de astillas en una máquina de disco sin unidad de alimentación se maneja proyectando la cuchilla fuera del plano del rotor. El yunque o contracuchilla solo afecta indirectamente el tamaño de las astillas, asegurando un corte de calidad sin fuerzas de desgarro excesivas. Un tamaño de astilla de 20-30mm (0.8-1.2 pulgadas) se logra típicamente con una proyección de cuchilla de 12-13mm (0.5 pulgadas) desde el plano del rotor cuando el material alimentado está en un ángulo de 45-60° a este plano. Como algo raro, pueden encontrarse insertos limitadores especiales bajo las cuchillas de una máquina de tambor que limitan la capa de corte y reducen significativamente el tamaño de las astillas. Se desaconseja altamente la modificación de estas máquinas, ya que probablemente puede causar severos daños mecánicos al equipo y lesiones al personal.
El ajuste del tamaño de las astillas en las máquinas con unidad de alimentación se logra ajustando la frecuencia de rotación de los transportadores y los rodillos alimentadores. A menudo, el panel de control incluye protección contra sobrecarga, que detiene la alimentación de material al alcanzar el 90% de carga nominal y la reanuda cuando cae por debajo del 50%. Gradualmente ralentizar la alimentación en relación con la carga es altamente desaconsejado, ya que esto producirá astillas de tamaños muy variables dependiendo del tamaño inicial del material. Una criba se usa a menudo en las máquinas de tambor pero no regula el tamaño de astilla de la masa principal de materia prima. Su propósito es redirigir trozos grandes para re-trituración. Instalar una criba que sea demasiado fina resultará en bloqueos frecuentes y una disminución abrupta de la productividad.
Se debe prestar especial atención al diseño y ubicación de los rodillos de alimentación. Típicamente, un transportador comienza directamente debajo de ellos, que lleva las astillas desde la astilladora. Un espacio entre los rodillos demasiado grande permite que piezas de madera más grandes ingresen al producto terminado. Si es imposible reemplazar la sección acanalada, se puede instalar un canal debajo de la unidad de alimentación para eliminar piezas grandes.
Ralentizar la alimentación en 2-3 veces reduce proporcionalmente la productividad, por lo que al seleccionar equipos, se deben dividir los valores indicados y verificados entre tres. Por ejemplo, una astilladora de tambor con dos cuchillas, un motor de 55 kW, y un ancho de cuchilla de 600mm (24 pulgadas), se anuncia para producir 20 metros cúbicos sueltos por hora de astillas de 50mm (2 pulgadas). Por lo tanto, solo se pueden lograr 7-10 metros cúbicos (247-353 pies cúbicos) de astillas finas, de las cuales se pueden producir 1-1.5 toneladas (2200-3300 libras) de pellets con un contenido de humedad del 55% del material crudo inicial.
La forma más sencilla de ahorrar en la compra es pedir una máquina del mismo tamaño pero con tres o cuatro cuchillas, aumentando proporcionalmente la potencia del motor. Esto permite mantener la productividad al cambiar a un tamaño de astilla más fino, manteniendo la carga en las partes de trabajo dentro de los límites calculados.
Es recomendable comprar un dispositivo de afilado con un sistema de refrigerante y varios juegos de cuchillas desde el principio, para que siempre tengas reemplazos listos para la instalación. Los tornillos de montaje de las cuchillas deben tener una resistencia de al menos 10.9, y deben reemplazarse correctamente cada vez que se quitan las cuchillas, y luego apretarse estrictamente utilizando una llave de torque. La colisión de una cuchilla con una contracuchilla a menudo resulta en la expulsión del tambor de la carcasa, el desprendimiento de la parte superior del dispositivo de alimentación, y otros accidentes extremadamente peligrosos para los empleados.
La máquina astilladora más económica y conveniente para comprar y operar es aquella en la que se instalan cuchillas tipo garra en lugar de hojas largas. Normalmente, con un ancho de tambor de 600 mm (24 pulgadas), se pueden acomodar de 5 a 11 cuchillas, y esto tiene poco efecto en la fracción de astillas. Reducir el número de cuchillas disminuye las pérdidas de tiempo para el afilado y mantenimiento. Para mantener la longitud total del filo de corte para el mismo tipo de máquina y potencia, el número de ranuras de instalación generalmente se duplica. Así, un tambor de tres cuchillas se reemplaza por un tambor con seis ranuras de instalación para garras. Las filas se instalan con un desplazamiento igual al ancho de una cuchilla, permitiendo un corte en espiral. Como resultado, la parte de corte estrecha no solo corta las fibras, sino que también crea impactos laterales significativos y rompe pequeños fragmentos. Esto produce un material suficientemente pequeño para ser alimentado al secador, evitando así toda una gama de equipos para moler aún más las astillas húmedas. El efecto máximo de tal máquina astilladora se logra al procesar madera redonda húmeda y costeras en biocombustible.
Máquina astilladora con alimentación de tolva es una opción prometedora considerando el aumento de los precios del combustible y el endurecimiento de las normas ambientales para el uso de los recursos forestales. Es ideal para astillar tocones, piezas de troncos no estándar y otros desechos de la tala de bosques. Se instala una tolva sobre el tambor equipado con cuchillas, similar a las picadoras de pacas de paja. La fracción de astillas no está fuertemente regulada por la protuberancia del tambor sobre la superficie de soporte, y se pueden aplicar insertos restrictivos para regular la capa de corte.
La tolva con paletas tiene una altura relativamente baja, con un embudo ancho sobre ella para facilitar el procesamiento de tocones torcidos junto con raíces. Esta unidad se puede llamar un shredder universal para triturar madera cruda y otros trozos grandes de biomasa para producir astillas de combustible grandes. Si el producto primario se tamiza para eliminar la mayor parte de la arena y el suelo, y se instala limpieza adicional en la línea de producción, se pueden producir pellets de combustible de calidad industrial al menos.
Astilladores de tornillo, cortadores de leña semiautomáticos y unidades similares son poco aplicables para el procesamiento masivo de madera y no son rentables para su uso en plantas de biocombustibles. Son complejos y costosos de mantener o tienen baja productividad, o proporcionan una materia prima de baja calidad. Por ejemplo, un shredder en el que el tambor consiste en varias docenas de sierras circulares está disponible. Estas sierras pueden ser afiladas automáticamente y están disponibles para su compra. Sin embargo, al recalcular el costo de compra y las horas de trabajo por tonelada de materia prima, son significativamente menos eficientes que los métodos tradicionales, aunque proporcionan una fracción fina de inmediato. El astillador de tornillo proporciona una fracción de astillas casi ideal con mínimas impurezas de aserrín, pero el afilado y mantenimiento requieren habilidades injustificadamente altas en áreas rurales y los consumibles muestran costos relativamente altos.
