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Solutions de alto voltaje para el reciclaje de materiales

En Suiza, actualmente hay 29 plantas de generación de residuos en energía (WTE), que incineran todos los desechos no reciclables de una manera respetuosa con el medio ambiente.

Sin embargo, no todo termina en llamas: alrededor de 100 kg de escoria que contiene componentes no quemados se generan por persona por año. La escoria suele ser vertedero, pero aún contiene materiales valiosos. El especialista en “Waste to Value” Selfrag AG está abordando este problema: la compañía ha construido una planta piloto en Full-Reuenthal, Aargau, donde se utiliza un proceso especial para recuperar recursos como metales, por ejemplo, hierro, aluminio o cobre, y minerales de la escoria. “Cucharas, monedas de dos francos, tornillos, casi no hay nada que no termine en la basura. Nuestra misión es recuperar tantos materiales valiosos como sea posible de la escoria”, explica Jürgen Kalke, ingeniero eléctrico de Selfrag.

Un tratamiento especial sofisticado

En Full-Reuenthal, Selfrag procesa actualmente 35.000 toneladas de escoria anualmente de las plantas de transformación de residuos en energía en Turgi, Renergia Luzern y Buchs. La llamada escoria cruda se arroja al búnker de material y se transporta por grúa al “Grizzly”, un tamiz de cribado considerable, donde se retienen las piezas más grandes. A partir de ahí, se mueve a través de sistemas transportadores a la planta modular “Residuo-valor”. Las piezas de metal ligero se extraen mediante separadores magnéticos y la escoria se tamiza hasta que quede la fracción objetivo, con componentes no mayores de 40 mm. El resto se ordena a mano, revelando material no quemado, que se envía de vuelta a la planta de transformación de residuos en energía. “Nuestro objetivo es recuperar metales y materiales cerámicos que equivalen al 50% de la escoria cruda entregada”, explica Kalke.

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Gracias a su propia fragmentación de alto voltaje, Selfrag puede recuperar alrededor de un 20% más de materiales valiosos de la escoria que otras plantas.

Luego, la fracción objetivo pasa a través de varias pantallas secas y húmedas y se clasifica por tamaño y densidad. Una fracción entra en el corazón de la planta: dos generadores de 3,5 toneladas, desarrollados y patentados por Selfrag, separan aún más el material utilizando pulsos de alto voltaje similares a los de un rayo. Con un sistema de condensadores, alcanzan un voltaje de 200 kV y se descargan hasta 20 veces por segundo. Estas descargas se producen en el agua y generan un flujo de corriente muy alto. La corriente viaja a lo largo de los límites de grano de los materiales, separándolos selectivamente, con la ayuda de la onda de choque. “La fragmentación de alto voltaje hace que nuestro procesamiento sea único y nos permite recuperar aproximadamente un 20% más de material que otras plantas”, enfatiza Kalke.

Siemens nos ha estado apoyando durante mucho tiempo. Por lo general, los componentes electrónicos no están certificados para su uso en entornos de alto voltaje, por lo que nosotros mismos sometemos las piezas a estas rigurosas pruebas; los productos Siemens funcionan muy bien en este contexto.
Josef Mullis, Ingeniero Eléctrico, SF Ingeniería Eléctrica

Enfoque paso a paso en un entorno desafiante

Recuperar materiales valiosos es complejo y exigente, por lo que no es sorprendente que toda la planta esté equipada con más de 900 dispositivos de campo, como motores, válvulas y sensores. “Siemens nos ha estado apoyando durante mucho tiempo. Por lo general, los componentes electrónicos no están certificados para su uso en entornos de alto voltaje, por lo que nosotros mismos sometemos las piezas a estas rigurosas pruebas; los productos Siemens funcionan muy bien en este contexto”.

La ingeniería de la planta fue manejada por la compañía de automatización SF Elektro-Engineering AG. “Nos encargamos de todo, desde la planificación eléctrica y la adquisición de materiales hasta la programación del software para los controladores, las unidades y WinCC, así como las interfaces a los sistemas externos, hasta la puesta en marcha”, resume Josef Mullis, ingeniero eléctrico de SF Elektro-Engineering, describiendo el ambicioso proyecto. El hecho de que la planta se haya completado a tiempo es gracias a la previsión del socio de soluciones Siemens de Flums: “Durante y después de la pandemia, abastecimos nuestro almacén con los componentes más importantes, lo que nos permitió suministrar Selfrag rápidamente”, recuerda Mullis. Kalke confirma que esta planificación proactiva fue una gran ventaja. El diseño modular de la planta también resultó efectivo: “Mientras los electricistas todavía estaban trabajando en el cableado en un área, ya pudimos probar otros módulos de la planta. Este enfoque paso a paso también demostró ser una gran ventaja durante el período de puesta en servicio de tres meses. Uno de los desafíos fueron las duras condiciones ambientales en la gran sala: el polvo, la humedad y los humos ácidos en el aire tenían que mantenerse alejados de la centralita utilizando las medidas de protección adecuadas”.

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La planta de producción está controlada por una CPU de seguridad 1512F y una S7-1517. Se instalan controladores Siemens adicionales en tres módulos y el filtro presiona dentro de la planta.