Para os pequenos e médios produtores de biomassa, a Moinho de pellets de madeira de matriz plana representa o equilíbrio ideal entre o investimento de capital, o binário operacional e a densidade dos pellets. A nossa análise metalúrgica na Lansonmachines conclui que, embora os moinhos de matriz em anel dominem o sector industrial de grande escala, a conceção de matriz plana oferece capacidades superiores de alimentação vertical e um maior esforço de pressão por polegada quadrada para materiais difíceis de unir, como as aparas de madeira dura. A conclusão é clara: para operações que produzem menos de 800 kg/hora, um sistema de matriz plana equipado com uma matriz de aço-liga endurecido a vácuo (classificação 58-62 HRC) proporciona o custo mais baixo por tonelada de produção, mantendo a durabilidade superior das pelotas. Este artigo apresenta uma dissecação técnica da maquinaria, a ciência dos materiais por detrás das placas de matriz e os parâmetros operacionais necessários para transformar aparas de madeira em bruto em combustível de alto teor calorífico.

Principais atributos

Matéria-prima	Erva, Casca de arroz, Serradura de madeira, Biomassa, Palha,...	pontos-chave de venda	Fácil de operar
componentes principais	Rolamento, Motor, Bomba, Engrenagem, PLC, Motor, Vaso de pressão...	tensão	380V/50HZ
garantia	1 ano	relatório de ensaio de máquinas	Fornecido
vídeo de saída - inspeção	Fornecido	diâmetro dos grânulos (mm)	6 – 9
produção (kg/h)	1000 - 1500 kg/h	local de origem	Henan, China
potência do motor (kw)	90	peso (kg)	1000
nome da marca	Lanson	dimensão(1*w*h)	1850*1050*1800MM
Nome	Máquina de pelotização de madeira de biomassa	Utilização	Máquina para produção de pellets de combustível de serragem
Capacidade	1-2t/h	Cor	Pedido do cliente
Serviço pós-venda prestado	Suporte técnico de vídeo	Serviço pós-garantia	Suporte técnico por vídeo Suporte online
Vantagem	Alta eficiência de produção	Serviço	24 horas
Marca	Lanson	Embalagem	Embalagem standard em madeira

1. A ciência dos materiais da matriz plana: a perspetiva de um metalúrgico

O coração de qualquer máquina de pellets de madeira é a interação entre o invólucro do rolo e a placa da matriz. Na minha função na Lansonmachines, encontro frequentemente clientes que subestimam os requisitos metalúrgicos do processamento de aparas de madeira. Ao contrário dos pellets de ração, as fibras de madeira são abrasivas e requerem uma pressão imensa para plastificar a lignina natural.

Seleção de ligas e tratamento térmico

O aço-carbono padrão falha rapidamente sob o stress térmico da peletização da madeira. Defendemos e utilizamos aços estruturais de liga de alta qualidade, nomeadamente 20CrMnTi ou 40Cr, para o fabrico de matrizes planas.

• Carburação: O molde deve ser submetido a um processo de carbonitretação. Este processo difunde o carbono e o azoto na superfície do metal, criando uma caixa resistente ao desgaste e mantendo um núcleo duro e dúctil.

• Gradiente de dureza: A dureza ideal para uma matriz plana de aglomerado de madeira não é uniforme. A superfície requer uma dureza Rockwell (HRC) de 60-62 para resistir à abrasão da sílica encontrada na casca da madeira. No entanto, o núcleo deve permanecer com HRC 45-50 para evitar fissuras catastróficas sob a carga cíclica dos rolos.

• Têmpera em vácuo: Para garantir que os furos da matriz não se deformam durante o endurecimento, a têmpera em vácuo é superior à têmpera em óleo. Isto mantém a geometria exacta dos orifícios de compressão, assegurando um diâmetro uniforme das pelotas.

Nota do especialista: Se a sua ferramenta se desgastar em menos de 500 horas de funcionamento, é provável que o fabricante tenha utilizado o aço standard 45# sem um endurecimento adequado.

Grau do material	Dureza da superfície (HRC)	Resistência ao desgaste	Resistência à fadiga	Aplicação recomendada
45# Aço carbono	40-45	Baixo	Baixo	Alimentos macios / estrume animal
Liga de 40Cr	50-55	Médio	Médio	Madeira macia / Serradura
20CrMnTi	58-62	Elevado	Elevado	Aparas de madeira de folhosas / Biomassa
Aço inoxidável (4Cr13)	52-56	Elevado (Corrosão)	Elevado	Biomassa de qualidade alimentar / corrosiva

2. Mecânica de Engenharia: Como funciona a prensa de matriz plana

A compreensão das forças vectoriais no interior da câmara de peletização explica a razão pela qual esta conceção é especialmente adequada para aparas de madeira.

Alimentação vertical e gravidade

Ao contrário das máquinas de moldes em anel que dependem da força centrífuga para distribuir o material, os moinhos de moldes planos utilizam a gravidade. A matriz é posicionada horizontalmente. As aparas de madeira entram pela parte superior e caem diretamente entre os rolos e a superfície da matriz. Este mecanismo de alimentação vertical evita a formação de pontes e bloqueios, um problema comum no processamento de materiais leves e fofos, como aparas de pinho ou paletes esmagadas.

A interação rolo-matriz

Existem duas configurações mecânicas principais no mercado:

1. Matriz rotativa / Rolo estacionário: A matriz gira, conduzindo o material sob rolos estáticos. Isto é comum em unidades mais pequenas (PTO ou pequenas unidades eléctricas).

2. Matriz fixa / Rolo rotativo: Os rolos orbitam o dado. Esta é a Preferência da Lansonmachines para aparas de madeira.

   • Porquê? Quando os rolos se movem, criam uma ação de mistura secundária. Esta ação evita que a matéria-prima se acumule em “zonas mortas” no interior da câmara. Os rolos activos esmagam as aparas de madeira, forçando-as a passar pelos orifícios cónicos da matriz estacionária.

3. Parâmetro crítico: O rácio de compressão

O rácio de compressão (CR) é a especificação técnica mais importante quando se encomenda um molde. É definido como o comprimento efetivo de trabalho do furo da matriz dividido pelo diâmetro do furo ($L/D$).

Um desajuste no CR conduz a duas falhas:

1. Bloqueio: A relação é demasiado elevada. A fricção é tão grande que a madeira arde no interior do furo e não pode ser extrudida.

2. Fluffing: O rácio é demasiado baixo. O material não é mantido sob pressão durante o tempo suficiente para aquecer a lenhina. O granulado desfaz-se imediatamente.

Cálculo para tipos de madeira

Diferentes espécies de madeira possuem diferentes densidades aparentes e teores de lenhina.

• Madeiras de coníferas (pinheiro, abeto, abeto): Elevada lenhina natural, baixa densidade. Requer um CR mais elevado (por exemplo, 1:5 a 1:6) para gerar fricção suficiente para ativar o aglutinante.

• Madeiras de folhosas (carvalho, nogueira, bétula): Alta densidade, menor disponibilidade de lignina. Requer um CR mais baixo (por exemplo, 1:3,5 a 1:4,5). A madeira já é densa; uma compressão excessiva pode encravar a máquina.

4. Preparação de matérias-primas: Das aparas à matéria-prima

Um equívoco comum é que uma “prensa de pellets de aparas de madeira” pode aceitar diretamente aparas de madeira cruas de 5 cm. Isto é mecanicamente impossível para a câmara de peletização. As aparas têm de ser processadas primeiro.

Redução de tamanho (moagem de martelo)

A prensa de matriz plana requer um tamanho de partícula consistente. As aparas de madeira devem ser pulverizadas em serradura ou pó fibroso com um diâmetro não superior ao tamanho do orifício da matriz (normalmente 6 mm).

• Tamanho ideal das partículas: 3mm a 5mm.

• Se as partículas forem demasiado grandes, não entrarão nos orifícios da matriz, fazendo com que os rolos “saltem” e vibrem excessivamente, danificando os rolamentos do veio principal.

Equilíbrio de humidade

O metal interage com a madeira húmida de forma diferente da madeira seca.

• Demasiado húmido (>18%): A água cria uma barreira de vapor. O granulado “explode” à saída da matriz devido à expansão do vapor (popcorning).

• Demasiado seco (<8%): Falta de lubrificação por vapor. O atrito faz com que a temperatura da matriz de aço aumente (>100°C), carbonizando a madeira e potencialmente recozendo (amolecendo) a superfície da matriz.

• O ponto ideal: O teor de humidade de 12% a 15% é obrigatório para um desempenho ótimo da matriz plana Lansonmachines.

5. Matriz plana vs. matriz em anel: uma comparação honesta

Orientamos frequentemente os clientes industriais para as matrizes de anel para produções maciças, mas a matriz plana tem uma vantagem distinta para perfis de utilizadores específicos.

Caraterística	Moinho de pelotização de matriz plana	Moinho de pelotização com matriz de anel
Rendimento	Baixa a média (50 kg - 800 kg/h)	Alta (1 tonelada - 20 toneladas/hora)
Geração de pressão	Alta (Folga ajustável do rolo)	Moderado (Reliance centrífugo)
Eficiência energética	Menor por máquina, maior por tonelada	Maior eficiência operacional à escala
Manutenção	Simples (inversão da matriz, acesso fácil)	Complexo (requer guincho, alinhamento)
Pegada	Compacto, portátil	Grande, requer uma base fixa
Custo	Despesas de capital reduzidas	Despesas de capital elevadas

Veredicto: A matriz plana é a melhor escolha para o processamento nas explorações agrícolas, pequenas oficinas e empresas que começam com capital limitado. A sua capacidade de lidar com pressões mais elevadas torna-o mais tolerante com materiais de biomassa variados.

6. Sistemas e transmissão de energia

O método pelo qual o binário é fornecido à câmara de peletização determina a eficiência da unidade.

Motor elétrico (trifásico)

O padrão da indústria. Para a peletização de madeira, o binário elevado é mais importante do que as RPM elevadas. Utilizamos caixas de velocidades resistentes (engrenagens helicoidais ou cónicas) para reduzir a velocidade do motor e multiplicar o binário.

• Vantagem: Potência consistente, utilização em interiores permitida.

• Restrição: Requer uma ligação fiável à rede de 380V/400V.

Motor Diesel

Ideal para operações remotas (sítios florestais). A ligação do motor diesel é feita através de um sistema de embraiagem.

• Vantagem: Mobilidade total.

• Restrição: O controlo das vibrações é difícil; os custos do combustível podem variar.

TDF (tomada de força)

Liga-se diretamente a um trator.

• Vantagem: Utiliza o equipamento agrícola existente; custo zero do motor.

• Restrição: É difícil manter as RPM constantes se o trator estiver ao ralenti de forma inconsistente.

7. Protocolos de manutenção para a longevidade

Como especialista em materiais, vejo muitas matrizes falharem prematuramente devido a uma manutenção negligenciada e não a defeitos de fabrico.

O procedimento de paragem “Mistura de óleo

Este é o hábito operacional mais crítico. Nunca se deve desligar a máquina com madeira crua dentro dos furos da matriz. A madeira arrefecerá, endurecerá como betão e terá de ser perfurada (o que danifica o polimento espelhado dos furos).

• Procedimento: Nos últimos 2 minutos de funcionamento, introduzir na máquina uma mistura de óleo, areia e serradura.

• Resultado: Esta mistura oleosa permanece nos orifícios da matriz durante o armazenamento. Evita a ferrugem e sai facilmente aquando da próxima colocação em funcionamento.

Ajuste da folga do rolo-matriz

A distância entre o rolo e a face da matriz é medida em milímetros.

• Definição de lacunas: 0,1 mm a 0,3 mm.

• Verificar a frequência: A cada 4 horas de funcionamento.

• Se o rolo tocar na matriz, ocorre um contacto de metal com metal, destruindo a superfície tratada termicamente. Se a folga for demasiado grande, o material cria um “tapete” espesso e escorrega, provocando o entupimento da matriz.

Lubrificação de rolamentos

Os rolamentos de rolos funcionam num ambiente com muito calor e muito pó. A massa lubrificante de complexo de lítio de alta temperatura deve ser injectada de 8 em 8 horas de funcionamento.

8. Análise económica: ROI para a peletização de aparas de madeira

Investir num laminador de matrizes planas requer a compreensão da economia da unidade.

Factores de custo

1. Eletricidade/Combustível: Normalmente, é a maior despesa operacional.

2. Substituição do molde e do invólucro do rolo: Consumíveis. Uma matriz de liga de alta qualidade dura 600-800 horas. Um rolo de revestimento dura 300-500 horas.

3. Trabalho: Um operador pode gerir a alimentação e o ensacamento.

Criação de valor

As aparas de madeira em bruto ou os resíduos florestais têm frequentemente um valor próximo de zero ou negativo (custo de eliminação).

• Custo das matérias-primas: $0 - $20 / tonelada.

• Custo de processamento: ~$30 - $40 / tonelada (energia + peças de desgaste).

• Preço de mercado dos pellets: $150 - $250 / tonelada.

• Margem: A margem potencial é significativa, desde que a máquina não esteja parada para reparação. Este facto reforça a necessidade de comprar antecipadamente componentes de aço-liga de qualidade.

9. Resolução de problemas: Ler os pellets

O aspeto físico do granulado conta uma história sobre o estado da máquina.

Fissuras verticais (efeito abeto)

• Diagnóstico: O material está demasiado seco ou a taxa de compressão é demasiado baixa. O granulado está a saltar para trás depois de sair da matriz.

• Solução: Adicionar pequenas quantidades de água ou vapor; verificar a espessura da massa.

Fissuras horizontais

• Diagnóstico: A lâmina de corte está cega ou mal ajustada, batendo no granulado em vez de o cortar. Ou o material tem demasiada cinza inorgânica (areia).

• Solução: Afiar a lâmina de corte; peneirar as aparas de madeira para detetar detritos.

Superfície pastosa / escura

• Diagnóstico: Sobreaquecimento. O material está a passar demasiado tempo no orifício da matriz.

• Solução: A taxa de compressão é demasiado elevada. Reduzir a espessura da matriz ou adicionar um lubrificante (óleo vegetal) à mistura.

Finas (poeira) no saco

• Diagnóstico: A lenhina não endureceu.

• Solução: O arrefecimento foi insuficiente. Os granulados devem ser arrefecidos imediatamente após a extrusão para endurecer o aglutinante.

10. Inovações futuras na tecnologia de matrizes planas

A Lansonmachines está atualmente a investigar a próxima geração de prensas de matriz plana.

Rolos com ponta de carboneto

Estamos a testar rolos incorporados com tiras de carboneto de tungsténio. Embora dispendiosas, estas aumentam a vida útil do invólucro do rolo em 300%, reduzindo o tempo de paragem para substituição de peças.

Sistemas de lubrificação automática

A lubrificação manual é o principal ponto de falha (erro humano). Os novos modelos incluem bombas automáticas que injectam massa lubrificante no eixo principal e nos rolamentos de rolos em intervalos de tempo, assegurando que o metal nunca fica seco.

FAQs abrangentes

Q1: Uma peletizadora de matriz plana pode processar diretamente aparas de madeira húmidas?

Não. Um teor de humidade superior a 18-20% fará com que a água ferva dentro dos orifícios da matriz, impedindo a formação de pellets. A pressão do vapor faz com que a madeira se desfaça ao sair da matriz. É necessário secar as aparas de madeira até à humidade de 12-15% antes do processamento.

Q2: Qual é o tempo de vida útil de uma placa de matriz plana?

Uma ferramenta de aço-liga de alta qualidade (20CrMnTi) processada com tratamento térmico a vácuo durará entre 600 a 800 horas, dependendo da abrasividade da madeira. A inversão da matriz (utilizando os dois lados) duplica efetivamente a vida útil.

Q3: Porque é que a minha máquina está a vibrar muito?

A vibração indica normalmente uma de três coisas: desgaste irregular nos rolos, um eixo principal dobrado ou alimentação irregular de material. Verifique se os rolamentos estão bons e se a folga entre o rolo e a matriz é uniforme em toda a superfície.

Q4: É necessário um aglutinante para os granulados de madeira?

Em geral, não. A madeira contém lignina, um polímero natural que actua como aglutinante quando aquecida por fricção. No entanto, para madeira velha e seca ou madeiras duras com baixa disponibilidade de lignina, a adição de amido 1-2% ou óleo vegetal pode melhorar a qualidade dos pellets.

Q5: Como é que escolho o diâmetro correto do furo?

A norma para aquecimento residencial é de 6 mm. As caldeiras industriais utilizam frequentemente 8 mm ou 10 mm. Os orifícios mais pequenos requerem mais energia para fazer passar o material, enquanto os orifícios maiores oferecem um maior rendimento, mas uma menor densidade a granel.

Q6: Posso utilizar o mesmo molde para madeiras macias e madeiras duras?

Não é recomendado. As madeiras macias requerem uma matriz mais grossa (taxa de compressão mais elevada) para gerar fricção. As madeiras duras necessitam de uma matriz mais fina. A utilização de uma matriz de madeira macia para carvalho irá provavelmente entupir a máquina; a utilização de uma matriz de madeira dura para pinho irá resultar em pellets soltos e esfarelados.

Q7: Qual é a diferença entre os laminadores de matriz plana do tipo R e do tipo D?

No tipo D (Die-turning), o molde roda enquanto os rolos estão parados. No tipo R (Roller-turning), a matriz está estacionária e os rolos rodam. O tipo R é superior para madeira porque os rolos rotativos criam uma ação de cisalhamento que ajuda a misturar o material e evita entupimentos.

Q8: Qual é o consumo de eletricidade de uma fábrica de ferramentas planas?

Uma fábrica típica de pequena escala (por exemplo, capacidade de 200-300kg/h) funcionará com um motor de 15kW a 22kW. Isto equivale a cerca de 60-80 kWh de eletricidade por tonelada de pellets produzidos, variando em função da dureza da madeira.

Q9: Porque é que os meus granulados estão a sair pretos?

Os grânulos pretos indicam queima (carbonização). Isto significa que a temperatura de fricção é demasiado elevada. Isto é causado por uma taxa de compressão demasiado elevada para o seu material, ou o material está demasiado seco.

Q10: Posso fabricar alimentos para animais com uma máquina de peletes de madeira?

Tecnicamente sim, mas a taxa de compressão da madeira é muito mais elevada do que a da ração. A utilização de uma matriz de madeira para milho/grama sobreaquecerá a ração e destruirá os nutrientes. Deverá adquirir uma matriz separada, mais fina, especificamente para a produção de rações, para trocar na máquina.

11. Manutenção avançada de ferramentas: Rebarbagem e rebaixamento

Um pormenor frequentemente ignorado é o potencial de renovação de uma matriz desgastada. Como especialista em metais, aconselho os clientes que uma matriz não está necessariamente “morta” quando a produção cai.

O padrão de desgaste

Com o tempo, a fricção das aparas de madeira desgasta o chanfro de entrada (o cone cónico no início do furo). Quando este afunilamento desaparece, a máquina tem dificuldade em forçar o material para dentro do furo, fazendo com que a capacidade diminua em 50%.

Técnica de reparação

1. Retificação de superfícies: Se a superfície for irregular (washboarding), uma rebarbadora de superfície pode aplanar a face da matriz.

2. Rebaixamento: Utilizando uma broca cónica que corresponda ao ângulo original (normalmente 45 ou 60 graus), os chanfros de entrada podem ser perfurados novamente.

3. Resultado: Isto restaura a “mordida” da matriz, permitindo-lhe agarrar novamente o material de forma eficaz. Isto pode prolongar a vida útil total da ferramenta em 20-30%.

12. Binário do motor e dinâmica da caixa de velocidades

A fresadora de matrizes planas é uma aplicação de binário elevado. A escolha da caixa de velocidades influencia significativamente a capacidade da máquina para suportar cargas de choque (como um nó na madeira).

Engrenagens helicoidais vs. cónicas

• Engrenagens cónicas: Encontram-se habitualmente em diferenciais de automóveis de baixo custo utilizados em peletizadoras de bricolage. Estes são propensos a sobreaquecimento sob carga industrial contínua.

• Engrenagens helicoidais: Utilizadas na série profissional da Lansonmachines. As engrenagens helicoidais engrenam mais dentes simultaneamente, distribuindo a carga. Funcionam de forma mais silenciosa e mais fria, transferindo 95-98% da potência do motor para o veio.

Sistemas de acoplamento

Evitamos os acoplamentos rígidos. Um acoplamento flexível (acoplamento de pneu ou acoplamento de aranha) é essencial entre o motor e a caixa de velocidades. Este componente absorve as vibrações do processo de peletização, protegendo os enrolamentos do motor contra as vibrações ao longo do tempo.

13. Tendências do mercado mundial de peletização de biomassa

A mudança para a neutralidade de carbono está a impulsionar o mercado das matrizes planas.

Produção descentralizada

Historicamente, as fábricas de pellets eram fábricas gigantescas. Atualmente, assistimos a uma tendência para o “processamento na fonte”. Fábricas de mobiliário, serrações e quintas estão a instalar moinhos de matriz plana para processar os seus próprios resíduos no local. Isto elimina a pegada de carbono do transporte de resíduos brutos para uma fábrica central.

Normas de qualidade das pellets (ENplus A1)

Mesmo os pequenos produtores têm agora como objetivo a qualidade ENplus A1. Isto exige um cumprimento rigoroso do baixo teor de cinzas (<0,7%). O funcionamento a baixa velocidade do moinho de matriz plana produz menos pó fino em comparação com os moinhos de matriz de anel de alta velocidade, ajudando efetivamente os pequenos produtores a cumprir os requisitos de durabilidade destas normas internacionais.

Recomendação final para os compradores

Ao selecionar um Máquina de pelotização de madeira Prensa de pelotização de aparas de madeira de matriz plana, Para além da potência nominal. Examine o peso da máquina (quanto mais pesada, melhor o aço e a fundição), peça o grau de liga específico da matriz (exija 20CrMnTi ou similar) e certifique-se de que a taxa de compressão é adaptada à sua fonte de madeira específica.

Na Lansonmachines, não nos limitamos a vender ferro; concebemos soluções baseadas na ciência metalúrgica. Uma prensa de matriz plana é um instrumento de precisão. Tratada com a manutenção correta e alimentada com matéria-prima devidamente preparada, torna-se uma potência de produção de energia renovável.