Precisión de clasificación | AISORT
Guía Técnica
Comprendiendo la Precisión de Clasificación: Métricas de Pureza, Recuperación y Eficiencia
La precisión de clasificación es la métrica de rendimiento definitiva para cualquier clasificador óptico, pero "precisión" significa cosas diferentes en diferentes contextos. Un clasificador que alcanza un 98% de pureza con un 85% de recuperación funciona de manera muy diferente a uno que ofrece un 95% de pureza con un 98% de recuperación, aunque ambos podrían describirse como de "alta precisión". Comprender la distinción entre estas métricas es esencial para especificar equipos, evaluar afirmaciones de proveedores y optimizar el rendimiento de la línea.
Métricas Clave de Clasificación
Pureza (Grado)
Definición: El porcentaje de la fracción aceptada que es material objetivo correctamente clasificado.
Fórmula: Pureza = (Material objetivo correctamente aceptado) / (Material total aceptado) × 100%
Ejemplo: Si el contenedor de aceptación contiene 980 kg de PET objetivo y 20 kg de contaminantes no PET, pureza = 980/(980+20) = 98%.
Cuándo es más importante: Aplicaciones de grado alimenticio donde los límites de contaminantes son regulatorios (EFSA/FDA); material de alto valor donde la contaminación degrada todo el fardo; especificaciones donde se aplican penalizaciones contractuales por cada punto porcentual por debajo de la pureza objetivo.
Recuperación (Rendimiento)
Definición: El porcentaje de material objetivo en la alimentación que se dirige correctamente a la fracción aceptada.
Fórmula: Recuperación = (Material objetivo correctamente aceptado) / (Material objetivo total en la alimentación) × 100%
Ejemplo: Si la alimentación contiene 1,000 kg de PET objetivo y 980 kg terminan en la aceptación, recuperación = 980/1,000 = 98%. Los 20 kg faltantes fueron expulsados falsamente a la fracción de rechazo (falso negativo).
Cuándo es más importante: Material objetivo de alto valor donde cada punto porcentual de recuperación perdida reduce directamente los ingresos; aplicaciones de clasificación positiva donde el objetivo es extraer el máximo valor de una corriente mixta.
El Compromiso entre Pureza y Recuperación
La pureza y la recuperación se compensan entre sí. Aumentar el umbral de expulsión para eliminar más contaminantes también expulsa más material objetivo (reduciendo la recuperación). Relajar el umbral para capturar más material objetivo también permite que pasen más contaminantes (reduciendo la pureza). El punto de operación óptimo depende del valor económico de la pureza frente a la recuperación para la aplicación específica.
| Modo de Operación | Pureza | Recuperación | Mejor Para |
|---|---|---|---|
| Prioridad de Pureza | Máxima alcanzable | 80-90% | rPET de grado alimenticio, materiales de grado farmacéutico, requisitos de pureza especificados contractualmente |
| Equilibrado | 95-98% | 90-95% | La mayoría de las aplicaciones comerciales de reciclaje; rPET de grado botella; recuperación de plásticos de ingeniería |
| Prioridad de Recuperación | 85-92% | 95-99% | Objetivos de bajo valor donde el volumen importa más que la pureza; preconcentración antes de la clasificación secundaria; preconcentración en minería |
Factores que Afectan la Precisión de Clasificación
Presentación del Material de Alimentación
El factor más controlable en la precisión de clasificación es cómo se presenta el material a los sensores. Un clasificador solo puede clasificar lo que puede ver:
- Monocapa vs. multicapa: El material debe estar distribuido en una sola capa a lo largo del canal. Las partículas superpuestas se ocultan entre sí a los sensores. La presentación en monocapa típicamente limita el rendimiento a 0.5-1.5 t/h por metro de ancho de canal (dependiendo del material).
- Espaciado de partículas: Las partículas deben estar lo suficientemente separadas para que el sistema de expulsión pueda apuntar a elementos individuales. Si dos partículas pasan la zona de detección demasiado juntas, una sola activación de válvula puede expulsar ambas: una partícula buena y un contaminante juntos.
- Velocidad y ángulo del canal: Una velocidad de canal más rápida aumenta el rendimiento pero reduce el tiempo en la zona de detección, lo que potencialmente degrada la precisión de clasificación. Un ángulo más pronunciado mejora la singulación pero aumenta la velocidad de las partículas en el punto de detección.
- Polvo y finos: Los finos recubren las ventanas del sensor, dispersan la luz y crean señales falsas. El cribado previo del material para eliminar la fracción <2mm mejora tanto la precisión de detección como los intervalos de mantenimiento del sensor.
Resolución del Sensor
La resolución del sensor determina el tamaño mínimo de característica detectable:
- Resolución espacial: Tamaño de píxel en el plano del material. Típicamente 0.1-1.0 mm/píxel para clasificadores ópticos. Píxeles más pequeños detectan contaminantes más pequeños pero aumentan el volumen de datos y los requisitos de procesamiento.
- Resolución espectral: Número de bandas de longitud de onda (para sistemas hiperespectrales). Más bandas = mejor discriminación de materiales pero mayor costo y procesamiento más lento.
- Resolución temporal: Tasa de escaneo (Hz). Debe ser lo suficientemente rápida para que las partículas no se muevan más de un píxel entre escaneos. A 3 m/s de velocidad de banda con píxeles de 0.2 mm, la tasa de escaneo mínima es de 15,000 Hz.
Rendimiento del Sistema de Eyección
El sistema de eyección — típicamente un conjunto de válvulas neumáticas de alta velocidad — debe eliminar físicamente los contaminantes identificados por los sensores:
- Paso de válvulas: Espaciado entre válvulas adyacentes. Paso más pequeño = apuntado de eyección más preciso. Típico: paso de 6-25 mm, con paso más fino para aplicaciones de partículas pequeñas como clasificación de escamas.
- Tiempo de respuesta de la válvula: Tiempo desde la señal de detección hasta la apertura completa de la válvula. Típico: 0.5-2.0 ms. A 3 m/s de velocidad de partícula, un retraso de 1 ms significa que el chorro de aire golpea 3 mm detrás del punto previsto.
- Tiempo de ciclo de la válvula: Tiempo mínimo entre disparos sucesivos. Det