Tendencias y tecnologías en secado de resinas

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Con excepción de las poliolefinas, un gran número de polí­meros requiere de procesos de secado previo a su procesamiento, con el fin de garantizar que sus propiedades fí­sicas y mecánicas sean las esperadas en el producto final.

Este requerimiento proviene de una propiedad denominada higroscopí­a, causada por la presencia de moléculas polares en la composición del plástico, que permiten que absorba humedad del ambiente. La consecuencia de este hecho es que dependiendo del porcentaje relativo de humedad absorbido por la resina, es posible que se generen posibles problemas cosméticos y de desempeño mecánico en el producto final.

Dentro del amplio rango de resinas higroscópicas es posible encontrar materiales con porcentajes máximos de saturación de humedad desde el 0,07% (HIPS,PPE) hasta 9% (PA). La afectación de sus propiedades en relación con el porcentaje de humedad absorbido puede variar inmensamente según el tipo de resina y su composición.

Los equipos especializados para secado de polí­meros se pueden organizar en cinco grupos. El primero está compuesto por los secadores deshumidificadores, los cuales movilizan aire a una cama de material desecante que seca el aire antes de llegar a la zona de almacenamiento de resinas; la diferencia de humedad entre el aire y el plástico permite la disminución de humedad de este último.

El segundo lo conforman los secadores de rueda, donde el plástico se posiciona en una cama giratoria que va transportándose dentro de un barril, mientras se seca progresivamente por acción de aire caliente o temperatura del contenedor. Los secadores de vací­o conforman el tercer grupo y la clave de estos elementos radica en que disminuyen el punto de ebullición del agua mediante la aplicación de presión de vací­o en contenedores sellados, logrando tiempos de secado bajos.

Finalmente, se encuentran los secadores de aire comprimido que soplan aire a alta presión sobre camas de desecantes (tal como en el primer grupo); y los secadores de aire caliente, que cumplen funciones de secado y de precalentamiento de resinas.

Además de los métodos para secado de resinas plásticas, la tecnologí­a ha puesto a disposición de la industria dos importantes fuentes de información para mejorar las condiciones de los equipos que trabajan con polí­meros higroscópicos: la primera está enmarcada en el gran desarrollo de los sistemas de medición y sus sensores asociados. La segunda está dada por las inmensas posibilidades de manejo de información que brindan la digitalización y la interconexión de equipos, en el marco de la industria 4.0. Juntos confluyen para formar las caracterí­sticas más relevantes de los equipos de secado existentes en la actualidad.

Mejor aseguramiento de calidad y compromiso por el ahorro energético

El despliegue técnico de los equipos de soplado es una consecuencia de los requerimientos del mercado, el cual busca incrementalmente un procesamiento rápido de resinas, con bajo consumo energético y con menores probabilidades de cometer errores.

Buscando esto, en cuanto a sistemas de aseguramiento de calidad se encuentran ejemplos de sistemas de medición en distintos puntos de las tolvas de secado, este es el caso de Moretto, quien desarrolló el administrador de mediciones de humedad (MMM, por sus iniciales en inglés), el cual usa tecnologí­a especializada para detectar la humedad de la resina mediante excitación por ondas electromagnéticas. Estas mediciones se hacen a la entrada y antes de la salida de la tolva y garantizan que la humedad del material en todo el contenedor está dentro de la especificación requerida. La sensibilidad del MMM se encuentra entre 15 ppm a 3.000 ppm, operando con resinas secadas entre 20 y 180°C, y rendimientos de 6 a 1.500 kg/h. Con esto, el equipo realiza y reporta análisis de calidad cada 2 segundos, ayudando así­ a tener suficientes datos para correlacionar ciclo a ciclo los posibles defectos de llenado, con datos continuos de humedad.

Además del aspecto de calidad e instrumentación, en el área de tecnologí­a aplicada al proceso se encuentran ejemplos relevantes de procesos eficientes y con bajo consumo de recursos. En este aspecto se destacan los secadores de resinas de Maguire, cuya lí­nea VBD basada en secado por vací­o permite remover humedad seis veces más rápido que otros métodos. El fuerte componente de control de potencia de estos equipos es un importante valor agregado, teniendo en cuenta que gracias a la reducción en tiempos es posible reducir su consumo energético hasta en un 85 %.

En relación también con el tema de tecnologí­a y ahorro energético, Piovan, por su parte, cuenta con un importante portafolio de equipos con distintos métodos de secado, entre los cuales se destacan los sistemas de deshumidificadores auto-adaptativos Modula. Estos equipos se encargan de realizar un manejo centralizado de todas las tolvas de secado de las plantas de producción (hasta 16 tolvas independientes), regulando los parámetros de funcionamiento de cada una según el tipo de resina, su tiempo de residencia, temperatura de secado y la capacidad del equipo. Gracias a lo anterior, el sistema cuenta con un manejo inteligente de energí­a que mantiene el consumo energético al mí­nimo posible, sin perder las condiciones de calidad del secado. 

Mantenimiento predictivo y gemelos digitales

Un tema de alta relevancia en el rubro de los equipos industriales de secado, está constituido por el mantenimiento predictivo de los equipos. El conocimiento profundo de los procesos y la capacidad de medir variables claves de desempeño en la maquinaria permiten conocer cuándo hay irregularidades que exigen intervenciones en los equipos. Ya sea a partir de mediciones de vibraciones, consumo energético u otra variable fí­sica, las nuevas técnicas de manejo de datos (por ejemplo, la utilización de algoritmos de inteligencia artificial) integradas con canales de información de múltiples fuentes han probado ser muy efectivas en la detección temprana de fallos en los equipos para su intervención a tiempo.

A propósito de lo anterior, el trabajo que ha realizado Novatec en su lí­nea DryerSense es un importante adelanto hacia la evaluación del desempeño de los equipos de secado, con miras a la obtención de información robusta para mantenimiento predictivo. En las exposiciones de la compañí­a se destaca la capacidad de este sistema de detectar eventos relacionados con indicios de fallos en componentes principales. Así­, es posible detectar situaciones tales como desbalanceos en sopladores según la salud de rodamientos y sistemas de transmisión y cambios en la calidad de la potencia consumida por el sistema, que pueden dar indicios claros de las posibles fallas en unidades de calentamiento. Los datos crudos son almacenados, preprocesados, recolectados por cada máquina y analizados continuamente. Al final, lo que se busca es que los hallazgos de mantenimiento predictivo complementen las alarmas convencionales de máquina.

Interfaces y comunicación entre equipos y personas

Finalmente, entre las tecnologí­as emergentes es imperativo mencionar las alternativas relacionadas con Industria 4.0. La oferta aquí­ es bastante amplia, en el caso de los equipos para secado busca promover principalmente soluciones para interconectar equipos y generar métricas relevantes basadas en necesidades de información predefinidas. En este caso, estas necesidades se convierten en KPIs, provenientes a su vez, de la información más relevante –y disponible- de cada uno de los equipos interconectados. Por esta razón, la elección de tecnologí­a debe tener muy en cuenta tanto la compatibilidad de los sistemas de digitalización con los equipos disponibles, como la estrategia organizacional.

En cuanto a compatibilidad, está la ventaja de que la mayorí­a de productos centrados en Industria 4.0 cuentan con protocolos estándar como el OPC UA, los cuales permiten la comunicación sencilla entre distintos actores de la cadena de producción. Así­, el soporte para protocolos como éste en los sistemas de control de los equipos de secado, permite llevar los datos más relevantes de sus procesos a núcleos centralizados de información.

En este marco, los equipos de Piovan, por ejemplo, cuentan con la posibilidad de incluir el software Winfactory 4.0, el cual integra toda la información del proceso de secado en los equipos principales y sus periféricos. Entre las variables reportadas por el equipo están la eficiencia de producción, el consumo energético, las variables de proceso y los sistemas de control. De la misma manera, WittmanBattenfeld presentó en meses pasados su grupo de secadores de rueda segmentada Aton H, completamente integrados con las soluciones Wittmann 4.0.

En estos equipos la digitalización está al servicio del almacenamiento y restablecimiento rápido de parámetros de procesamiento (según la resina utilizada), de todos los equipos necesarios para el proceso. Para finalizar, cabe destacar la solución de Conair para Industria 4.0 llamada SmartServices, esta plataforma basada en la nube permite la generación de métricas provenientes de equipos de cualquier fabricante, con el fin de realizar tareas de visualización en tableros de control de KPIs y de generar alertas relativas al funcionamiento de los equipos interconectados.

Artí­culo de la edición febrero-marzo: código TP 3401 secado

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