Factores que influyen en la selección de un sistema de secado
Factores que influyen en la selección de un sistema de secado
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La competencia entre los sistemas de secado actuales se basa cada vez más en el ahorro de energía, pero factores como la inversión inicial, la ocupación de espacio en planta, la facilidad en el mantenimiento, los tiempos de secado y la rapidez de los arranques de línea, son también decisivos.
A continuación, encuentre un análisis descriptivo de seis tipos de sistemas disponibles en el mercado para el secado de resinas plásticas.
Secadores de aire caliente
Han sido especialmente utilizados para resinas no higroscópicas y en algunos casos bajamente higroscópicas.
La principal característica de estos sistemas consiste en usar radiación de calor en la tolva en lugar de un flujo forzado de aire calentado externamente. De esta manera, la energía se utiliza para calentar los gránulos en lugar de calentar el aire, lo cual incrementa la presión del vapor al interior de los gránulos y hace que la humedad salga al exterior. Adicionalmente, estos sistemas incluyen dispositivos que permiten crear presión baja en la parte superior de la tolva, con la cual se retira el aire con contenido de humedad.
AEC rediseñó completamente su serie de secadores de aire caliente HA, para materiales granulados no higroscópicos. La serie cuenta con un panel de control NEMA estándar y control de temperatura hasta 150°C. Los modelos HA de 60, 150 y 260 pies3/min utilizan un ventilador regenerativo, mientras que los modelos de mayor capacidad, el HA 525, 1000, 1250 y 1500 pies3/min emplean un ventilador centrífugo.
Dentro de los fabricantes de secadores de aire caliente están Sterling, Cactus Machinery Inc., y Conair.
Secadores con material desecante
Las unidades de deshumidificación tipo desecante son por mucho las más difundidas y utilizadas. Se ofrecen en tres estilos básicos: de doble torre, diseños de carrusel con dos o más lechos de desecante, o modelos con disco de desecante tipo panel de abejas. Con un secador de desecante se alcanzan normalmente puntos de rocío de -40ºC, lo cual es adecuado para secar cualquier resina higroscópica.
En años recientes, los secadores de desecante han evolucionado de forma significativa en reducción de tamaño, controles de secado y ahorro de energía. Las características más sobresalientes incluyen enfriamiento con control de lazo cerrado después de la regeneración, lo cual aleja la humedad del ambiente del lecho de desecante, evitando pico de punto de rocío durante el cambio de lecho. Se dice que el monitoreo del punto de rocío para hacer regeneración sólo en el momento requerido puede ahorrar hasta 30% de energía. Otra forma que tienen los equipos de ahorrar energía y prevenir el sobrecalentamiento es ajustar el flujo de aire y el calentamiento de forma automática con base en la medición de la diferencia de temperatura entre el aire entrante y el aire saliente.
Dri-Air Industries presentó este año una nueva solución para secado, mezcla y transporte de tres materiales diferentes: materia prima virgen, material remolido ymasterbach. El sistema permite secar cada uno de los tres materiales de forma individual y con sus respectivos parámetros de secado, para luego mezclarlos y transportarlos de acuerdo con la demanda de producción. La compañía fabricante asegura que una de las ventajas de esta nueva línea es la eliminación de desperdicios de materiales premezclados, que podrían quedar sin ser utilizados.
El diseño de este sistema incluye un mezclador volumétrico con tasas de alimentación fijas y variables. De esta forma, las resinas se dosifican dentro de una única caja de descarga y son transportadas con aire seco, lo cual elimina el riesgo de reabsorción de humedad. La precisión de los alimentadores es de hasta +/-8 gránulos en la tolva de colorantes a una velocidad de proceso de 50kg/h. El secador es un secador de cuatro lechos sin partes móviles y tiene puntos de rocío de hasta -73ºC, lo que permite tener un secado más rápido.
También recientemente, Wittmann Inc. presentó la referencia Drymax PDC (Portable Drying Conveyor), la cual consiste en un sistema compacto que de forma neumática transporta resina desde la tolva de secado a dos máquinas de moldeo. Wittman dice que este sistema cuesta 12% más que un solo secador y utiliza 25% menos área que dos secadores independientes. Este modelo está disponible para sistemas Drymax con capacidades de 15, 30 y 50 kg/h.
Sterling ofrece al mercado su serie de secadores con lecho desecante, SDF, que suministra aire deshumificado de bajo punto de rocío (hasta -60ºC) para aplicaciones de secado a mediana escala. Los secadores poseen un ciclo de acondicionamiento eficiente que reduce el consumo de energía hasta en un 40% sobre los diseños tradicionales, y de acuerdo con la empresa prácticamente elimina los picos de temperatura y punto de rocío. La serie posee un diseño modular y es adaptable en aplicaciones de tolvas múltiples o sencillas.
Por su parte, los secadores de disco rotatorio de desecante proveen un secado continuo con control de lazo cerrado. Las diferentes secciones del disco desecante están expuestas para procesar el aire, para la regeneración o el enfriamiento. La porción del disco que está expuesta para procesar aire absorbe la humedad a una tasa menos variable que un lecho estándar de desecante, con lo que se eliminan puntos de rocío y picos de temperatura que suelen presentarse en secadores tradicionales. La tecnología de disco de desecante requiere teóricamente menos mantenimiento y elimina los problemas de contaminación asociados con los lechos de desecante.
Conair ofrece el primer secador de disco con el que se puede hacer un control preciso (+/-1.7ºC) de la temperatura del punto de rocío, lo cual además de ofrecer un posible ahorro de energía, permite controlar el sobresecado de algunas resinas. Conair afirma que su secador consume 35% menos de energía que los secadores convencionales y asegura que otras ventajas incluyen la reducción en ocupación de área y la menor necesidad de mantenimiento, debido a la no utilización de gránulos y a la reducción de partes móviles. La tasa de producción de su línea Carousel Plus es de 600 a más de 5.000 lb/hr.
Comet Automation cambió todos sus secadores de desecante al tipo disco rotatorio desde hace cinco años. Una de las ventajas resaltadas por la compañía es la reducción en cantidad de válvulas con respecto a los secadores estándar. También se destacan por la facilidad de lavado del rotor, que puede hacerse con agua destilada.
Secadores de aire comprimido
Varios fabricantes de secadores ofrecen esta alternativa simple pero efectiva. El aire comprimido de la planta se introduce en el fondo del secador y es expandido a presión atmosférica, con lo cual disminuye inmediatamente su punto de rocío. Posteriormente el aire se calienta para aumentar su capacidad de secado antes de pasar a través de la tolva donde está la resina. El punto de rocío del aire depende de la temperatura y de la humedad del aire que entra en el compresor de aire de la planta. Muchos de estos secadores pueden lograr puntos de rocío de alrededor -15ºC, lo cual puede ser apropiado para secar resinas como ABS, acrílico, acetal y nylon relleno de fibra de vidrio, pero no apropiado para secar PET, PBT o policarbonato.
Fasti USA, quien provee exclusivamente secadores de aire comprimido, dice que los ahorros de energía pueden ser de 22 a 60% respecto a los diseños con desecante. Para requerimientos más grandes, Fasti patentó modelos que minimizan el consumo de energía separando el precalentamiento de la resina de la remoción de humedad. Una porción del aire de evacuación se recicla desde la parte alta de la tolva y es retornada al centro de esta, precalentando los gránulos y facilitando la remoción de humedad por parte del aire comprimido que entra desde el fondo.
Secadores de aire comprimido con membrana
Estos secadores también usan aire comprimido, pero además tienen membranas de remoción de humedad que se purgan automáticamente y de forma continua. Los secadores de aire comprimido con membrana de remoción de humedad pueden lograr puntos de rocío de hasta -40ºC con lo que se pueden secar las resinas más higroscópicas.
Teniendo en cuenta los altos costos que demanda el aire comprimido y que los costos de la inversión inicial son comparables con los secadores desecantes, se puede decir que no es un sistema apropiado para todas las aplicaciones. En el caso de los sistemas de moldeo por extrusión soplado es posible tener buenos beneficios usando el aire recuperado del soplado. Sin embargo, en los sistemas de moldeo por inyección soplado puede no haber una cantidad de aire suficiente para el secado. Algunos ejemplos de aplicaciones exitosas de este tipo de secadores están en la fabricación de componentes médicos y farmacéuticos y en la producción de discos compactos.
De acuerdo con Novatec, este tipo se secadores son apropiados para productividades de 75kg/h o menores, ya que por encima de esta cantidad el aire comprimido y las membranas pueden ser demasiado costosas. Este tipo de sistemas no usan material desecante, ni partes móviles, y no necesitan elementos de regeneración. Su único mantenimiento consiste en el reemplazo semestral de los elementos filtrantes coalescentes en la línea de entrada de aire.
En esta gama de secadores, Motan ofrece su línea Luxor CA. De acuerdo con la compañía se trata de una solución económica, con un rendimiento de hasta 55 lbs/h. Los secadores se pueden montar directamente en la máquina transformadora o sobre un bastidor. Todos los modelos están equipados con un termostato y un interruptor de seguridad para impedir que se sobrecaliente el material cuando el volumen de aire no es suficiente. La tapa de las tolvas, provista de bisagras, facilita el acceso a las mismas y dispone de una brida que permite montar un cargador para la alimentación automática del material. Entre sus características se destacan que el volumen de aire puede regularse de forma continua en función del volumen de material. No requiere agentes deshidratantes.
Secadores de vacío
Los secadores de vacío constituyen una de las variedades más recientes, donde en lugar de soplar aire caliente sobre los gránulos para retirar la humedad, se reduce la presión del aire para disminuir el punto de ebullición del agua y extraerla del material plástico. Los fabricantes de este tipo de equipos argumentan la utilización de solo 20% de la energía y 17% del tiempo que usa un secador desecante convencional. Debido a que la temperatura de secado es menor en este tipo de secadores, se han considerado apropiados para materiales sensibles al calor.
Desde hace seis años, Maguire introdujo al mercado los primeros modelos de secadores de vacío que trabajan con tres recámaras. En la primera, el material es precalentado con un flujo de aire caliente, después la recámara es sellada para extraer al aire y en la tercera posición el material seco se mantiene listo para su procesamiento. Con este sistema, el policarbonato, por ejemplo, puede secarse tomando 20 minutos de calentamiento y 20 minutos de vacío, lo cual es mucho menor que las 4 horas típicas en un sistema de desecante.
En 2005, Maguire introdujo el modelo LPD-1000 a su línea de secadores de resinas al vacío con capacidad para procesar 450kg/h. Según Maguire, sus secadores de vacío tienen ventaja sobre los secadores convencionales en ambientes con alta humedad debido a que los secadores convencionales deben retirar la humedad del aire y de la resina, mientras que el LPD sólo debe retirar el agua de la resina. Además, cuando se trabajan resinas con alto contenido de humedad, el material desecante de los secadores convencionales se satura rápidamente, lo cual disminuye la eficiencia del secador. Con el LPD no se presenta este inconveniente, porque no utiliza desecadores. Los cortos tiempos de secado que ofrece el LPD permiten agilizar el trabajo, no sólo en las plantas de producción sino también al procesar muestras de prueba en laboratorio.
Los secadores por vacío estaban inicialmente limitados a producciones de 50 a 100 kg/h, pero en años recientes se han fabricado versiones de 500kg/h y hasta 1000kg/h que pueden ser usadas como secadores centrales para varias máquinas de transformación. Matsui America ha ofrecido dos modelos de secadores de vacío con capacidades de 5kg/h y 16 kg/h.
La inversión inicial en los secadores de vacío es alta si se compara con los demás sistemas. No obstante, el mantenimiento de este tipo de equipos consiste básicamente en el reemplazo de los filtros para los sopladores y de los sellos para las recámaras, los cuales son susceptibles de contaminación con polvo.
Secadores infrarrojos
La tecnología de radiación infrarroja aún está en un proceso de incursión en la industria de los plásticos, y sólo ha logrado demostrar su viabilidad en algunos de estos materiales.Novatec presentó un nuevo sistema de secado y cristalización por infrarrojo que es especialmente apropiado para PET.
La compañía fabricante dice que su principal ventaja está en el manejo más eficiente de la energía en comparación con los sistemas de desecante. Novatec asegura que este sistema puede bajar el contenido de humedad a menos de 50 ppm en menos de 15 minutos y transformar PET amorfo a PET cristalino en la misma operación, sin importar si es el material es virgen o reprocesado. La operación del secador rotatorio de infrarrojo consiste en almacenar el material en un cilindro y calentarlo con radiación en el rango de luz infrarroja, la cual atraviesa el aire sin calentarlo. De esta manera toda la energía se concentra en la resina. El cilindro gira haciendo recircular la resina y permitiendo la exposición de todas las partículas a la radiación. Adicionalmente la rotación del cilindro hace que una hélice interna transporte el material a lo largo del cilindro. De esta forma normalmente se requieren de 8 a 13 minutos para que el material viaje de un extremo del cilindro al otro, mientras se tiene un control preciso de la temperatura. Se hace pasar un flujo de aire a través del cilindro para retirar el aire cargado de humedad. El sistema no usa desecantes, válvulas ni sistemas de enfriamiento, por lo que se dice que su mantenimiento es simple. Novatec ofrece su sistema en cinco tamaños estándar que van desde 125kg/h hasta 3.600kg/h.
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