Cómo aplicar principios básicos para resolver problemas comunes de secado

Tan pronto como se fabrica un polímero de ingeniería y se expone a la atmósfera, este comienza a absorber humedad. Esta clasificación lo denomina higroscópico. El vapor de agua comienza a migrar del aire circundante hasta que se alcanza el equilibrio entre el contenido de humedad en el aire ambiente y dentro del polímero. La atracción natural entre las cadenas del polímero y las moléculas de agua causa que las resinas higroscópicas, expuestas a un ambiente húmedo, absorban y retengan agua. Esta adsorción de humedad tiene lugar a escala molecular.

Veámoslo en detalle.

Temperatura del polímero. Esta temperatura determina la velocidad a la que las moléculas de agua se mueven más vigorosamente, y la atracción entre las cadenas del polímero y las moléculas de agua se reduce considerablemente. Esto permite que las moléculas de agua escapen de las cadenas de polímeros.

Punto de rocío/Humedad relativa. Cuando el calor ha liberado las moléculas de agua de su unión con el polímero, es necesario obligarlas a migrar fuera del gránulo de plástico. Esto se logra rodeándolas con aire, que tiene una “presión de vapor” más baja que el pellet. En la mayoría de los secadores, una corriente de aire de punto de rocío bajo (seco) proporciona este entorno de baja presión de vapor. Una vez que el aire de secado haya atravesado la cama de resina y liberado la humedad de los pellets, pasa a través de una manguera desecante, que extrae la humedad del aire. Luego, el aire se calienta para disminuir su humedad relativa e incrementar la capacidad para retener la humedad, antes de ser retornado a la tolva de secado.

Flujo de aire. El movimiento de aire caliente seco a través de la tolva de secado es tanto el mecanismo que calienta el polímero (ver temperatura del polímero arriba) como también la forma en que la humedad se aleja del polímero y sale de la tolva de secado. Al regular el flujo de aire, los procesadores pueden controlar la temperatura de la resina en la tolva para asegurar un secado adecuado, y al mismo tiempo proteger del secado excesivo que puede propiciar la degradación; el control del flujo de aire también maximiza la eficiencia energética.

Tiempo de secado. Los pellets plásticos no secan instantáneamente. Toma tiempo elevar su temperatura, y una vez están sujetos a condiciones de presión de vapor más bajas, la humedad tarda más en difundirse y migrar a la superficie. Los fabricantes de resina han definido el tiempo para llevar a cabo estos procesos para los tipos y cualidades particulares de resina. Sin embargo, recuerde que el tiempo efectivo de secado es el tiempo que los pellets están expuestos a condiciones óptimas de secado.

Cuando el polímero reside en la tolva de secado a una temperatura inferior a la recomendada y al punto de rocío, no puede considerarse tiempo de secado y corre el riesgo de secar el material de manera insuficiente.

Para entender la importancia de los cuatro principios de secado, presentamos los siguientes casos reales. Estos escenarios son casos típicos de lo que escuchamos en la línea de asistencia técnica Conair. La consulta comienza con el reporte/problema del cliente, el diagnóstico Conair y una recomendación para mejorar el rendimiento y eficiencia futuros.

Antes de leer nuestras soluciones y sugerencias, tome un momento para analizar cada uno de los problemas reportados y considerar las posibles causas.

1. “El punto de rocío del secador estuvo bien ayer, pero de repente, ya no está bien. Nada ha cambiado en el proceso, excepto la calidad de la pieza. ¿Qué debo hacer?”.

Cuando se recibe una llamada así en las líneas de servicio de Conair, los técnicos recomendarán buscar fugas en el sistema de secado. Pudiera ser una manguera con un agujero. Una tapa o puerta suelta en un cargador. O una junta o sello que finalmente ha cedido.

Las fugas, en cualquier parte del sistema de secado, permiten que la humedad y el aire ingresen al ambiente cerrado y controlado del secador, lo que puede desencadenar problemas repentinos con el punto de rocío, e incluso fugas pequeñas pudieran afectar el rendimiento, especialmente si hay varias fugas en diferentes lugares.

Una señal segura de fugas se da cuando el punto de rocío sigue la tendencia del clima ambiente: malo en días cálidos, húmedo en verano y mejor después de un frente agradable, seco y fresco.

Incluso puede haber una diferencia entre el día y la noche. En Conair descubrimos que diagnosticar un problema de fuga a menudo es mucho más fácil si el control de su secador ofrece datos de tendencias. Al mostrar exactamente cuándo ocurrió un cambio en el punto de rocío, estos datos suelen ayudar a acortar el proceso de detección de fugas.

2. “He operado con éxito esta máquina con esta secadora durante días. Pero anoche, de repente, tuve un lote de partes defectuosas. Tuvimos que apagar la máquina y reiniciar el secador. ¿Qué está pasando?”.

Este fue el tema de una llamada reciente. Después de que el procesador confirmara la temperatura y que el punto de rocío y flujo de aire estuvieran ajustados correctamente, el técnico de Conair determinó que el problema era el tiempo de residencia.

¿Qué pudiera ocasionar este cambio repentino y dramático en el tiempo de residencia? “Cavernas”. Algunas veces, cuando se transporta material de cajas, puede hacerse un espacio de material alrededor de la bayoneta. A esto se le llama caverna y significa que, durante el ciclo, el cargador ha jalado aire en lugar de material, causando una “escasez” en la tolva de secado. Eventualmente, la tolva puede estar medio vacía o más vacía.

Cuando la caverna colapsa y el material fluye nuevamente a la tolva, la resina que requiere cuatro horas de secado pudiera tener un tiempo de residencia de dos horas. El resultado es un secado inadecuado y partes defectuosas.

Después de diagnosticar este problema de flujo de material, el técnico sugirió una solución —un monitor de secado, dispositivo que monitorea temperaturas dentro de la tolva y señala posibles problemas, como inconsistencias de llenado de la tolva— antes de causar problemas en la producción.

3. “Mi tolva está llena y mi punto de rocío y temperatura son correctos. Entonces, ¿por qué sigo obteniendo partes defectuosas?”.

Los cuatro fundamentos nos dicen que si el material fluye correctamente y la tolva se está llenando, el tiempo no debería ser un problema. Entonces, si el punto de rocío y la temperatura también son correctos, el problema probablemente será el flujo de aire.

El flujo de aire inadecuado u obstruido se presenta como un calentamiento deficiente/inadecuado en los niveles superiores de la tolva. Idealmente, el punto de ajuste de temperatura (temperatura del proceso) debe alcanzarse entre 2/3 y 3/4 del camino hacia la tolva. Si la temperatura varía enormemente desde el fondo hasta la mitad del recipiente, puede haber un problema en el flujo de aire.

Revise filtros, mangueras de aire torcidas o un cono difusor desconectado. La manera más rápida y fácil de monitorear el flujo de aire es con el Monitor de Secado Conair, que proporciona una visualización en tiempo real de las temperaturas en diferentes niveles de la tolva de secado. Con él, la tolva ya no es una “caja negra”. Puede detectar variaciones inesperadas de temperatura casi inmediatamente y reparar el flujo de aire u otros problemas antes de interrumpir la producción.

 4. “Mi secador parece funcionar, pero el material no está lo suficientemente seco”.

Supongamos que la humedad inicial del material está dentro del rango especificado para comenzar en el proceso de secado. Como saben, los fabricantes de resinas especifican parámetros de secado que se deben alcanzar para el procesamiento adecuado del material. Uno de los parámetros más importantes es la temperatura a la que se debe llevar el secado.

Si usa una temperatura demasiado alta podría dañar térmicamente u oxidar el material, pero una temperatura demasiado baja no logrará estimular las moléculas de resina lo suficiente como para expulsar la humedad retenida. Si el material cumple el tiempo de residencia en el secador, y el flujo de aire y punto de rocío son buenos, pero todavía no se seca correctamente, tal vez haya algo mal con la temperatura.

Revise los calentadores para verificar que estén funcionando de manera correcta y que proporcionen aire a la temperatura requerida. Si todo está en orden, consulte las especificaciones del material para asegurarse de proporcionar la temperatura de aire correcta en la tolva de secado.

Debido a que el secado correcto requiere que controle un rango de variables, Conair recomienda desarrollar y usar “recetas” de secado siempre que sea posible.

Ingresar y almacenar recetas en el control del secador —como controles para secadores Conair D y dX— facilita los ajustes sin errores, sin importar quién realice el trabajo.

Siempre y cuando seleccione la receta correcta —y el secador funcione como se espera— todas las variables estarán bajo control.