Últimas tecnologías de secado para maximizar el ahorro energético en la industria plástica

Algunos fabricantes de secadores ofrecen ahorros de energía mientras que otros, que no tienen instalaciones para hacer pruebas o personal calificado para realizarlas, intentan convencer a los procesadores de que no vale la pena hablar de ahorros energéticos en un secador.

Una mirada al cuadro “Los costos energéticos de los antiguos secadores frente a los nuevos” lo convencerá de lo contrario. La tabla se basa en los costos de electricidad actuales. La tendencia del costo en electricidad está en aumento, de modo que es muy importante hacer una planeación a futuro para reducir sus gastos en energía. Cuanto más grande sea el secador - mayor será el ahorro y mayor el retorno de la inversión. 

El rendimiento de cualquier sistema de secado se basa en el uso mínimo de calor para elevar la temperatura hasta alcanzar la temperatura adecuada de secado, manteniendo una temperatura constante del material en la alimentación de la máquina de moldeo por inyección o extrusión. También el sistema de regeneración debe reducir al mínimo la energía utilizada para calentar el material desecante y dedicar la mayor parte de la energía a la eliminación de la humedad acumulada durante el proceso de secado.

Estrategias avanzadas para reducir la pérdida de calor en el secado de resinas

Hay que fijarse bien en cómo los fabricantes de equipo de secado ofrecen ahorros energéticos. El ajuste de la temperatura o segundo punto de configuración se venden a veces como características de ahorro de energía pero no lo son. La mayoría depende del "Ajuste de Temperatura" - ¿Qué significa eso?

El ajuste de la temperatura disminuye la temperatura del proceso en el secador y con ello la temperatura de la resina que entra en el equipo de procesamiento. El resultado es que la máquina de procesamiento debe compensar el bajo calentamiento en la resina con el aumento del calor de cizalla y de los calentadores de banda. La máquina de procesamiento termina usando más energía para superar las deficiencias del equipo de secado, lo que no ayuda a lograr ningún ahorro de energía y contribuye a un producto final de baja calidad e, incluso, con una consistencia inferior del producto. 

La reducción de la pérdida de calor del proceso para aumentar el ahorro de energía también puede lograrse mediante el uso de VFD (unidades de frecuencia variable) para el control de velocidad del soplador del proceso. Si se reducen al mínimo la velocidad de flujo de aire y la temperatura, la energía de calefacción del proceso puede ser tan baja como sea necesario para calentar la resina. La idea es minimizar el aire requerido para que se utilice la energía mínima para la calefacción del proceso.

La temperatura de la resina se aumenta a la temperatura apropiada para la máquina de procesamiento, pero toda la energía se mantiene en la tolva de secado y una cantidad mínima de calor o energía se devuelve al secador.

Para lograr esto con eficacia, la temperatura de la resina y la temperatura que sale de la tolva de secado debe ser medida continuamente y la velocidad del flujo de aire debe ajustarse para que la temperatura del aire de retorno (la temperatura que regresa al secador desde la tolva de secado) sea sólo ligeramente mayor que la temperatura de la resina que entra en la tolva de secado.

Este proceso se controla variando la velocidad del soplador con una unidad de frecuencia variable (VFD), que cambia la velocidad del soplador y la tasa del flujo del aire. Al reducir al mínimo la tasa de flujo de aire, mientras se mantiene la temperatura de la resina, se mantiene el calor del proceso en el nivel más bajo posible. Esto permite que la energía necesaria se adapte a cualquier cambio en la velocidad del material, así como en la humedad y temperatura de la resina.

Figura 1- El control de la temperatura del aire que sale de la tolva reduce la pérdida de calor y aumenta el ahorro de energía.

Optimización de la regeneración para maximizar el ahorro energético

A la regeneración le corresponde el 35% de la energía total utilizada. Para maximizar el ahorro de energía, la energía utilizada en la regeneración del desecante debe ser mínima. La regeneración consiste en calentar el desecante a una temperatura a la que libere la humedad adquirida durante el proceso de secado de la resina. Esto implica aumento de la temperatura del desecante hasta el punto en el que se disipe la humedad retenida en el desecante.

Hay dos partes para este sistema - cada uno con una tarea específica. Demostraremos esto con el secador por rueda desecante como nuestro modelo:

En primer lugar, la velocidad (RPM) de la rueda desecante se minimiza, lo que reduce libras por minuto de los materiales desecantes a calentar. Esto es importante porque la calefacción de los materiales desecantes se disminuye con respecto a la meta principal de vaporización de la humedad y el calor se pierde sin lograr el objetivo principal que es la eliminación del agua.

La velocidad de la rueda es controlada por una unidad de frecuencia variable (VFD) para que no se adsorba más de la humedad necesaria del aire de retorno. Mediante el control de la velocidad de la rueda, los materiales desecantes se cargan al máximo, manteniendo un punto de rocío constante inferior a -40° F/°C.

La segunda parte se logra con un VFD del soplador de aire de regeneración. El VFD reduce al mínimo el flujo de aire a un punto donde agua es desorbida del tamiz molecular pero sólo un calor mínimo deja la rueda durante el proceso de regeneración.

Como el aire ambiente se calienta y pasa a través de la rueda, la temperatura de descarga es constantemente monitoreada y el VFD ajusta el flujo de aire, asegurando que se utiliza el mínimo flujo de aire para eliminar toda la humedad adquirida en el secado pero no un exceso de aire.

La temperatura del aire que sale de la parte superior de la rueda es suficiente para eliminar la humedad, pero se mantiene a una temperatura constante. Esto garantiza que la rueda eliminará toda la humedad de la resina sin importar su nivel de humedad y se ajustará automáticamente cuando la humedad cambie, gracias a las variaciones estacionales o a cambios en las relaciones entre material virgen y escamas.

Figura 2 – El control de la velocidad del ventilador de la regeneración y la velocidad de la rueda desecante reduce la pérdida de calor de regeneración y aumenta el ahorro de energía.