Los plásticos, como muchos compuestos orgánicos, tienen la capacidad de absorber agua. Por ello, el secado antes de su procesamiento es indispensable para evitar consecuencias negativas. En este artículo de Ambiente Plástico analizaremos ¿En qué consiste el secado de plásticos? Además de ¿Cómo funciona y qué aspectos considerar al momento de seleccionar un equipo de secado adecuado?
¿Qué es el secado de plásticos y por qué es necesario?
El secado de plásticos consiste en eliminar la humedad absorbida por el material. Este proceso implica un intercambio de masa y energía calorífica entre el plástico y el aire circundante. Bajo condiciones controladas, el aire puede absorber eficientemente la humedad del plástico, contribuyendo a mejorar su desempeño en los procesos de transformación.
Si bien todos los plásticos pueden secarse, aquellos de naturaleza higroscópica son especialmente sensibles, ya que la presencia de agua puede afectar su apariencia, dificultar su procesado e incluso provocar su degradación química cuando se expone a altas temperaturas.
Principios de funcionamiento del secado
El proceso de secado se basa en diversos factores, siendo uno de los principales la humedad relativa. Este concepto se refiere a la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Para reducirla, se puede calentar el aire, logrando así que tenga mayor capacidad para absorber humedad.
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Una forma sencilla de visualizar esto es pensar en dos matraces de diferente capacidad: uno de 250 ml y otro de 500 ml. Si en ambos se vierten 125 ml de agua, la cantidad de agua es la misma (humedad absoluta), pero su proporción varía: en el matraz pequeño representa el 50% del volumen, y en el grande solo el 25%. Esto muestra cómo un mismo volumen de agua puede indicar diferentes niveles de humedad relativa según el espacio disponible.
Siguiendo la ley de los gases ideales, si se calienta el aire, este se expande, lo que disminuye su humedad relativa y aumenta su capacidad de absorber agua del material húmedo. De igual forma, al reducir la presión del sistema, se logra un efecto similar.
Otro factor clave es el punto de rocío, que denota cuán seco está el aire. Este parámetro es particularmente relevante en los sistemas de secado con circuito cerrado, como los deshumidificadores, ya que permite controlar con precisión el nivel de humedad del aire utilizado en el proceso.
Tipos de equipos de secado
Existen distintos tipos de equipos diseñados para el secado de plásticos. Entre los más comunes se encuentran los secadores de aire caliente y los deshumidificadores, los cuales sobresalen por su eficiencia y amplia aplicación en la industria.
A continuación, presentamos una tabla comparativa, elaborada por los expertos de Ambiente Plástico Formación, que resume las principales características de los equipos de secado.
Tabla 1. Comparativa de equipos de secado de plásticos
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Equipo |
Principio de Operación |
Ventajas |
Desventajas |
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Horno |
Transfiere calor por radiación, similar a un horno doméstico. |
Muy baja inversión económica. |
Baja efectividad. Sin control de humedad relativa. No recomendado para resinas. |
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Aire caliente |
Circulación de aire caliente tomado del ambiente a través del material. |
Bajo costo inicial. Operación simple y versátil. Bajo mantenimiento. |
Sin control de humedad relativa ni punto de rocío. Menor eficiencia en resinas sensibles como PET. |
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Deshumidificador |
Circulación de aire caliente y seco en un sistema cerrado. |
Alta capacidad de secado en plásticos higroscópicos. Mayor estabilidad en el proceso. |
Requiere camas desecantes. Mayor costo de inversión. |
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Aire comprimido |
Aire caliente se comprime, luego se expande dentro de la cámara para mejorar el secado. |
Bajo costo de inversión. Versatilidad de instalación. |
Desempeño limitado. |
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Vacío |
Se aplica vacío junto con calor, lo que fuerza la salida de la humedad del material. |
Reducción del tiempo de secado. Menor consumo energético. Disminuye riesgo de degradación. |
Mayor complejidad operativa. Proceso intermitente. |
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Membrana |
El aire húmedo se comprime y atraviesa una membrana que elimina la humedad de forma selectiva. |
Alta eficiencia en secado de aire. Bajo mantenimiento. Reducción de costos operativos. |
No seca directamente el material. Funciona como complemento en sistemas de aire comprimido. |
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Infrarrojo (IR) |
Utiliza radiación infrarroja para calentar y facilitar la evaporación del agua. |
Ahorro energético de hasta 45%. Alta capacidad y velocidad de secado. Adecuado para plásticos sensibles al calor. |
Alto costo de inversión. |
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Microondas |
Utiliza ondas electromagnéticas para calentar el interior del material y acelerar el secado. |
Alta capacidad de secado. Reducción del tiempo de proceso. Apto para materiales sensibles al calor. |
Costo elevado de inversión. |
¿Cómo calcular un equipo de secado de aire caliente?
El cálculo de un equipo de secado por aire caliente se basa en el principio de intercambio de masa y energía entre dos elementos: el material a secar (plástico) y el agente secante (aire caliente). Para dimensionar correctamente el equipo, es necesario determinar dos variables:
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Volumen de la tolva
Para calcular el volumen adecuado de la tolva, primero se debe conocer el gasto volumétrico del material, el cual depende directamente de la densidad aparente o a granel del plástico. Esta densidad varía según la morfología y el tamaño de las partículas o pellets.
Aunque se pueden encontrar valores promedio en bibliografía técnica, lo más preciso es consultar directamente al fabricante de la resina. Una vez conocida esta información, el volumen de la tolva se determina en función del tiempo de secado recomendado para la resina, aplicando la siguiente fórmula:
Volumen de tolva (L) = (kg/h del material) × (tiempo de secado en horas) / (densidad aparente del material)
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Flujo de aire
El flujo de aire necesario se calcula considerando la cantidad de material a secar y la capacidad del aire para absorber humedad. Esta última es una constante propia de cada tipo de resina, y se recomienda obtenerla del proveedor del material. El flujo de aire ideal se calcula con la siguiente ecuación:
Flujo de aire (m³/h) = (kg/h de material) × (coeficiente de secado del material)
Con ambos datos —volumen de tolva y flujo de aire— es posible seleccionar el modelo de equipo más apropiado para el proceso.
Criterios generales para la selección del equipo
Al momento de elegir el equipo de secado, se deben considerar los siguientes factores:
- Tipo de material: Plásticos higroscópicos como el PET precisan un secado eficiente, por lo que se recomienda el uso de deshumidificadores. En el caso de materiales no higroscópicos, se pueden utilizar equipos más sencillos, especialmente en zonas con baja o media humedad ambiental.
- Productividad del proceso: En líneas de alta producción, los sistemas centrales de secado son más eficientes, ya que permiten alimentar varias máquinas al mismo tiempo. Para operaciones de menor escala, los secadores individuales, colocados junto a la máquina o en la garganta de alimentación, son más prácticos y económicos.
- Costo y eficiencia energética: Es primordial evaluar la inversión inicial, el consumo energético y los costos de mantenimiento. Algunas tecnologías más avanzadas ofrecen sustanciales ahorros de energía, aunque su inversión inicial sea mayor. También debe considerarse la facilidad de operación y mantenimiento del equipo para asegurar su aprovechamiento pleno.
Para conocer más sobre este y otros procesos auxiliares, acércate a los especialistas de Ambiente Plástico Formación. Escribir a salvador.bosques@plastico.com.mx o a revista@ambienteplastico.com.
