El secado es uno de los mayores costos operativos en una línea de reciclaje de plástico. La decisión no es "secador centrífugo vs. aire caliente". Es... ¿Hasta dónde necesitas empujar la humedad hacia abajo? antes del siguiente paso (embolsado, extrusión, peletización).
Esta guía explica cómo difiere el aporte de energía entre la deshidratación mecánica (separación de agua a granel) y el secado con aire térmico (evaporación de agua), además de una forma sencilla de estimar la energía según la cantidad de agua que se elimina.
Conclusiones rápidas
- Utilice primero la deshidratación mecánica; el secado térmico es lo que resulta caro porque hay que evaporar el agua.
- “Suficientemente seco” depende del polímero y del próximo paso del proceso; no lo seque demasiado a menos que la especificación lo exija.
- Realice un seguimiento de la humedad en la descarga y los kWh/tonelada; la mejor configuración de secadora es la que cumple con las especificaciones con un rendimiento estable.
Referencias relacionadas con Energycle: – Secador centrífugo para aplicaciones de reciclaje – Cómo funcionan los secadores centrífugos (guía clara) – Guía definitiva sobre máquinas de secado térmico en el reciclaje de plástico
La física de la deshidratación
- %% Se basa en la energía cinética (fuerza centrífuga) para separar físicamente el agua superficial de las escamas de plástico. Esto es muy eficiente para eliminar el agua en masa, pero no puede eliminar la humedad superficial ligada a nivel molecular.
- Secado térmico (aire caliente): Utiliza calor y flujo de aire para evaporar el agua. Esto es necesario para el pulido final, pero requiere mucha más energía para el cambio de fase de líquido a gas.
Nota sobre la redacción: “secado al aire” puede significar secado ambiental (sin calor añadido) o secado con aire caliente (aire caliente). En las líneas de reciclaje, la etapa de pulido final suele ser el secado con aire caliente, ya que el aire ambiente rara vez alcanza niveles de humedad bajos y estables a niveles industriales.
Secadores centrífugos mecánicos: alto impacto, bajo costo
Ubicada inmediatamente después del tendedero, la secadora centrífuga es la que lleva la carga pesada.“
Principio operativo
Las escamas húmedas entran en un rotor calibrado que gira a altas RPM (normalmente entre 1200 y 1500 RPM). El material se acelera contra una malla perforada. El agua pasa a través de la malla, mientras que las escamas secas ascienden hasta la descarga.
Perfil energético
- Entrada principal: Motor de CA (normalmente de 45 kW a 90 kW para una línea de 1 tonelada/hora).
- Eficiencia: Un secador mecánico puede reducir la humedad de 30% a aproximadamente 2-3%.
- Por qué ahorra energía: Para eliminar agua por evaporación, se debe suministrar calor latente. El centrifugado elimina agua sin pagar el coste energético del cambio de fase.
Beneficios: * Reducción instantánea de la humedad. * Ocupa poco espacio. * Elimina contaminantes (finos/papel) junto con el agua.
Secado térmico con aire caliente: el pulido final
Esta etapa, a menudo denominada “secado instantáneo con aire caliente” o “secado en espiral”, generalmente sigue al secado mecánico para lograr las especificaciones del producto final.
Principio operativo
Los copos presecados se transportan a través de un sistema de tuberías largo y aislado mediante aire caliente de alta velocidad. El aire se calienta mediante resistencias eléctricas, quemadores de gas o intercambiadores de calor de vapor.
Perfil energético
- Entradas primarias: Motor soplador (transporte) + Elementos calefactores (evaporación).
- Eficiencia: Reduce la humedad de ~3% a <0,5%.
- ¿Por qué cuesta más? La evaporación del agua requiere calor latente. A 100 °C, la entalpía de vaporización del agua es de aproximadamente 2.257 kJ/kg (el valor varía con la temperatura).
Beneficios: * Logra niveles finales de humedad muy bajos, aptos para la extrusión. * Manejo suave (sin desgaste mecánico en las escamas).
Dónde encaja el secado al aire (y dónde no)
El secado al aire ambiente puede parecer "barato" en el papel (sin calentadores), pero generalmente está limitado por: – Tiempos de secado largos y una gran superficie de suelo – Variación climática/estacional (humedad final inestable) – Riesgo de polvo/contaminación mientras el material está expuesto
En la práctica, el secado al aire ambiente puede ser aceptable para drenaje temporal o almacenamiento no crítico, pero rara vez reemplaza las etapas mecánicas + térmicas cuando se necesita humedad repetible para la extrusión.
Combinación estratégica para la eficiencia
Depender únicamente del secado térmico es económicamente desastroso; confiar únicamente en el secado mecánico es insuficiente para una extrusión de alta calidad.
El enfoque “híbrido”: Las líneas de reciclaje más eficientes energéticamente utilizan un enfoque de varias etapas: 1. Etapa 1 – Mecánica: Dos secadores centrífugos en serie. El primero elimina 80% de agua; el segundo la reduce a aproximadamente 2-3%. Etapa 2 – Térmica: Un sistema final de tuberías en espiral de aire caliente generalmente requiere solo un pequeño delta de temperatura (por ejemplo, 60-80 °C) para eliminar la humedad restante de la superficie.
¿Qué objetivo de humedad necesitas realmente?
Utilice estos como puntos de partida prácticos; las especificaciones del comprador y el comportamiento del polímero son la autoridad final.
| Paso aguas abajo | Objetivo de humedad típico | Por qué es importante |
|---|---|---|
| Ensacado/almacenamiento de copos lavados | ~2% a 5% | Previene el goteo y reduce la formación de grumos; generalmente se puede lograr con una buena deshidratación. |
| Extrusión/peletización (general) | A menudo <1% (comúnmente <0.5%) | Reduce el vapor/las burbujas, la inestabilidad de la presión y los defectos de la superficie. |
| Productos de alta sensibilidad (según el caso) | Es posible que se requieran objetivos más bajos | Algunos polímeros y usos finales exigen un control de humedad más estricto y pasos de secado adicionales. |
Comparación de costos de energía (ejemplo simple y direccional)
Supongamos que procesa 1.000 kg/h de plástico seco.
| Tipo de Sistema | Qué hace | Principal impulsor de la energía | Consejos direccionales para llevar |
|---|---|---|---|
| Solo mecánico | Elimina el agua a granel después del lavado. | Potencia del motor (kW) y carga | Secado de bajo costo, pero puede que no alcance la humedad de grado de extrusión |
| Sólo térmico | Evapora la mayor parte del agua sin deshidratarla. | Calor latente de vaporización + potencia del soplador | Energía muy alta si intentas evaporar agua “a granel” |
| Híbrido optimizado | Primero deshidratar y luego evaporar la última fracción. | Pequeña carga térmica después de la deshidratación | El mejor equilibrio entre especificaciones, estabilidad y costo operativo |
Una estimación sencilla de energía (para usar en la planificación rápida)
Si tu línea necesita evaporarse W kg de agua por hora, la entrada mínima teórica de calor (sin incluir pérdidas) es:
Energía (kWh/h) ≈ (W × 2257 kJ/kg) ÷ 3600
Eso significa evaporarse 1 kg de agua Se trata de 0,63 kWh Como mínimo teórico. Los sistemas reales consumen más (pérdidas de calor, aire de escape, transferencia de calor imperfecta). Para la planificación, muchas plantas asumen un multiplicador (a menudo de ~1,5 a 3 veces) según el tipo de secador y la recuperación de calor.
Ejemplo (direccional): Si el material después de un secador centrífugo tiene una humedad de ~3% y se necesita ~0,5% para la extrusión, el agua restante a eliminar puede ser del orden de ~25–30 kg/h por cada 1.000 kg/h de plástico seco, lo que ya implica ~16–19 kWh/h de calor teórico Antes de pérdidas y potencia del soplador.
Por qué la tecnología “solo térmica” se vuelve cara rápidamente: Si el material lavado entra al secado con una humedad de ~30% y aún necesita ~0,5%, es posible que esté evaporando cientos de kg/h de agua por cada 1.000 kg/h de plástico seco—direccionalmente 250+ kWh/h de calor teórico antes de las pérdidas.
Razones comunes por las que las plantas tardan demasiado en secarse
- Saltarse la deshidratación: Al enviar copos “que gotean” a un sistema de secado con aire caliente se fuerza al calentador a realizar el trabajo que debería hacer una centrífuga.
- Sin medición de humedad: Los operadores realizan los ajustes según el tacto, lo que generalmente significa un secado excesivo (desperdicio de energía) o un secado insuficiente (fallas de calidad).
- Descuido de la pantalla y el flujo de aire: Una pantalla ciega o un escape restringido reducen el rendimiento de deshidratación y hacen que la etapa térmica trabaje más.
Caso especial: Líneas de película (Exprimidor vs. Centrífuga)
Si seca película lavada, la deshidratación mecánica suele utilizar una prensa (en lugar de solo una secadora centrífuga) para eliminar el agua y densificar la película antes del pulido térmico. Para obtener una referencia, consulte Energycle. Exprimidor térmico centrífugo de secado y deshidratación de plástico y tecnología de prensa de películas plásticas.
Conclusión
Los secadores mecánicos eliminan el agua a granel eficientemente; el secado térmico es el paso final cuando las especificaciones del producto lo requieren. Si se dimensiona y opera correctamente la etapa mecánica, generalmente se puede reducir la carga térmica y estabilizar la humedad final.
