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Volumen y humedad en la Industria del Plástico

La selección hace la diferencia

DENSIDAD APARENTE

La densidad aparente es el peso que ocupa un volumen determinado de material, y tiene que ver también con su forma. Un ejemplo es el peso o la densidad específica del acero, que es de 7.8 Kg por litro; esto significa que si pudiéramos “vaciar” un litro de acero en un recipiente de 1 litro, este pesaría 7.8 Kg.

Pero si el acero lo tenemos en forma de balines y llenamos un recipiente de un litro con éstos, el peso del recipiente va a ser menos de 7.8 Kg. Mientras más grandes los balines, más espacio sin llenar habrá dentro del recipiente de un litro y menor será su peso; mientras más chicos los balines, los espacios de aire entre balines serán también menores y su peso se acercará más a los 7.8 Kg/L

De aquí nace el concepto de la Densidad Aparente, la cual, además de depender del material, depende de su forma y tamaño, y del “espacio vacío” que deja en el recipiente que lo contiene.

¿CÓMO FUNCIONA UN DOSIFICADOR VOLUMÉTRICO?

Por lo regular, estos equipos dosifican el pellet con un husillo. Como no pesan el material, la dosificación se basa en el volumen, y no en el peso; de allí su nombre: volumétrico. Sin embargo, ¿cómo sabe el dosificador cuánto color debe alimentar?

El usuario debe realizar un procedimiento de “calibración”, en el cual se predispone el equipo para la medición el equipo va a hacer girar el husillo un tiempo determinado a las revoluciones programadas, de tal forma que, durante esa prueba, se debe pesar el material obtenido y registrar el peso en el equipo, lo que concluye la calibración.

Con el procedimiento anterior, el dosificador habrá calculado la “densidad aparente” del pellet (aditivo o masterbatch) y sabrá cuanto tiempo girar y a qué velocidad para dosificar la cantidad de pellet esperada.

La precisión del dosificador depende de que los pellets sean siempre iguales y de que su densidad aparente sea siempre la misma. Sin embargo, el mismo proceso de producción de los pellets tiene variaciones, ya sea del mismo equipo que los produce, o también porque un mismo fabricante de pellets tiene diversos equipos de diferente precisión para fabricar sus materiales.

Por lo anterior, la precisión de un dosificador Volumétrico no depende sólo del diseño o de las características del propio, sino también de un factor externo. La variación en la densidad aparente de los pellets, que si bien es mínima, tiene una repercusión en la precisión de todo el sistema. Lo anterior, por no mencionar el rango de error que puede existir –por diversos factores- al momento de realizar la calibración.

De cualquier manera, mientras no se requiera aprobar las partes producidas con un colorímetro (o espectrofotómetro), un dosificador volumétrico es –en la mayoría de los casos- la mejor solución.

Sin embargo, cuando se requiere una constancia en el color, ya sea porque diversos fabricantes de piezas entregan a un integrador, o bien porque diversos lotes de piezas se producen en momentos diferentes para después integrar un producto terminado y se requiere precisión en el color (pensemos en la industria automotriz, o cuando se requiere respetar algún color específico de alguna marca que así lo exija), lo mejor es trabajar con un dosificador gravimétrico, el cual literalmente pesa la cantidad de pellets para dosificarlos.

Así, su precisión queda limitada a sus características intrínsecas y no a factores externos, como la variación en la densidad aparente o errores en el proceso de calibración. Por supuesto, el diseño de un dosificador gravimétrico es mucho más complejo, y de allí que su precio sea mucho más elevado comparado con uno volumétrico.

Por lo regular, si es necesario trabajar con un dosificador gravimétrico, el uso de un colorímetro para certificar el color obtenido también se vuelve necesario.

Estas validaciones de color pueden realizarse una vez al día, con cada cambio de lote de pellets, o en cada cambio de turno, según la exigencia de respetar un color determinado.

Según la precisión de color necesaria, y si se cuenta con un colorímetro, el uso de un dosificador volumétrico puede ser posible, realizando mediciones de color más frecuentes (quizá cada hora) y realizando calibraciones cada que sea necesario.

Como siempre, en el ambiente del plástico, todo depende de la pieza que se esté haciendo.

RECUADRO 1

Consideraciones

La Tabla de Materiales es una tabla “genérica”, basada en material en forma de pellet.

Debido a la gran variedad de fabricantes y aditivos utilizados en la fabricación de resinas, es importante comentar con el cliente la necesidad de contar con los datos reales o específicos que requiere, para poder confirmar la selección del equipo correcto.

De no contar con tal información, procurar tener siempre un 20% más de capacidad.

De igual forma si el material a procesar no es en forma de pellet y es material molido, hay que revisar la densidad aparente.

El PET en forma de pellet tiene una densidad aparente de 0.85 Kg/L. Cuando es hojuela molida, la densidad aparente baja a valores de entre 0.4 y 0.35 Kg/L, lo cual aumenta de manera importante el tamaño de la tolva.

ANEXO

¿Secar o dehumidificar?

Hay algunos polímeros, los llamados Higroscópicos, que absorben humedad en su interior.

Para retirarla es preciso contar con un equipo “sofisticado”, un dehumidificador.

El Polietilen Tereftalato (PET) o la Poliamida (Nylon), requieren ser dehumidificados.

Otros plásticos, como el Polietileno (PE) o el Polipropileno (PP), no requieren de un

dehumidificador porque NO son higroscópicos, con un secador que es un equipo de lo más sencillo, es suficiente.

Estos materiales no “absorben” humedad, sino que ésta se queda sólo en la superficie, y normalmente se trata de la humedad ambiental que se condensa en la superficie del pellet.

Un secador solamente calienta el aire y lo hace pasar por los pellets. El efecto del calor,

se lleva la humedad superficial.

Un dehumidificador, además de calentar el aire, también lo seca. Este aire seco, tiene la característica de que absorbe la humedad de tal manera que el efecto del aire caliente además de la humedad que absorbe el aire seco, dehumidifica el material.

Sin embargo, independientemente de que la resina sea Higroscópica o no, la necesidad de dehumidificar el material puede ser determinada por otros aditivos que puede contener la resina, las características que debe tener la pieza a procesar y otros factores.

Normalmente es el cliente quien conoce el detalle, ya sea por consulta con el proveedor del polímero a o por propia experiencia.

¿Cómo se selecciona un secador?

Hay que saber de qué material se trata y la cantidad a procesar. Con ello y con los

datos de la tabla de materiales, se obtiene el volumen y el tiempo de secado, y se calcula el volumen de la tolva.

Ejemplo:

Hay que secar 100 Kg/Hr de Polietileno (PE)

En la Tabla de Materiales, encuentras que el PT tiene:

– Una densidad específica de (Bulk Density) de 0.6 Kg/L

– Tiene un tiempo de secado (Drying Time) de 1 Hr

Con lo anterior se calcula el tamaño de la tolva:

Material a procesar por hora 100 Kg /Hr

————————————— X tiempo = —————— X 1 Hr = 166 Litros

Densidad 0.6 Kg/L

Se selecciona un secador que tenga una tolva con capacidad de por lo menos 166 Litros.

¿Cómo se selecciona un dehumidificador?

El primer caso es definir el tamaño de la tolva, igual que como para un secador.

Ejemplo:

Hay que secar 40 Kg/Hr de Nylon 6/6 (Poliamida o PA6/6)

En la Tabla de Materiales, encuentras que el PA6/6 tiene:

– Una densidad específica de (Bulk Density) de 0.66 Kg/L

– Tiene un tiempo de secado (Drying Time) de 4 a 6 Hr

Material a procesar por hora 50 Kg /Hr

————————————— X tiempo = —————— X 6 Hr = 369 Litros

Densidad 0.65 Kg/L

Se selecciona un dehumidificador que tenga una tolva con capacidad de por lo menos

369 Litros.

En la “Tabla de Dehumidificadores SDD” se puede ver que el deshumidificador SDD-

450U-200H tiene una tolva de 450 Litros.

Ahora, con este modelo tenemos 2 datos:

– 450U = Capacidad de la Tolva

– 200H = Cantidad de Aire Seco

Con el 200H, regresamos a la tabla de materiales, donde encontramos que el dato en

el renglón del material PA6/6 6/6.10 y la columna 200H es 58

Esto significa que el SDD-450U-200H puede procesar hasta 58 Kg/Hr de Nylon 6/6.

 

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