Cuando se debe decidir la compra de un equipo entre los diferentes tipos que presentan las mismas funciones, los criterios más importantes a tener en cuenta son:
- la calidad (es decir, el valor añadido) de los productos que se obtienen;
- los costes totales derivados del uso de cada tipo de equipo.
Si los criterios son importantes cuando se comparan equipos que realizan la misma operación con tecnologías similares, lo son aún más cuando se comparan equipos que emplean tecnologías diferentes.
Por ejemplo, cuando se necesita un equipo para el secado de fibras e hilados después del tinte u otro tratamiento húmedo, hay diferentes tecnologías disponibles con ese fin: métodos «convencionales», donde el producto textil se calienta / seca con un flujo de aire caliente o, como alternativa, se puede utilizar «radiofrecuencias», donde el producto se calienta / seca de manera endógena (volumétrica) gracias a un campo electromagnético generado oportunamente.
A continuación aclararemos los motivos de esta afirmación, ofreciendo explicaciones teóricas y pruebas experimentales.
Cámaras y cabinas de secado
Se trata de los sistemas más sencillos y más antiguos, que actualmente ocupan un lugar marginal en las plantas textiles de todo el mundo, debido a algunas grandes desventajas:
- tiempo de secado extremamente largo y variable;
- dificultad para controlar el contenido de humedad residual del producto;
- necesidad de grandes espacios en la planta, debido al tamaño muy grande de los equipos, sobre todo en relación con el rendimiento de producción;
- eficiencia energética muy baja.
Por tanto, la consecuencia lógica es que las cámaras y las cabinas de secado se usan con muy poca frecuencia, principalmente para el secado de pequeños lotes de productos teñidos o de materiales muy delicados que no pueden soportar los esfuerzos térmicos y/o mecánicos a los que se someterían con el uso de otros sistemas de secado.
Por los motivos anteriores, ya no tendremos en cuenta este método de secado.
Secadores de cámara y semi-rápidas
Estos secadores han gozado y aún gozan de una cierta popularidad gracias a la inversión inicial razonablemente baja que requieren y al nivel de rendimiento aceptable que presentan en términos de tiempos de secado, costes de ejercicio y calidad de los productos secados.
Sin embargo, por otra parte, la mayor parte de los usuarios observa desventajas que hacen que estos secadores estén muy lejos de ser la solución ideal a los problemas de secado de hilados dentro de una tintorería moderna.
Las desventajas que se observan con mayor frecuencia son:
- tiempos de secado largos, con el consiguiente consumo alto de energía en el secado de bobinas densas (muy compactas o con hilado envuelto muy apretado), de hilados con título fino y de bobinas de gran diámetro;
- también se necesita mucho tiempo para secar sin amarillear blancos blanqueados y colores pastel, debido a la necesidad de mantener baja la temperatura del aire;
- necesidad de cargar con cuidado las bobinas en los porta-material o en los carros para evitar que el flujo de aire tome vías preferentes, causando una grave disminución en la eficiencia del tratamiento y alargando los tiempos de secado;
- las condiciones ambientales externas (temperatura del aire y humedad) influyen fuertemente en la eficiencia del tratamiento, haciendo que varíe notablemente el tiempo de secado entre los diferentes lotes;
- puesto que el tiempo de secado se ve fuertemente condicionado por demasiadas variables que no se pueden controlar, es difícil prever y regular en consecuencia el final del ciclo de secado para cada lote, por lo que resulta bastante frecuente secar demasiado o demasiado los productos;
- la capa superficial de las bobinas se ensucia (el fenómeno es muy evidente en los blancos y en los colores pastel), debido a la gran cantidad de aire externo que pasa por el hilado, a pesar de una limpieza cuidada y frecuente de los sistemas de filtrado;
- la humedad residual se distribuye de manera no uniforme en bobinas del mismo lote, dependiendo de su posición en el carro;
- las bobinas de diámetro diferente o con hilado envuelto con densidades diferentes no se secan de manera uniforme;
- el contenido de humedad residual dentro de cada bobina no se distribuye con uniformidad;
- resulta necesario el secado excesivo de todo el lote para evitar la presencia de zonas húmedas en las bobinas;
- el hilado requiere un largo período de acondicionamiento después del secado;
- se pueden producir desplazamientos y evaporaciones de los suavizantes y de otros productos de acabado;
- no se puede aprovechar completamente la potencia nominal del equipo cuando se debe secar pequeños lotes diferentes. Los mayores problemas se observan cuando se tienen pequeños lotes diferentes por color y/o por dimensiones, por problemas de contaminación del color y/o por diferencias en los tiempos de secado requeridos. Por tanto, se comprende fácilmente que usar el equipo cargado solo parcialmente lleva a un aumento de los costes por cada kg de producto;
- las operaciones de carga y descarga de los carros /portamaterial requieren el uso de mucha mano de obra, a no ser que el sistema no esté completamente automatizado (pero esta solución es muy costosa y poco flexible);
- el secador se puede utilizar única y exclusivamente para bobinas, y este es uno de los mayores inconvenientes en todas las tintorerías donde se tratan diferentes productos textiles en varias formas, como madejas, ovillos, tops, etc.
Dicho esto, podemos afirmar que los secadores de cámara y semi-rápidos son una solución viable y económicamente rentable solo en caso de bobinas pequeñas y regulares de hilado suave, especialmente sintético o misto, de título grueso, teñido en lotes de medianas dimensiones. Solo con estas condiciones se obtiene una relación calidad-costes aceptable.
En cambio, en caso de bobinas muy grandes, con hilado envuelto muy apretado o comprimido o de peso no constante; hilados de título fino o altamente hidrófilo o delicado; lotes diferentes por dimensiones y colores, especialmente en caso de hilados blancos o de colores pastel, etc., los secadores de cámara o semi-rápidos no representan una solución recomendable.
Secadores rápidos – a presión
Muchos fabricantes de maquinarias para el tinte de hilados textiles han incluido en su gama de productos los llamados secadores rápidos o secadores a presión: se construyen con los armarios con las mismas dimensiones que las bandejas de tinte, de tal manera que los carros con el material que se debe secar se puedan introducir directamente en los armarios de los secadores, donde tendrá lugar tanto la hidroextracción como el secado. Esta es la mayor ventaja de los secadores rápidos o a presión, que, por tanto requieren poca mano de obra: en el mismo equipo y tras una única y rápida operación de carga, se extrae el agua no vinculada al hilado y se seca.
Otra ventaja, sobre todo en comparación con los secadores de cámara y semi-rápidas, es el poco tiempo que se requiere para secar los diferentes productos, que normalmente no supera las dos horas, al menos por lo que se refiere a los sistemas más nuevos y eficientes.
Sin embargo, por otra parte, los secadores rápidos / a presión tienen diferentes desventajas técnicas y económicas: podemos decir que estos sistemas están sujetos a todos los problemas relacionados con los métodos de secado convencionales con aire caliente, y a veces los agravan, debido al fuerte flujo de aire que pasa y a los altos gradientes térmicos alcanzados dentro de las bobinas. Por tanto, están presentes todos los problemas descritos para los secadores de cámara y semi-rápidos, excepto los debidos a las temperaturas externas, la humedad y la suciedad que se deposita en las capas externas de las bobinas, ya que la circulación del aire se produce en un circuito cerrado.
Pero, además de los problemas ya descritos, los secadores rápidos / a presión también tienen otras desventajas específicas:
- debido a la alta temperatura y la alta presión, el hilado sufre un esfuerzo térmico y mecánico que altera de forma negativa sus propiedades físicas y mecánicas, como la resistencia, la elasticidad, la suavidad y el tacto;
- por los mismos motivos, a menudo tienen lugar fenómenos de amarilleado, decoloración y migración del color;
- el fuerte flujo de aire hace que el hilado sea peloso, con los consiguientes inconvenientes en la fase de tejido;
- los pelos que se separan del hilado se acumulan en el equipo durante el secado, haciendo necesario realizar con frecuencia operaciones de limpieza / lavado de los armarios, especialmente en caso de que se tengan que secar hilados de colores claros después de colores oscuros (para evitar tener que limpiar el equipo después de cada ciclo de secado, los fabricantes recomiendan programar cada día la secuencia de colores, a partir de los más claros, pero esto no siempre resulta factible);
- el equipo en funcionamiento es muy ruidoso y libera mucho calor en el ambiente de alrededor.
Pero la mayor desventaja de los secadores rápidos / a presión es el coste muy alto de todos los consumos de energía.
En concreto, los consumos de electricidad y vapor son altos por dos motivos principales: la operación de hidroextracción mecánica, que es la manera más económica de eliminar la gran cantidad de agua no vinculada al hilado que sale de las bandejas de tinte, no se realiza de manera eficiente por el tratamiento en vacío / con presión al que se somete el producto; por consiguiente, aún se debe eliminar con la evaporación una gran cantidad de agua. Hacia el final del proceso de secado, cuando queda por eliminar el agua estrictamente vinculada al interior del hilado, la eficiencia del proceso de transferencia del calor del aire a la humedad residual es muy baja y, por tanto, es necesario utilizar mucha energía mecánica y térmica para que se evapore la pequeña cantidad de agua que queda.
La tecnología de secado con radiofrecuencias
Como consecuencia natural de lo expuesto, en los veinte últimos años la mayor parte de las tintorerías de fibras e hilados textiles ha adoptado la tecnología del secado con radiofrecuencias: este método resuelve de forma brillante todos los problemas relacionados directa o indirectamente con los fenómenos de transmisión del calor y, por tanto, es una solución mejor respecto a los sistemas de secado convencional.
A continuación mencionamos las principales ventajas de la tecnología RF aplicada al secado de hilado en bobinas y, más en general, de todos los sustratos textiles:
- tiempo de secado muy breve y regular (generalmente entre 15 y 50 minutos, dependiendo del contenido de humedad que se debe evaporar) para todos los productos, independientemente de la forma, la densidad, el título del hilado, el color, etc.;
- el proceso de secado se puede controlar perfectamente y es uniforme. Queda, así, un contenido de humedad de recuperación (regain) muy uniforme tanto en el interior de la bobina como entre las diferentes bobinas de cada lote y entre los diferentes lotes secados. Por tanto, no se requiere un largo período de acondicionamiento del hilado que, de lo contrario, sería necesario después del secado.
- gran flexibilidad del equipo, independientemente del tipo de producto (bobinas o madejas de hilado, fibras en copo o tops, etc.);
- los lotes de tamaño diferente se secan siempre con la misma eficiencia, sin variar el coste por cada unidad de producto;
- la eficiencia energética es muy alta (aproximadamente el 65-70% del consumo total de energía del equipo se utiliza en el proceso mismo de secado), sin ninguna dispersión de calor en el ambiente de alrededor;
- las condiciones ambientales externas (humedad, temperatura) no influyen en los tiempos de secado y en el rendimiento del equipo;
- el equipo no requiere ningún precalentamiento y el tratamiento es simultáneo;
- ningún fenómeno de amarilleado, de decoloración y de contaminación entre los diferentes colores;
- no es necesario programar la producción del día teniendo en cuenta la secuencia de colores, ni limpiar con frecuencia el secador;
- no se forman pelos en el hilado;
- las capas superficiales de las bobinas no se ensucian con el aire de paso;
- los desplazamientos y la evaporación de los productos químicos de acabado son prácticamente inexistentes;
- las propiedades físicas y mecánicas del hilado se mejoran, gracias al tiempo de secado muy breve, a la temperatura muy baja y a la ausencia de esfuerzos mecánicos;
- en muchos casos, no es necesario volver a bobinar el hilado después del secado.
Llegados a este punto, se puede objetar que, mientras el secador rápido / a presión requiere una única operación muy sencilla y rápida para secar el lote, el secador RF implica dos operaciones separadas con la presencia de mucha más mano de obra: primero para la carga y la descarga del hidroextractor centrífugo y después para alimentar el secador con las bobinas.
Sin embargo, incluso en el caso de los países donde el coste de la mano de obra es muy alto (por ejemplo, en Europa Occidental y en EE.UU.), la experiencia práctica de muchas tintorerías ha demostrado que los costes totales del secado RF son significativamente más bajos respecto a los de los secadores rápidos / a presión.
Conclusiones
La mayor ventaja económica en el uso del secador rápido / a presión se obtiene por la facilidad y la velocidad de carga/descarga y por el consiguiente bajo coste de la mano de obra requerida. Por contra, los costes totales de los consumos resultan los más altos entre todos los métodos de secado (incluso utilizando la recuperación total del calor) y el ahorro obtenido con la reducción de la mano de obra no es suficiente para compensarlos, ni siquiera considerando los altos costes de la misma en los países de Europa Occidental o en EE.UU.. Por tanto, este método resulta, en conclusión, el menos económico de todos y en genera los productos tratados presentan un nivel de calidad inferior.
Desde el punto de vista tecnológico, la mayor diferencia entre los secadores rápidos / a presión y los secadores de cámara / semi-rápidos es que en estas últimas el flujo de aire caliente se empuja a través del producto a una velocidad / presión mucho más baja, con un tiempo de secado, en consecuencia, más largo pero con un buen ahorro de energía mecánica / eléctrica.
Sin embargo, por otra parte, un flujo de aire débil no puede dar lugar a la operación necesaria de hidroextracción mecánica, que, por tanto, debe producirse antes del secado, en un equipo diferente, exactamente como se produce en caso de secado con equipos RF. Esto significa que, aunque los costes del consumo son relativamente más bajos (no mucho más respecto a los del secado RF), la ventaja principal obtenida usando los secadores rápidos / a presión se pierde completamente cuando se usan los secadores de cámara / semi-rápidas. Además, quedan sin resolver los problemas relacionados con la mala calidad del producto y la falta de flexibilidad intrínseca de los métodos de secado convencionales por conducción de calor.
Por contra, el secado RF, además de garantizar un ahorro global de los costes respecto a todos los métodos de secado convencional (incluyendo también los equipos de cámara / semi-rápidos de última generación), es la única tecnología que permite alcanzar niveles muy altos de calidad del producto y de flexibilidad operativa, con el consiguiente aumento del beneficio final en la actividad de la tintorería.