Moderna técnica del acondicionamiento de la industria textil.

CURSILLOS Y COXFERENCIAS Moderna Técnica del Acondicionamiento Industria Textil") por D. Jürg Suter, Ing. Ind. E. P. F. Zürich, LUWA ESPANOLA, S. A. con ocasidn del: I CICLO DE CONFERENCIAS SOBRE TECNICA Y TECNOLOGIA DEL ACONDlClONAMllNTO DE AIRE Instalaciones centrales y aparatos individuales La fábrica textil y muy particularmente la que manufactura el algodón, figura entre las primeras industrias que han sabido aprovecharse de las ventajas que proporciona el acondicionamiento. Muy pronto se supo que todas las fibras textiles tienen un mayor o menor grado higroscópico y que su capacidad de absorción de la humedad depende del grado higrométrico del aire ambiente. Este contenido en agua de toda fibra de lana, algodón o materia sintética, influye fuertemente en todas sus propiedades como, por ejemplo, su resistencia, elasticidad, alargamiento, carga electroestática y flexibilidad, que la hace más o menos apta para ser hilada. Son estas propiedades las que determinan el comportamiento de la fibra durante el proceso de elaboración y también la calidad del producto final. En el Diagrama 1 pueden ver las variaciones de la resistencia en yo, según Meredith, en función de la humedad relativa para las más diversas fibras, basándonos en la resistencia existente a 65 yo HR. Como pueden observar, dicha característica, aumentando la humedad relativa, aumenta considerablemente en algodón, disminuye en lana y se mantiene invariable en fibra poliéster. Una de las características aún más importantes que la resistencia, es la elasticidad de la fibra, la cual, asimismo, depende, en gran escala, de la humedad relativa del ambiente. El Instituto Norteamericano de Tecnología Textil, ha comprobado que un incremento de la humedad relativa del 60 al 70 yo puede aumentar en ciertas fibras, su elasticidad hasta un 15 0/, El grave problema de la carga electroestática de las fibras, es otro factor importante que ha de considerarse durante el proceso de la elaboración del hilo. Este fenómeno juega un papel cada vez más importante, sobre todo en fibras sintéticas y en lana. Contrariamente al algodón, las fibras de lana tienen su mayor resistencia en un ambiente relativamente seco. El rozamiento en este estado seco, no obstante, les hace adquirir fuertes cargas electroestáticas lo que hace difícil su posterior manejo en el proceso. Estos fenómenos aparecen cada vez en mayor grado, cuando más baja es la humedad relativa del ambiente. Durante mucho tiempo se han elaborado diferentes métodos para eliminar estas cargas electroestáticas, según las fibras elaboradas y las máquinas usadas en el proceso. No obstante, el método más sencillo, más barato y más seguro para evitar estas cargas electroestáticas, consiste en mantener un ambiente con una humedad relativa adecuada, normalmente entre 50 y 75 yo HR, según proceso y fibra elaborada. * Conferencia pronunciada en el Salón de Actos de la E.T.J. de Ingenieros Industriales de Tarrasa d día 13 de mayo de 1968. Cambio de resistencia (según Meredith) Diagrama I % ,$Q 50 60~70 80 90 100% Humedad relativa Climatizar no consiste, por tanto, más que en ofrecer a una fibra textil las condiciones más favorables para su elaboración en cada uno de los procesos de fabricación. Su resultado: superior resistencia a la rotura; disminución en la formación de la electricidad estática; más elasticidad y flexibilidad de las fibras y posibilidad de aumentar la velocidad de las máquinas que trabajan con mayor regularidad. Asimismo, pero en segundo término, se logra una gran mejoría de las condiciones higiénicas del local, con el consiguiente bienestar del personal y, coso consecuencia lógica de todo ello, un incremento de la producción y de la calidad del hilo o tejido elaborado. Las modernas industrias textiles consumen considerables cantidades de energía eléctrica que, finalmente, se transforma casi en su totalidad en calor. Según el proceso de fabricación, en las fábricas de algodón se cuenta con una potencia absorbida que varía entre 45 y 300 W por metro cuadrado. El calentamiento por radiación solar y transmisión en naves modernas bien aisladas, y muchas veces totalmente ciegas, es poco importante; especialmente en los casos de elevado consumo de energía eléctrica por metro cuadrado. Esta energía térmica producida por la maquinaria más el calor que penetra hacia la nave por transmisión o bien por radiación solar, ha de ser compensada mediante la introducción de aire refrigerado, si se quiere evitar que, como consecuencia del aumento de la temperatura, descienda la humedad relativa en el local. Para la refrigeración de este aire impulsado, cuyo caudal generalmente, es bastante importante, los técnicos en climatización textil en Europa, recurren casi siempre y exclusivamente a la refrigeración del aire por evaporación de agua. En algunos casos especiales, se aplica ya hoy en día también la refrigeración mediante equipos adicionales con compresores centrífugos, de pistón o equipos de absorción, en el caso de disponer de vapor. Los dos sistemas que en la actualidad y en una moderna instalación de climatización permiten la aplicación de la refrigeración por evaporación, son la cámara de pulverización de agua y el canal húmedo. En ambos pasa aire (fig. 1) exterior y aire recirculado (fig. 2) en forma de mezcla que depende del estado de ambos aires, a través de una espesa cortina de agua provocando a su paso la evaporación de una pequeña parte del agua pulverizada. Esta evaporación del agua, como ya hemos dicho, requiere calor, el cual, en el presente caso, sólo puede ser suministrado por el aire. Ello significa que la mezcla de aire se satura de humedad, y, al mismo tiempo, se enfría. La temperatura final del aire es idéntica a la temperatura del termómetro húmedo de la mezcla de aire exterior y de aire recirculado, o de la temperatura húmeda del aire exterior, en caso de que la instalación funcione exclusivamente con aire exterior. A la salida de la cámara de pulverización de aigua, el aire pasa a través de un separador de gotas que elimina toda el agua en suspensión, de forma que el aire saturado y exento de gotas, tras de un post-tratamiento, puede ser distribuido uniformemente en el local, mediante los conductos de distribución. En el canal húmedo, tal como lo emplea nuestra casa en su acondicionador individual UNILUWA, únicamente las gotas más gruesas son separadas del aire después del proceso de refrigeración y saturación. El aire impulsado lleva, por consiguiente, una pequeña cantidad de neblina de agua que se evapora posteriormente en el local, produciendo así un efecto frigorífico secundario. La cámara de pulverización de agua y el canal húmedo, constituyen el corazón y el núcleo de dos grupos principales de instalaciones de climatización para la industria textil, que difieren uno de otro en algunos puntos. Las instalaciones provistas de cámaras de pulverización de agua (fig. 3) se denominan a me- A Unidad de mezcla, regulación automática de la mezcla del aire exterior y del aire de retorno B Cámara de ~ulverización de agua, humidificación y enfriamiento del aire C Ventilador para mover el aire, según necesidad con hurnidificador para la sobresaturación Fig. 1 A Unidad de mezcla, regulación autodtica de la mezcla del aire exterior y del aire de retorno 0 Ventilador y unidad de humidificación, transporte y humidificación del aire C Canal de conexión, con o sin separador de gotas, trayecto inter~mbiador de calor y de materia. Fig. 2 nudo, instalaciones de clima integral. La instalación integral funciona a base de aire seco, total o parcialmente saturado, permitiendo cualquier diseño para los conductos de distribución, así como de las bocas de impulsión de aire, ya que no existe ningún peligro de goteo ,siempre y cuando se hayan previsto los aislamientos de los canales, en caso necesario, a fin de evitar condensaciones en los mismos. Las instalaciones de canal húmedo (fig. 4), como, por ejemplo, nuestros aparatos acondicionadores UNILUWA, también son denominados instalaciones de sobresaturación, puesto que el aire impulsado contiene una determinada cantidad de agua en suspensión. Estas instalaciones requieren conductos de una construcción especial y perfectamente estancos contra la pérdida de agua para cortar la formación de goteras. Como sea que en el cálculo de la instalación se cuenta con cierta cantidad de agua libre en el aire impulsado, el canal húmedo ha de ser construido completamente rectilíneo, es decir, sin codos, puesto que cada cambio de dirección del aire provoca la precipitación del agua en suspensión. El efecto de la evaporación secundaria, producida dentro del local a causa de la sobresaturación, permite la construcción de instalaciones cuyo caudal de aire es sensiblemente inferior al que se necesita en instalaciones del tipo integral. Para conseguir, por ejemplo, una humedad relativa del aire del 65 01,, la instalación de sobresaturación necesita, aproximadamente, un 55 0/,-60 0/, de la cantidad de aire exigida por una instalación de climatización integral o central. Para humedades relativas más elevadas, por ejemplo, 75 ó 80 0/, HR esta proporción resulta todavía más favorable a la instalación de sobresaturación. Considerando además que la saturación y el enfriamiento por evaporación en el canal húmedo se produce a velocidades de aire considerablemente más elevadas que en la cámara de pulverización de agua, resulta que una instalación de sobresaturación con canal húmedo requiere una sección de canal que sólo representa una fracción del de una instalación de climatización integral y de su cámara de pulverización de agua, respectivamente. Si consideramos, además, que las instalaciones de sobresaturación sólo pueden ir equipadas con conductos de distribución de aire rectilíneos, se comprende fácilmente que el principio del canal húmedo se preste, extraordinariamente, a la construcción de acondicionadores standardizados y prefabricados. Por el contrario, las instalaciones centrales con sus cámaras de humidificación mayormente se construyen a medida y de acuerdo con las exigencias y datos técnicos de cada caso. No obstante, también hoy en día se fabrican ya cámaras y centrales enteras standardizadas. Resumiendo, las ventajas técnicas y económicas de este primer grupo de instalaciones que representa la instalación central o integral, podríamos decir que son: - Ideales para aplicarlas a caudales de aire prácticamente ilimitados. - Responden a todas las exigencias climáticas requeridas por razones de la producción. - Gran fleribilidad de adaptación de las cmtrales de tratamiento del aire a las condiciones de la obra existente, gracias a un amplio surtido de elementos standardizados. - Permite un estudio individual de la conducción del aire, adaptado a las necesidades tecnológicas y de la sala. - Posibilidad de agrupamiento de diversas zonas de regulación en una central común. - Control y mantenimiento centralizado. -- Fácil acceso a todos los elementos de la instalación. El segundo grupo, o sea, la instalación del tipo canal húmedo o de sobresilturación, adapta su potencia frigorífica a las necesidades en el local, exclusivamente, mediante variación del caudal de agua inyectada. Como las instalaciones centrales trabajan con enfriamiento por evaporación de agua, la pequeña cantidad de agua en forma de neblina que, además, se introduce en la nave, produce el ya citado efecto frigorífico secundario; no obstante, también estos aparatos pueden trabajar con un separador de gotas a la salida de los mismos. Estos separadores de gotas, de una construcción especial para altas velocidades de aire, eliminan las partículas del agua no evaporada. En este caso, los canales pueden construirse de una forma más sencilla, igual a los de las instalaciones centrales y pemliten ramificaciones de los mismos así como la aplicación de escapes. La instalación de canal húmedo o de sobresaturación, se compone en principio, de varias unidades, o sea: -- Unidad de mezcla con registros que regulan automáticamente la mezcla del aire exterior y el de retorno y que normalmente contiene la batería de calefacción por vapor o agua caliente, y, además, según necesidades, los filtros estáticos o automáticos del aire de retorno. -- Unidad que contiene el ventilador con palas graduables, del tipo axial, y el dispositivo de humidificación. -- El cono de conexión ,sin o con separador de gotas. -- Finalmente, el canal de repartición equipado con dispositivos o escapes especiales para impulsar el aire sobresaturado hacia la nave, sin que exista el peligro de formarse goteras. Las ventajas económicas y técnicas que pueden ser decisivas para la adquisición de una instalación de este tipo, son las siguientes: -- Precio de adquisición favorable. -- Reducidos gastos de mantenimiento y explotación. -- Poco consumo de energía. -- Solución rápidamente realizable. -. Inversiones ínfimas en obra. -- No ocupa mayor superficie de la producción, ya que ordinariamente se colocan por debajo del techo. - Fácil montaje. -- Gran flexibilidad en el caso de cambios en la producción (traslado de aparatos). -. Posibilidad de efectuar una climatización en etapas. Uno de los problemas más graves en la industria textil, sobre todo en el sector de algodón, es la gran cantidad de polvo y borra que existe. La legislación social de los diferentes países, con sus normas sobre la higiene de los locales de trabajo y los constantes aumentos en la producción de las má- qiiinas tcxtilcs, obligan a la indiistria tcxtil a dar cada vez mayor importancia al dcscriipolvaiiiicnto tic las salas y a la rcsoliisión del problema del polvo. Rcconocicndo os niúltiplcs problcnias técnicos generales por esta aceleración de la prtxliicciím. sc han desarrollado filtros dc polvo y de borra eficaces y prácticos. cspcci~ilriicntc para sii cniplco en la industria textil. Los mismos están incorporados conio clcnicntos standardizados en casi todas las instalaciones modcrnas dc cliniatización destinadas a naves textiles y contribuyen, con sus propicd;ides particularcs. al aiiniento de la productividad y a la mejora de la clidad del prodiicto final. Los filtros aplicados en esta clase de instalaciones varían desde, filtros de los nitis sencillos hasta los totalniente aiitonihticos (figs. 5. 6, 7 y 8). Hasta ahora liemos hablado excliisivamente de instalaciones de climatización, donde el efecto frigorífico dcl aire inlpulsado es obtenido por la evaporación del agua. Itn la gran mayoría dc los casos, y especialmente en Europa, se acepta la tenipcratiira anibientc obtenida niediantc refrigeración por evaporación, sabiendo pcrfcctariicntc que dicha tcniperatura piiedc ser superior a 30°C, durante los días niiiy calurosos. En consccuencia. se cstablcccn condiciones que en ningún caso piicdcn calificarse de agradables. pcro que se toleran casi siempre dada su poca duración. En las rcgiones tropicales. las teniperaturas interiores pueden subir hasta el liniitc dc 40°(' ciiando se aplica la refrigeración por evaporación. Esta situación oe ve agravada por cl Iicclio de que estas elevadas temperaturas se mantienen diirante largos periodos, dc fornia qiic hay que contar con una fuerte disminu- Abridoras de pacas y batanes -1La repartición equilibrada del aire y las condiciones climáticas de producción son decisivas para la regularidad de la napa. Transporte neumático y colección de los desperdicios, en separadores de fibras LUWA, con expulsión automática. Conducción de retorno del aire hacia la instalación de climatización. Cardas -2Cardas de alta producción, equipadas con instalaciones Pneumacard. Aspiración de la cantidad total del aire de suministro, transporte neumático y colección de los desperdicios -mixta o con separación «chaponada»- en separadores de fibras LUWA, con expulsión automática. Conexión al sistema de aire de retorno. Tratamiento del aire -3Central o descentralizado en relación con las fases de elaboración, según las exigencias de explotación o climáticas o bien adaptada a los edificios existentes. Manuares AEquipados con Pneuclear. El aire expulsado de la Sala se conduce hacia e1 visto de un colector neumático de desperdicios. Equipados con Pneumastop. Limpieza y vigilancia de las máquinas. El aire de retorno se conduce hacia el dispositivo de tratamiento del aire, pasando por el filtro de aire automático tipo rotativo, provisto de un colector neumático de desperdicios. Continuas de hilar -óMáquinas equipadas con «TAC-Pneumafil, instalación de aspiración de hilos rotos que ofrece un volumen de aire 3 a 4 veces mayor en comparación con semejantes sistemas existentes hasta ahora; el enfriamiento de los motores aumenta el rendimiento y reduce el costo de la instalación. Instalación individual móvil de soplado y aspiración. Pneumablo, suministrada con aspiración individual o central del filtro del ventilador, según necesidad. Los depósitos ínfimos de polvo y borra -gracias al soplado efectuado en cortos intervalosposibilitan el tratamiento de la mecha con sumo cuidado, con un volumen múltiple de aire, en comparación con sistemas convencionales. La filtración del aire de retorno, se efectúa mediante un limpiador automático de tamiz con un colector de desperdicios. Conducción de retorno del aire hacia la instalación de climatización.