Enfoques de eficiencia energética para el moldeo por inyección en la industria del embalaje.

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El sector de procesamiento de plásticos es una de las industrias que consume más energía. En este sentido, la fabricación de envases de plástico destaca especialmente por sus máquinas de alta velocidad y sus elevadas cantidades de producción. A medida que la demanda de envases de plástico de alta calidad seguirá aumentando, los procesadores están centrando sus esfuerzos en aumentar la eficiencia energética y de recursos. Si tomamos el proceso de moldeo por inyección como ejemplo, queda claro cuántos parámetros deben ajustarse para avanzar en estos esfuerzos.

La humanidad todavía no tiene problemas con el agua, la tierra o el suministro de alimentos. Dos tercios de la superficie de la Tierra están cubiertos de agua, pero se necesita una gran cantidad de energía para convertir el agua de mar en agua potable y transportarla a regiones áridas. Gracias al riego, muchas zonas áridas pueden volverse habitables, de modo que haya suficiente tierra disponible para su uso. La Tierra también proporciona suficientes alimentos, aunque distribuidos de manera desigual, pero no hay suficiente energía para su transporte y almacenamiento. Lo que falta, entonces, es energía y, en consecuencia, es cara porque se supone que los precios moderadamente crecientes de los recursos proporcionan un incentivo para mejorar la eficiencia de los recursos. En los últimos años, los recursos de maquinaria y mano de obra se han vuelto cada vez más caros, aunque las ganancias en eficiencia también los han hecho desproporcionadamente más asequibles. Por lo tanto, una empresa que ha invertido sabiamente siempre obtendrá un ahorro. Este efecto ha aumentado la productividad en la industria alemana, lo que significa que sólo el 20 por ciento de los costos en la industria del plástico son costos laborales. No son los bajos precios de los materiales, sino los bajos costes de la producción en serie los factores clave del éxito de los productos de plástico. En consecuencia, es deseable combinar e integrar más pasos del proceso.

Bergi-Plast, especialista en la fabricación de moldes y el procesamiento de plásticos, también analizó este enfoque en su sede de Bad Gottleuba-Berggiesshuebel, cerca de Dresde, Alemania. Como proveedor de la industria del embalaje y de la automoción, la empresa y sus 130 empleados producen una amplia gama de cierres de plástico. La cartera de productos incluye componentes como tapones abatibles, tapones de rosca, tapones medidores, cierres para tubos y tapones para botes para cosméticos, productos químicos domésticos, la industria farmacéutica y alimentaria, así como fabricantes de botellas y botes. Cada año se fabrican alrededor de 500 millones de piezas de este tipo. En Berggiesshuebel y en una segunda fábrica en Dohma también se producen componentes para sistemas de frenado y dirección para vehículos industriales, piezas para instalaciones de depósitos y grupos de montaje eléctricos para la industria del automóvil.

La empresa cuenta con maquinaria moderna, incluidas máquinas de moldeo por inyección con una fuerza de cierre de 25 a 210 toneladas. Algunas de las máquinas están equipadas con sistemas de manipulación para retirar y procesar piezas de plástico. El Departamento de Fabricación de Herramientas está diseñado para moldes de hasta dos toneladas de peso. El exitoso desarrollo empresarial de Bergi-Plast se basa en la filosofía de una gama de servicios integral para cumplir con los máximos estándares de calidad, proporcionar una relación calidad-precio óptima y garantizar una dirección estratégica coherente. La empresa aplica un concepto TQM maduro e integral sin hacer concesiones para garantizar que se cumpla su máximo estándar de capacidad de calidad. Esto incluye una gestión de calidad que se adapta a las necesidades y requisitos de los clientes. Bergi-Plast también cuenta con equipos de última generación y una sala de medición bien equipada.

Cuando se trata de eficiencia energética y de recursos, Bergi-Plast también concede gran importancia a una climatización de edificios optimizada para las condiciones de producción. La empresa utiliza la recuperación de calor en la producción de moldeo por inyección para aprovechar aún más el potencial de eficiencia energética. "Como empresa que consume mucha energía, somos conscientes de que sólo mantendremos nuestra ventaja competitiva si reducimos el consumo de energía al mínimo", explica Matthias Zetzsch, director de proyectos de tapas y cierres de Bergi-Plast. “Por eso llevamos muchos años actuando decididamente en este sentido y aplicando consecuentemente conceptos de ahorro ingeniosos y aplicados con éxito. En particular, en el proceso de moldeo por inyección todavía quedan numerosos ajustes que podrían ayudarnos a avanzar en estos esfuerzos”. Debido a los muchos factores que influyen y su compleja interacción, es importante examinar tantos parámetros del proceso como sea posible para determinar en qué medida afectan el consumo de energía.

Matthias Zetzsch, director de proyectos de tapas y cierres en Bergi-Plast

Este fue también el caso de Bergi-Plast, cuando la empresa examinó su departamento de producción para identificar potenciales de ahorro de energía. La tecnología de calefacción Blue Flow llamó la atención de Zetzsch durante las Jornadas Tecnológicas en la Günther Hot Runner Technology en Frankenberg. La estandarización de la tecnología de película gruesa ha permitido a Günther desarrollar boquillas de canal caliente más eficientes energéticamente. En comparación con los elementos calefactores convencionales con cuerpo de latón, los elementos calefactores de película gruesa son mucho más finos y tienen un diámetro más pequeño. Además, los conductores de calor se pueden fijar mucho más estrechamente y, por tanto, de forma más individualizada para cada zona de temperatura, ya que sólo tienen un grosor de unos 20 µm. Esto también significa que la distribución de la temperatura se puede controlar de forma mucho más precisa en toda la boquilla. La tecnología Blue Flow permite que los canales calientes presenten un diseño que ahorra espacio, es más personalizado y más eficiente energéticamente, lo que también hace que el proceso de moldeo por inyección sea más eficiente en general. Otra consecuencia es que se pueden utilizar máquinas de moldeo por inyección más pequeñas y adaptadas a la actividad sin reducir el rendimiento de producción. La producción global no sólo se vuelve más flexible sino también mucho más eficiente energéticamente. No hace falta decir que esto es ideal para empresas como Bergi-Plast, que producen para la industria del embalaje y también están comprometidas con la sostenibilidad y la eficiencia energética.

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Bergi-Plast utiliza desde hace varios años las toberas de Günther. Durante una serie de pruebas, Zetzsch quería descubrir las ventajas que aportaría un diseño de canal caliente energéticamente eficiente. Quería comparar los valores de consumo de energía en tres moldes idénticos de 12 secciones utilizados para producir cierres de tubos (flip top soft y flip top super soft). El objetivo era procesar polipropileno (PP) con un peso de inyección de unos ocho gramos en un ciclo de unos doce segundos. Uno de los canales calientes utilizados fue proporcionado por Günther Hot Runner Technology y contaba con boquillas de la gama de productos de bajo consumo Blue Flow. Se instalaron boquillas Blue Flow 4SHT80S. Los demás canales calientes y toberas eran idénticos en su estructura. En la misma máquina de moldeo por inyección se utilizó una pinza amperimétrica con accionamiento eléctrico directo. El ciclo de producción fue de 24 horas.

Los resultados comprobaron la afirmación de Günther de que su máquina puede lograr un ahorro de energía de entre el 20 y el 30 por ciento en comparación con otras tecnologías de canal caliente. Zetzsch añade: “Los resultados demostraron que el potencial de ahorro en el uso de energía también se puede encontrar en el diseño de la herramienta. Más precisamente, en comparación con la tecnología de canal caliente de otros fabricantes, logramos un ahorro del 23,01 por ciento. Esto también confirma nuestra decisión de instalar la tecnología de canal caliente de Günther, que utilizamos desde 2010”. Marco Kwiatkowski, representante autorizado y responsable del departamento de película gruesa de Günther, dice: “La tecnología de boquillas Blue Flow también permite una distribución de energía al milímetro, lo que hace que el calentamiento sea mucho más homogéneo. Esto significa que la potencia puede concentrarse fuertemente, por ejemplo, en la sección de boquilla delantera. Esto también tiene un efecto positivo en la estabilidad del proceso y la precisión de las piezas moldeadas. Es más, reducir las temperaturas de procesamiento también permite reducir los tiempos de ciclo”. Se invirtieron diez años, incluidas pruebas reales con usuarios piloto, en trabajos de investigación y desarrollo de la boquilla de canal caliente Blue Flow. La estandarización de la tecnología de película gruesa para boquillas de canal caliente ha proporcionado a Günther un punto de venta totalmente único en el mercado.

Sostenibilidad mejorada

Las soluciones avanzadas de canal caliente aumentan la flexibilidad y la sostenibilidad

Cuando se trata de ahorrar una cantidad significativa de energía, obviamente es importante reducir la energía consumida para la producción de productos plásticos y utilizar parámetros de acondicionamiento como máquinas de moldeo por inyección totalmente eléctricas que, según las especificaciones del fabricante, reducen las necesidades energéticas hasta en hasta un 50 por ciento en comparación con las máquinas hidráulicas. Pero es necesario examinar todos los componentes del proceso de producción si el objetivo es alcanzar los objetivos de un programa de eficiencia de recursos como Prog Ress como forma de preservar los recursos naturales para las generaciones futuras y evitar impactos negativos en el medio ambiente o cumplir con los requisitos. límites de capacidad y lograr ventajas competitivas con tecnologías eficientes. Aquí es donde Bergi-Plast, procesador de plásticos y fabricante de moldes, da un excelente ejemplo con el uso de la tecnología de canal caliente de Günther. La mejora constante de la eficiencia de los recursos es una especie de seguro de vida contra la escasez de recursos y el aumento de los precios y garantiza una ventaja competitiva.

* Horst-Werner Bremmer es director de ventas y asesoramiento de aplicaciones técnicas de Günther.

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