MÉXICO Problemas y soluciones
50 AGOSTO 2016Plastics Technology México www.pt-mexico.com
El proceso de inyección de plásticos es un proceso bastante cono
cido y hasta cierto punto controlado, pues existe gran cantidad de
información para calcular velocidades de inyección, presiones de
inyección y en general tiempos de ciclo.
Sin embargo, un tema que siempre
surge es cómo reducir u optimizar el
tiempo de ciclo, lo cual resulta ser un reto
bastante atractivo ya que todos queremos
maximizar ganancias y minimizar inver
siones. Bueno, pues analicemos cuáles son
los factores que permiten que el tiempo de
ciclo se pueda optimizar.
En general podemos decir que depen
diendo de la aplicación particular de cada molde, el proceso de
inyección consta de las etapas de: cierre del molde, inyección de
plástico, sostenimiento, carga de material, remanente de enfria
miento y apertura/botado.
Es importante observar que en cada etapa de este proceso
tenemos la posibilidad de optimizar el tiempo pero solo hasta
cierto límite. Es decir, que no podemos, por ejemplo, aumentar la
velocidad de cierre de un molde y correr el riesgo de golpear las
caras, ni podemos incrementar la velocidad de inyección del
plástico sin afectar la calidad e integridad de las piezas moldea das.
En este sentido, la etapa de enfriamiento se convierte quizá en el
parámetro más socorrido para reducir tiempos de ciclo, ya que
como podemos observar, generalmente tenemos segundos o
fracciones de ellos con los cuales trabajar en el proceso de optimi
zación, ¿pero qué tanto podemos ahorrar?
Aquí es donde el entendimiento de los factores que influen
cian el tiempo de enfriamiento se convierten en información muy
útil para optimizar ciclos. Entre estos factores se encuentran los
que mencionaremos a continuación, pero es importante anotar
que estos factores no siguen ningún orden ni de importancia ni
de secuencia.
Flujo de agua dentro del molde. Este factor que nosotros
manejamos de manera práctica a través del consumo o Galones
por Minuto (GPM) de refrigerante nos dará la posibilidad de ob
tener el máximo rendimiento del elemento en friante, que por lo
general es agua, tratada o sin tratar. El concepto que buscamos
para llegar a una can
tidad óptima de caudal
es lo que se conoce
como Flujo Turbulento,
donde el agua sigue un
patrón de avance que
permite que las
pequeñas partículas de
refrigerante se “re
vuelvan” entre sí
mismas, contrario al
Flujo Laminar donde
estas mismas partículas avanzan de manera paralela y “pasiva”.
Limpieza de las líneas de enfriamiento en el molde. Este
factor, totalmente ligado a las actividades de manteni miento de
los moldes, es uno de los puntos quizá más importantes para
lograr una transferencia de calor óp tima y eficiente. A final de
El entendimiento de los factores que influencian el tiempo de enfriamiento es vital para optimizar el ciclo. Encuentre aquí una descripción breve de cada uno de ellos.
Cómo optimizar el ciclo de inyección de plástico aplicando los principios de enfriamiento científico
El material del cual está hecho el molde o inserto determina la cantidad de calor que puede absorber y conducir.
Por José Flores
ACERCA DEL AUTOR: José Flores es socio fundador de Procesos de
Ingeniería y Servicios, S.A. de C.V., Ingeniero Mecánico de profesión,
cuenta con más 30 años de experiencia en el tema de Moldes y Moldeo
por Inyección de Plástico. Es instructor certificado en Mantenimiento
de Moldes por Toolingdocs LLC, así como instructor certificado en
los Principios de Enfriamiento Científico SM por Burger & Brown
Engineering. Inc. Email [email protected] o visite www.prissa.net
ACERCA DEL AUTOR: José Flores es socio fundador de Procesos de
Ingeniería y Servicios, S.A. de C.V., Ingeniero Mecánico de profesión,
cuenta con más 30 años de experiencia en el tema de Moldes y Moldeo
por Inyección de Plástico. Es instructor certificado en Mantenimiento
de Moldes por Toolingdocs LLC, así como instructor certificado en
los Principios de Enfriamiento Científico SM por Burger & Brown
Engineering. Inc. Email [email protected] o visite www.prissa.net
PROBLEMAS Y SOLUCIONES
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cuentas, lo que queremos es que
nuestro molde desplace la
energía o calor que está per
diendo la pieza de plástico en
este to rrente de agua de en
friamiento, y este proceso se
logra a través de una transfe
rencia por conducción. En este
sentido, el material del cual está
hecho el molde o in serto deter
mina la cantidad de calor que
puede absorber y conducir. Sin
embargo, la contaminación por
crecimiento de capas de óxido
y/o “sarro” tienen un impacto
bastante fuerte en este proceso
de conducción, baste decir que el
coeficiente de transferencia de
calor para el acero P20 es de 16.80 BTU/Hr. Ft °F y el del Sarro 0.05
BTU/Hr. Ft °F. Esto equivale a que una capa de apenas 60
milésimas de pulgada de sarro disminuya en 40 veces la capa
cidad de conducir el calor del acero al cual está adherida.
Tipo de resina a moldear. Mucho se habla del tipo de
polímeros del cual están hechas las piezas de plástico.
Ya sean amorfos o cristalinos, cada tipo tiene
características muy particulares que deter
minan la cantidad de calor que deberán
absorber y también la cantidad de calor
que deberán perder para llegar a su punto
óptimo de estabilidad dimensional. Por
eso, calcular estos parámetros es de
suma importancia.
Tipo de agua de enfriamiento y
aditivos utilizados. En algunas ocasiones
el agua de enfriamiento se trata con suaviza
dores, antioxidantes o glicoles. Esto está muy
bien, pero es necesario considerar que
cualquier aditivo en el agua de enfria
miento afecta la viscosidad del fluido y,
como consecuencia, afecta la fluidez y la
velocidad con la cual se desplaza en los
canales de enfriamiento. Dicho en otras
palabras, afecta el nivel de flujo turbulento.
Capacidades de bombas y presupuestos de volumen de agua
de refrige ración, para poder lograr que el molde funcione como
debe de ser es importante para mantener una uniformidad en el
flujo de agua y la presión a la cual opera, por lo que es necesario
contar con las capacidades de bombeo adecuadas para abastecer
no solamente una máquina de inyección sino toda una planta. Así
es que el tema de presupuestos en el volumen de agua resulta ser
muy importante, y técnicas de administración de agua y regu
lación de flujo son determinantes para aprovechar al máximo el
recurso disponible.
Geometría de la pieza. Este aspecto, menos flexible a modifi
caciones, determina qué tanto tiempo tarda en perder calor la
pieza o la colada antes de alcanzar una estabilidad
dimensional, a través de un concepto llamado
difusividad térmica del Material.
En fin, estos factores son determinantes
para estimar la duración óptima del tiem
po de ciclo y poder acortar pequeños
espacios de tiempo que poco a poco irán
representando un ahorro en tiempo que
incremente la productividad y el valor
de un proceso establecido eficazmente.
Para concretar resultados numéricos
reales se deberán aplicar los principios
delineados en un concepto llamado
en friamiento científico que toma en
cuenta los factores mencionados y una
me todología para calcular los parámetros
de operación óptimos para su proceso.
Una capa de 1/16" de depósito de sarro reduce la capacidad de transferencia por conducción 40 veces.
Etapas del proceso de inyección
Apertura y Botado
Cierre del Molde
Inyección de Plástico
Sostenimiento
Carga de Material
Remate Enfriamiento
1
2
34
5
6