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 jflores@prissa.net 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

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los Principios de Enfriamiento Científico SM por Burger & Brown

Engineering. Inc. Email jflores@prissa.net 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