¿Cómo incrementar la eficiencia energética?

El mejor camino para lograr una alta eficiencia energética es tener una fábrica muy productiva con una alta eficiencia global. Cuando se habla de medir eficiencia, productividad y calidad, se habla de piezas buenas, o sea, piezas que cumplen con todos los estándares de calidad. Mientras más bajas sean la eficiencia y la productividad, y más piezas defectuosas se generen, mayor será el sobrecosto de energía, más el tiempo de máquina perdido, a la vez que se requerirán más procesos adicionales, más gente, más recursos y, por lo tanto, mayor será el consumo de energía.

Entendiendo los costos

El primer paso para lograr una alta eficiencia global y energética es tener claridad sobre los costos de la fábrica, para lo cual hay que clasificarlos en costos directos, es decir, en costos que impacten directamente el procesamiento; y costos indirectos, como administración, bodegas, etc.

Los costos indirectos son fijos. El consumo directo se clasifica en tres: variable, que es proporcional a los kilos procesados; semi-variable, que depende parcialmente de la cantidad de resina procesada; y fijo, que existe aunque no se produzca. La incidencia de los costos fijos en el costo de la pieza, como el consumo de energía, por ejemplo, depende del número de unidades buenas producidas: a mayor productividad y eficiencia, menor la incidencia y viceversa.

Este hecho se conoce como atomización de costos fijos: un pequeño aumento en eficiencia y productividad se traduce en un gran aumento en la rentabilidad. Igualmente, si se cae la eficiencia, la caída en la rentabilidad y en eficiencia energética es muy alta.

Esta situación es muy importante porque generalmente el mayor consumo de energía en las fábricas es fijo e indirecto.

Seleccionando los equipos que garanticen alta eficiencia energética

Es importante tener en cuenta que el único valor de consumo de energía que puede ser comparable con estándares internacionales son los kW-h/kg empleados para fundir un tipo específico de resina. Mientras mayor sea la diferencia con el valor de referencia, mayores son las ineficiencias del proceso.

Aunque el consumo global en kW-h/kg procesados no es comparable, porque depende de muchos factores, la literatura habla de que el consumo total de energía está entre 1,1 y 2 kW-h/kg, dependiendo de la fábrica, y además debería representar entre el 5 % y el 10 % del precio de venta.

Para que una comparación de consumo de energía por máquina sea válida, debe hacerse con el mismo molde, la misma resina y el mismo operario.

Las decisiones de compra de equipo deben arrancar por conocer la productividad del equipo para evitar un error bastante común que es comprar equipos de muy bajo consumo de energía, sin cerciorarse de la productividad, lo que puede ocasionar una mayor incidencia de la energía dentro del costo del producto vía menor atomización de costos.

Para que un proceso tenga una alta eficiencia global y energética debe ser:

• Repetible: cada golpe debe producir el mismo artículo
• Reproducible: siempre debe arrancar con los mismos parámetros
• Confiable: generando producción buena

Las máquinas se deben estabilizar lo más rápidamente posible y, una vez estabilizadas, deberían tener niveles de eficiencia del 99 % o más.

Dentro del abanico de opciones para garantizar la estabilidad y eficiencia de un proceso, hay dos equipos auxiliares sumamente importantes: los robots y los chillers pie de máquina. Los robots deben ser precisos, rápidos y muy confiables, y además se deben escoger teniendo en cuenta el producto, el tiempo de ciclo y el nivel de automatización.

También es muy recomendable utilizar un software de control de piso, que suministre información en tiempo real y así poder conocer en todo momento la eficiencia y productividad. La información suministrada por este software debe ser cruzada con los datos que brinde bodega sobre consumo de materia prima y producto terminado, tolerando solo ligeras variaciones.

Para poder conocer los tiempos de proceso óptimos, es de gran ayuda un buen software de simulación que suministre los parámetros ideales de proceso. Este software debe garantizar la precisión de los resultados porque las diferencias entre la simulación y la realidad se traducen en ineficiencias.

El impacto del enfriamiento en la eficiencia energética

Todos los procesos de transformación de termoplásticos requieren del uso de tecnologías de enfriamiento y estos equipos son responsables de un alto porcentaje de la energía consumida en planta. Por tanto, monitorear su desempeño es importante para garantizar una alta eficiencia.

Los moldes se deben enfriar por diferencia de temperatura entre el agua y el molde, garantizando que la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida de agua sea lo más baja posible (menos de 5°C), para lo que se requiere alto flujo de agua que se mantenga constante en el tiempo. Cuando hay problemas de enfriamiento, hay que variar la temperatura del agua sin afectar el flujo y la mejor manera de hacerlo es utilizar un chiller enfriado por agua por máquina. Esto aplica también en calandras y otros equipos de transferencia térmica.

Las deficiencias en la red de suministro de frío se traducen en reducciones muy importantes en la productividad y en aumentos sustanciales de consumo de energía. Una parte muy importante son las torres de enfriamiento. Las hay abiertas y cerradas. Las abiertas consumen más agua, requieren mucho más tratamiento del agua, tienen mayor capacidad, son mucho más asequibles, consumen menos energía y en general tienen costos operativos mucho más bajos. En las torres cerradas ocurre lo contrario.

Otro componente muy importante son las bombas y las tuberías. La mala selección es una causa muy importante de alto consumo de energía y de baja eficiencia.

El tratamiento del agua es de suma importancia y debe incluir una buena filtración. Recientemente se han desarrollado opciones electromagnéticas para el tratamiento del agua con muy buenos resultados, sin que sea necesario el complicado tratamiento químico.

Otro equipo al que es necesario prestarle mucha atención son los deshumidificadores, porque una adecuada selección y utilización permite ahorros muy significativos de energía.

15 ideas para mejorar la eficiencia energética

1. Trabajar con la menor temperatura de la resina posible.

2. Trabajar con la mínima presión de inyección necesaria.

3. El número de cavidades del molde debe ser determinado de acuerdo a las cantidades a producir.

4. La máquina debe estar de acuerdo con el tamaño del molde y el peso de la inyección.

5. El molde se debe trabajar a la mayor temperatura posible, sin que afecte el tiempo de ciclo u otras propiedades como el brillo.

6. El aceite debe tener una baja viscosidad, tener un rango de trabajo amplio y una alta resistencia al cizallamiento.

7. Implementar procedimientos para evitar la corrosión en los canales de enfriamiento y en el molde.

8. Escoger el material adecuado para fabricar el molde.

9. Cambiar periódicamente las resistencias.

10. Aislar las tuberías de agua.

11. Monitorear permanentemente la temperatura de los moldes.

12. Cuando el molde se detiene, apagar el chiller o el bombeo de agua.

13. Usar variadores de frecuencia en las bombas principales.

14. Utilizar tornillos con diseños específicos para las resinas de ingeniería.

15. Garantizar un buen suministro de aire.

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Nota: si desea obtener más información, escriba al autor: obernrep@gmail.com

Artículo de la edición junio-julio: código TP3403-eficiencia-energetica