Enfriamiento, sostenibilidad y eficiencia energética

El procesamiento de plásticos es un proceso de transferencia térmica, en el cual hay que calentar y después enfriar. El enfriamiento depende del suministro de agua.

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Muchas plantas invierten millones en equipos ahorradores de energía, cuando con una fracción de lo invertido en estos pueden hacer mejoras en el sistema de suministro de agua, lo que les permite ahorros de energía comparables o mayores.

Para que un proceso sea confiable debe ser repetible, reproducible y predecible. La confiabilidad es esencial para que haya una alta eficiencia energética y general. Y el primer requisito para que el procesamiento de plásticos sea confiable, eficiente y sostenible es tener un correcto suministro de agua, el cual además minimiza el consumo de energía.

Esto es además un prerrequisito para poder iniciar procesos de mejora continua, conocidos como lean manufacturing o kaizen y también lo debería ser para obtener certificaciones de calidad ISO 9000.

¿Qué es la eficiencia energética?

La eficiencia energética consiste básicamente en minimizar el peso de la energía en el costo de la pieza, por lo que el mejor camino esto es ser productivo. Mientras mayor sea la productividad, menor es la incidencia de la energía en el costo del producto, más sostenible, más alta su eficiencia energética y su rentabilidad.

El consumo de energía en el procesamiento de plásticos se divide en tres partes, una parte variable, que depende de la cantidad de resina procesada, una semivariable que depende parcialmente de la cantidad procesada y una fija, que como su nombre lo indica no depende de la cantidad producida, por lo que mientras más piezas se produzcan con los mismos costos fijos y semivariables de energía, mayor será la atomización de los mismos y menor será el peso de la energía en el costo de la pieza.

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Conozca los 3 pasos para mejorar la eficiencia en procesamiento de plásticos.

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Aunque en teoría el costo variable depende de la cantidad de resina, en la práctica también es afectado por la productividad y la eficiencia. Calentar la resina más de lo estrictamente necesario, una falta de agua, un mal tratamiento de agua, etc., aumentan el consumo variable de energía por partida triple, porque se gasta más energía calentando y enfriando y se alargan los ciclos. Todo esto se traduce en una menor productividad, en un mayor consumo de energía por pieza y en una menor atomización del componente fijo del consumo energético.

Para que el enfriamiento tenga la confiabilidad necesaria, el suministro de agua debe cumplir condiciones de flujo y temperatura y además las tuberías y canales de enfriamiento deben tener la dimensión adecuada y estar libres de suciedad, oxido e incrustaciones.

Un suministro de agua deficiente, bien sea por flujo insuficiente o por mal tratamiento de las aguas, se traduce en una menor productividad y en muchos problemas de calidad y operativos.

Desincrustar canales

La capacidad de remover el calor de los moldes depende del flujo de agua y de lo limpias que estén las tuberías, por lo que lo primero para lograr un buen suministro de agua es tener un buen sistema de tratamiento, es decir uno que evite la formación de oxido e incrustaciones y en lo posible que además las remueva.

Una de las mejores alternativas para hacer estas dos funciones es el sistema electromagnético Bauer, porque no restringe el flujo. Su controlador cambia su forma de operación varias veces por minuto, contribuyendo así a evitar la formación de oxido y las incrustaciones, removiéndolas paulatinamente y por otra parte contribuyendo a inhibir el crecimiento de algas y bacterias.

Los tratamientos químicos contaminan el agua por eso, cuando de sostenibilidad se trata, lo ideal es un tratamiento electromagnético y sin importar si el tratamiento es químico, o electromagnético, debe tener además una buena filtración.

En cuanto a la filtración, si es para circuitos abiertos, como una torre abierta, debe ser de al menos una ver por hora, en cambio en circuitos cerrados la filtración puede tener una menor frecuencia.

La ubicación de los filtros debe ser en paralelo a la línea de suministro de agua al sistema, no en la misma línea para no alterar los flujos de agua.

Cuando se cuenta con un buen tratamiento de agua, lo siguiente que hay que monitorear es la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del molde o calandra, diferencia que debe ser inferior a 2˚C. Si la diferencia es mayor, es indicativo de que hay falta de flujo y/o presión del agua.

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Opciones de enfriamiento central

Si el flujo de agua es suficiente, salvo algunas excepciones, como son producto de alto brillo, zonas en donde la temperatura donde la temperatura de bulbo húmedo es muy alta, como en zonas tropicales, se puede enfriar el agua con torres de enfriamiento abiertas, provistas de un inversor de frecuencia para el ventilador, ya que las mismas proveen un gran ahorro de energía.

Una torre abierta consume menos de 0,1 kW por TR (tonelada de refrigeración), mientras que un chiller enfriado por aire puede estar por encima de 1,3 kW por TR Una cifra de dedo es que con una TR se pueden enfriar aproximadamente 15 kilos de resina.

Las torres de enfriamiento abiertas tienen grandes ventajas: su costo es muy racional y su consumo de agua y energía depende del flujo de agua, por lo que se pueden sobredimensionar mucho, para permitir un crecimiento futuro de la fábrica sin necesidad de una inversión adicional en estas. Sus desventajas son que consumen agua y que son más exigentes en la filtración. Se comportan muy bien con los equipos Bauer.

En orden de consumo de energía la siguiente alternativa son las torres cerradas, estas suministran agua, a una temperatura un par de grados por encima de las torres abiertas. Son una excelente opción para zonas con problemas de suministro de agua. Tiene grandes desventajas: consumen mucha más energía y son mucho más costosas que las torres abiertas, por lo que usualmente se suministran para la capacidad actual, lo que hace que la inversión en los nuevos equipos sea superior. Otra gran desventaja es su alto costo de mantenimiento y en más de un caso la necesidad de importar los repuestos.

Finalmente están los chillers, que los de dos tipos, enfriados por aire y enfriados por agua. Los primeros, se deben instalar en zonas de buena circulación de aire, mientras los segundos, se pueden instalar dentro de la fábrica. Los primeros, como su nombre lo indica son enfriados por aire, por lo que su consumo de energía depende de la temperatura de bulbo seco, mientras que los segundos, al ser enfriados por agua de la torre, la cual si fue bien seleccionada, esta por debajo de la temperatura del ambiente, consumen menos energía, además de que por ser enfriados por agua se pueden poner al pie de las máquinas, evitándose las perdidas de presión y calor en el transporte.

Los chiller enfriados por agua son una excelente opción para moldes y/o calandras que requieren muchísimo flujo de agua y/o requieren temperaturas muy específicas en los moldes.

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Mejore la calidad de las piezas moldeadas por inyección a través de una adecuada gestión del agua de enfriamiento.

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Tuberías de conducción

La siguiente variable a tener en cuenta son las dimensiones de las tuberías. Para diseñar un buen sistema de enfriamiento hay que empezar por sumar el consumo máximo de agua que hay en cada conjunto molde-maquina o en caso de extrusión, en cada calandra. Con este valor se calcula el diámetro de las tuberías de conducción, teniendo en cuenta que el flujo a través de las mismas debe ser lo más laminar posible, y con el flujo requerido, el diámetro de las tuberías y la distancia, se calculan las pérdidas y con ella las bombas.

Hay que recordar que plástico es el material más ecológico del que dispone el ser humano, sin importar si es de un solo uso o no, esto gracias a su reciclabilidad y a que su procesamiento consume poca energía.

Atacar el plástico es como atacar el médico porque diagnóstica una enfermedad. El plástico, que vemos en el medio ambiente y que se ataca por supuestamente ser nocivo, es en realidad el diagnóstico de una gravísima enfermedad que es la pésima disposición de las basuras y por lo tanto, la solución es darle una adecuada disposición a las basuras, lo que además evita que la biodegradación sin control de las mismas libere elementos que causan una gran y grave contaminación de ríos y mares.

Si se quiere que el plástico siga siendo tan ecológico hay que evitar utilizar aditivos que promuevan su degradación.

Los quiero invitar a que nos unamos, hagamos una campaña en pro de la sostenibilidad y defensa del medio ambiente bajo un mensaje: “Soy ecológico, uso y produzco plástico, por eso le ayudo al planeta”.