Innovaciones para el incremento de la productividad

Extrusiones S.A. implementó bombas de engranajes para la extrusión de caucho, logrando reducir hasta en 27 % el consumo energético en corridas cortas y reduciendo el consumo de materia prima.

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La búsqueda por alcanzar sistemas de producción cada vez más eficientes y por lograr esquemas productivos que permitan mejorar la rentabilidad y minimizar el desperdicio son el común denominador de las empresas de transformación. Los crecientes costos energéticos, sumados a una presión ambiental cada vez mayor, hacen que sea necesario buscar alternativas que reduzcan el desperdicio.

Esto es especialmente importante en las empresas de transformación de caucho, donde la materia prima no es reciclable dentro de los procesos industriales. En este caso es fundamental para las empresas reducir la producción de “scrap”.

Extrusiones S.A., empresa ubicada en Antioquia, Colombia, innovó utilizando una bomba de engranajes dentro de una línea de extrusión de caucho, con el fin de mejorar el consumo energético, lograr la disminución de los insumos no renovables y la reducción de los desperdicios que impactan negativamente al medio ambiente.

La implementación de bombas de engranajes es común en sistemas de extrusión de termoplásticos; sin embargo, su uso en sistemas de extrusión de cauchos resulta innovador. Las bombas de engranajes permiten estabilizar la producción y mejorar la dosificación de material.

Con la implementación de la tecnología, la empresa identificó beneficios en consumo energético entre un 10 y 27%, la reducción en peso de productos (entre un 2 y un 3%) y con esto se ha alcanzado una reducción en el costo total del producto cercana al 10%.

Cambios de fondo

Durante el proyecto, que contó con el apoyo del Ministerio de Ciencia y Tecnología, Minciencias, en Colombia, se actualizó en una extrusora la bomba de engranajes y el sistema de control asociado. El sistema permite la operación con una presión estable durante todo el proceso de extrusión, haciendo que el aporte másico (la producción en gramos) sea estable, y además asegurando la consistencia en las geometrías y la reducción de consumo energético.

Inicialmente, para arrancar el proyecto, Extrusiones trabajó en conjunto con el ICIPC, Instituto de Capacitación e Investigación del Plástico y el Caucho, para medir el consumo energético de material. En este caso se identificó que para producir 100 kg de material el equipo consumió 223,8 kWh, para 200 kg 150 kWh y para 500 kg 105.8 kWh. Esta variación en el consumo de la producción está influenciada por los continuos cambios de referencia, los paros de producción y la falta de estabilidad del proceso en algunas referencias.

Las bombas de engranajes mostraron tener un efecto positivo sobre la inestabilidad y el consumo de materiales. La estabilidad del proceso permite que las geometrías se sostengan uniformemente a lo largo del proceso productivo. Con esto se logran reducciones en los reclamos de calidad y se mejoran las condiciones de fabricación, reduciendo el esfuerzo en las personas que trabajan en operación. “Con esta configuración de proceso esperamos aumentar las ventas en mercados altamente regulados como los internacionales y mercados que requieren perfiles con alta especificación”, declara Extrusiones.

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Cambios en herramental

Luego de la instalación del equipo en la línea se inició un protocolo iterativo entre producción y ajuste de herramentales; en él se empleaban los mismos herramentales para producir, y a partir de los resultados obtenidos empezaban a hacerse ajustes en las transiciones, partiendo de un análisis de comportamiento de flujos en la entrada del cabezal y el dado de extrusión. Con estos resultados fue posible identificar que la bomba de engranajes por sí sola genera grandes beneficios en la estabilidad de los productos, pero que se hace necesario realizar rediseños en los herramentales para ir ajustando los flujos por referencia producida.

Luego de cinco meses de trabajo en planta, haciendo ensayos con diferentes boquillas y herramentales, la empresa optó por diseñar un dispositivo adicional para alinear el flujo desde antes del dado de extrusión. El equipo de I+D desarrolló un sistema de torpedo, que permite restringir los flujos en todo el sistema. Este rediseño de la transición demostró ser ampliamente exitoso.

Con estos ajustes se procedió a medir el consumo energético. Para 100 kg se registró un consumo de 162 KWh, para 200 kg uno de 133,2 kWh y para 500 kg 116 kWh. Con esto se demuestra una reducción en el consumo energético de 27,6%, 11,2% y 10,0% para lotes entre 100 y 500 kg.

Esta medición demostró que en baches menores a 500 kg se logra una mejora productiva. Si bien en lotes de producción mayores no hay una mejora medible en términos de consumo, sí se consigue una alta estabilidad del proceso.

Cuando la extrusora se trabaja al 100% de las revoluciones se limita el flujo másico; esto debido a la carga adicional de demanda de presión que exige la bomba de engranajes. Esta pérdida en productividad podría solucionarse con un repotenciamiento del motor de la extrusora.

De cualquier manera, se identifica una estabilidad muy sustancial en el proceso productivo, lo que resulta en un menor consumo de materiales. Esto es beneficioso en cualquier tamaño de lote, entendiendo que los materiales representan entre un 50 y un 80% del costo del producto.

Mirando hacia adelante

A futuro, la empresa busca establecer el mismo protocolo de producción para cubrir más de las 88 referencias que se producen en este equipo. La empresa planea además contar con controles en la nube, y análisis de indicadores que les permitan predecir el consumo de materiales y las horas de operación por producto.

Reconocimiento

El equipo de trabajo de este proyecto agradece a Minciencias por el apoyo del proyecto titulado “Aporte a la sostenibilidad del proceso de extrusión a través de la implementación de la tecnología de bombas de engranaje en Extrusiones S.A”, bajo el esquema de Consejo Nacional de Beneficios Tributarios.